·714 北京科技大学学报 第36卷 10-19~10-18m2及10-18~107m2范围内变化的幅 透率K。=5×10-9m2,地层温度T=396.15K,含水 度较大，说明在渗透率较小，即孔喉直径较小的条件 饱和度S.=0.496,压缩因子Z=0.89,黏度u= 下，渗流规律具有尺度效应. 0.027mPas,泄压半径r。=400m,边界压力P。= 6 ■5.2×100m2 ■8.6x10a0m2 24.13MPa,井筒半径r.=0.1m,井底流压p.=1.25 ▲2.01×109m2 +7.148×108m2 MPa,气藏厚度h=20.5m,克努森扩散系数为1.64× 5 ×1.8169x10rm2 10-5m2s-1. 4 利用流量公式(33)，经MATLAB编程，计算分 析多孔介质渗透率和克努森扩散系数对气体流量的 3 影响. 图8为多孔介质渗透率对纳微米级孔隙内气体 流动的影响关系曲线.由图可以看出：在相同渗透 率下，随着压力平方差的增大，气体流量增加：而在 30 406080100120 相同的压力平方差下，渗透率越大，气体流量越大， 压力平方差MPa 且在渗透率很小时，气体流量增加不明显，渗透率越 图6气体流量与压力平方差的关系 大，气体流量增加越快，多孔介质渗透率对流量的影 Fig.6 Relationship between gas flow rate and pressure square differ- 响作用增强。 ence 4500 ---·渗透率K=1×109m2 3.2模型对比 渗透率K。=4×109m2 3600 渗透率K-7×109m2 图7是微观渗流模拟实验所测得的数据点与采 渗透率K=1×108m2 渗透率K-4×108m 用纳微米级孔隙气体流动模型计算所得气体流量和 2700 渗透率K=7×108m2 压力平方差的对比图.由图可以看出，实验数据与 海透率K-1×107m2 模型计算结果拟合的很好，说明本模型具有较高的 1800 精确度，可用于工程实际 900 0 100 200 300400 500 ▲实验数据，点 压力平方差MPa2 一模型计算结果 3 图8多孔介质渗透率对气体流动特征的影响 Fig.8 Influence of permeability on the characteristic of gas flow in 2 porous media 图9为克努森扩散系数对纳微米级孔隙内气体 流动的影响关系曲线.由图可以看出：在相同的气 24000r 20 40 60 80 100 压力平方差MP ---扩散系数D=2×105m281 20000 扩散系数D,=5×105m2,s1 扩散系数D=8x109m2,s1 图7实验数据与计算模型对比图 16000 扩散系数D=11×103m2s1 Fig.7 Comparison between experimental data and calculated results by the new model 3.3影响参数分析 8000 选取某页岩气储层，基本参数为：孔隙度”= 4000 0.07,内部纳米孔的主孔位于2~40nm,占孔隙总体 积的88.39%，占比表面积的98.85%，2~50nm的 100 200300400500 压力平方差MPa 中孔提供了主要的孔隙体积空间，小于50nm的微 图9克努森扩散系数对气体流动特征的影响 孔和中孔提供了主要的孔比表面积；标准状态下压 Fig.9 Influence of Knudsen diffusion coefficient on the characteristic 缩因子Z=1,标准状态下温度T=293K,绝对渗 of gas flow in porous media北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 10 － 19 ～ 10 － 18 m2 及 10 － 18 ～ 10 － 17 m2 范围内变化的幅 度较大，说明在渗透率较小，即孔喉直径较小的条件 下，渗流规律具有尺度效应． 图 6 气体流量与压力平方差的关系 Fig． 6 Ｒelationship between gas flow rate and pressure square differ￾ence 3. 2 模型对比 图 7 是微观渗流模拟实验所测得的数据点与采 用纳微米级孔隙气体流动模型计算所得气体流量和 压力平方差的对比图． 由图可以看出，实验数据与 模型计算结果拟合的很好，说明本模型具有较高的 精确度，可用于工程实际． 图 7 实验数据与计算模型对比图 Fig． 7 Comparison between experimental data and calculated results by the new model 3. 3 影响参数分析 选取某页岩气储层，基本参数为: 孔隙度 φ = 0. 07，内部纳米孔的主孔位于 2 ～ 40 nm，占孔隙总体 积的 88. 39% ，占比表面积的 98. 85% ，2 ～ 50 nm 的 中孔提供了主要的孔隙体积空间，小于 50 nm 的微 孔和中孔提供了主要的孔比表面积; 标准状态下压 缩因子 Zsc = 1，标准状态下温度 Tsc = 293 K，绝对渗 透率 K0 = 5 × 10 － 19 m2 ，地层温度 T = 396. 15 K，含水 饱和度 Sw = 0. 496，压缩因子 Z = 0. 89，黏度 μ = 0. 027 mPa·s，泄压半径 re = 400 m，边界压力 pe = 24. 13 MPa，井筒半径 rw = 0. 1 m，井底流压 pw = 1. 25 MPa，气藏厚度 h = 20. 5 m，克努森扩散系数为 1. 64 × 10 － 5 m2 ·s － 1 ． 利用流量公式( 33) ，经 MATLAB 编程，计算分 析多孔介质渗透率和克努森扩散系数对气体流量的 影响． 图 8 为多孔介质渗透率对纳微米级孔隙内气体 流动的影响关系曲线． 由图可以看出: 在相同渗透 率下，随着压力平方差的增大，气体流量增加; 而在 相同的压力平方差下，渗透率越大，气体流量越大， 且在渗透率很小时，气体流量增加不明显，渗透率越 大，气体流量增加越快，多孔介质渗透率对流量的影 响作用增强． 图 8 多孔介质渗透率对气体流动特征的影响 Fig． 8 Influence of permeability on the characteristic of gas flow in porous media 图 9 克努森扩散系数对气体流动特征的影响 Fig． 9 Influence of Knudsen diffusion coefficient on the characteristic of gas flow in porous media 图 9 为克努森扩散系数对纳微米级孔隙内气体 流动的影响关系曲线． 由图可以看出: 在相同的气 ·714·