基于Maxwell-Stefan双扩散模型的煤层气注气数值模拟

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孙晓飞，张艳玉，李凯，李志涛，尚凡杰，孙仁远
（１．中国石油大学石油工程学院，山东青岛２６６５８０；２．中国石油大学地球科学与技术学院，山东青岛２６６５８０；
３．中国石油新疆油田分公司实验检测研究院，新疆克拉玛依８３４０００；４．中海油研究总院开发研究院，北京１０００２７）
中图分类号：ＴＥ３５７文献标志码：Ａ
引用格式：孙晓飞，张艳玉，李凯，等．基于Ｍａｘｗｅｌｌ — Ｓｔｅｆａｎ双扩散模型的煤层气注气数值模拟［Ｊ］．中国石油大学学
报（自然科学版），２０１６，４０（３）：１１３．１２０．
ｂａｓｅｄｏｎｂｉ－ｄｉｓｐｅｒｓｉｎｇｄｉｆｕｓｉｏｎｍｏｄｅｌｗｉｔｈＭａｘｗｅｌｌ－Ｓｔｅｆａｎｅｑｕａｔｉｏｎ
ＳＵＮＸｉａｏｆｅｉ，ＺＨＡＮＧＹａｎｙｕ，ＬＩＫａｉ，ＬＩＺｈｉｔａｏ，ＳＨＡＮＧＦａｎｊｉｅ，ＳＵＮＲｅｎｙｕａｎ
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｎＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｆＰｏｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６５８０，Ｃｈｉｎａ；
ｏｎｂｉ — ｄｉｓｐｅｒｓｉｎｇｄｉｆｕｓｉｏｎｍｏｄｅｌｗｉｔｈＭａｘｗｅｌｌ — Ｓｔｅｆａｎｅｑｕａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ（ＥｄｉｔｉｏｎｏｆＮａｔｕ —
ｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ），２０１６，４０（３）：１１３．１２０．
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｇａｓｉｎｊｅｃｔｉｏｎｅｎｈａｎｃｅｄｃｏａｌｂｅｄｍｅｔｈａｎｅｒｅｃｏｖｅｒｙ
摘要：目前煤层气注气数值模拟软件中均以扩展Ｌａｎｇｍｕｉｒ模型模拟多组分气体吸附／解吸．以拟稳态单孔扩散模型和Ｆｉｃｋ定律描述煤层基质中气体扩散，虽然简单，便于应用，但存在较大局限性。以试验数据为依据．评价扩展
文章编号：１６７３－５ｏ０５（２Ｏ１６）Ｏ３＿ｏ１１３－０８
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３ — ５００５．２０１６．０３０１５
．
基于Ｍａｘｗｅｌｌ — Ｓｔｅｆａｎ双扩散模型的煤层气注气数值模拟
２０１６年
第４０卷
中国石油大学学报（自然科学版）
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ
Ｖｏ１．４０Ｎｏ．３
第３期
Ｊｕｎ．２０１６
ＳＵＮＸｉａｏｆｅｉ，ＺＨＡＮＧＹａｎｙｕ，ＬＩＫａｉ，ｅｔａ１．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｇａｓｉｎｊｅｃｔｉｏｎｅｎｈａｎｃｅｄｃｏｌａｂｅｄｍｅｔｈａｎｅｒｅｃｏｖｅｒｙｂａｓｅｄ
后逐渐变缓；该模拟方法可以较为准确地模拟煤层气衰竭和注气开发过程，预测煤基质中气体各组分浓度分布。为煤层气注气开发的研究及现场应用提供有效的技术手段。关键词Βιβλιοθήκη Baidu：煤层气；注气；多组分吸附；双扩散模型；Ｍａｘｗｅｌｌ～Ｓｔｅｆａｎ方程
Ｌａｎｇｍｕｉｒ、ＩＡＳ和２ＤＰＲ — ＥＯＳ多组分气体吸附模型可靠性，并建立ＭａｘｗｅＵ — Ｓｔｅｆａｎ双扩散模型模拟气体扩散过程。最后，将双扩散模型与煤储层气水两相多组分渗流模型耦合，利用ＩＭＰＥＳ方法求解研究煤层气注气过程。研究表明：２ＤＰＲ— ＥＯＳ模型预测结果优于扩展Ｌａｎｇｍｕｉｒ和ＩＡＳ模型；注气初期基质中多组分气体吸附和甲烷解吸速率较快，之
２．ＳｃｈｏｏｌｆｏＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓｉｎＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｆｏＰｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６５８０，Ｃｈｉｎａ；３．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆＥｏｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓ，ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａＸｉｎｉｆａｎｇＯｉｌｉｆｅｌｄＣｏｍｐａｎｙ，Ｋａｒａｒｎａｙ８３４０００，Ｃｈｉｎａ；