PDF《页岩气吸附解吸效应对基质物性影响特征》

2 5 m g a

0 4

4 B e

128 410(1

5 ) 1000π

3 410

410 Kn R Kn K K MT Kn Kn ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (4) 但是,由于气体分子吸附在孔隙表面,导致基质 孔隙绝对渗透率降低,因此,基质绝对渗透率是吸附 量的函数,则(4)式应变形为:

2 5 m g a 0c

4 4 B e

128 410(1

5 ) 1000π

3 410

410 Kn R Kn K K MT Kn Kn ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (5) 同时,在页岩气解吸过程中,孔隙有效半径不断 变化,近而影响努森数.页岩储集层微观孔隙结构研 究发现,有机质孔隙为近球形或椭球形[14-15] ,因此近 似将页岩基质孔隙看作球形,则无吸附气状态下单个 孔隙的体积为:

3 0

0 4 π

3 V R ? (6) 饱和吸附状态下,单个孔隙的有效体积为:

3 sa sa

4 π

3 V R ? (7)

2016 年2月王敬 等:页岩气吸附解吸效应对基质物性影响特征

147 由(6)式和(7)式可得: ? ?

3 3

0 sa

0 sa L

4 π

3 V V R R mV ? ? ? ? (8) 由于页岩气在基质孔隙中服从 Langmuir 吸附定 律,则??g330e0eLgL4π3pVVRRmV p p ? ? ? ? ? (9) 联立(8)式和(9)式可得:

3 3 g L

0 sa

3 3 g

0 e p p R R p R R ? ? ? ? (10) 因此,任意压力下的有效孔隙半径为:

3 3

0 L sa g

3 e g L R p R p R p p ? ? ? (11) 气体分子平均自由程为[11-12] : B

2 g 2π T p ? ? ? ? (12) 联立(11)式、 (12)式可得努森数表达式为:

4 3 B g L

2 3

3 3 CH g

0 L sa g

2 2π T p p Kn d p R p R p ? ? ? ? (13) 无吸附气时孔隙半径可由 Carman-Kozeny 方程求 得[16-17] :

0 0 m

0 2

2 K R ? ? ? (14) 大量研究表明,页岩孔隙的吸附能力受到众多因 素的影响,如有机质含量、黏土矿物含量、孔隙迂曲 度以及比表面积等[18-19] ,因此,吸附气含量可能低于 或高于理想状态下的单层吸附气量,为此,引入系数 α 校正饱和状态下吸附层厚度,则饱和吸附状态下的孔 隙有效半径为:

4 sa

0 CH R R d ? ? ? (15) 该式反映了实际单层饱和吸附量与理想单层饱和 吸附量的差别, 理想饱和单层吸附时 α=1;

迂曲度大或 比表面积大等因素可能导致实际单层吸附量高于理想 光滑孔隙表面吸附量, 此时 α>

1;

有机质含量低或黏土 矿物少等因素可能导致实际单层吸附量低于理想光滑 孔隙表面吸附量,此时 α........