煤储层分形孔隙结构中流体运移格子Boltzmann模拟

摘要：

耦合理论模型与数值模拟方法,详细分析了煤储层孔隙结构分形特征对煤层气运移的控制作用.首先,采用Menger海绵体构造思想模拟了三维煤岩介质的非线性孔隙结构;随后,借助多孔介质渗透率的串联,并联模式预测模型,推导出分形多孔介质渗透率同孔径分布特征之间的关系,并采用格子波尔兹曼方法验证了其有效性.基于耦合方法,系统分析了分形多孔介质孔隙度(φ)孔隙结构分形维数Db,孔径范围[rmin,rmax]等参数对其渗透率κ的影响,结果表明:①最大孔径rmax形成的通道主宰κ,呈近2次方关系;②最大孔径同最小孔径比越大,渗透率越高;③Db与κ之间呈负幂乘关系,并表现出分段特征,拐点为Db=2.5附近.综合以上分析结果,推演出分形多孔介质渗透率预测模型为κ=Cfrmax,其中C为常量,n为接近2的常量,f是同孔隙结构信息相关的表达式.最后,本文还讨论了Db=2时,本文预测模型与Kozeny和Carman模型κ=Crn的等效性.

关键词：分形孔隙结构、多孔介质、格子波尔兹曼模型、煤储层、煤层气

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资助基金：国家自然科学基金青年基金项目41102093;国家自然科学基金项目41072153;山西省煤层气联合研究基金项目2012012002;河南理工大学博士基金648706

在线出版日期：2014-03-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：1984-1995