REV尺度页岩气可采量力学模型研究

The exploitable shale gas is one of the important indices for evaluating the reservoir quality. And it is also the key point for exploitable to study the complex processes of gas occurrence and diffusion in micro-nanoporosity and seepage in microfracture for REV scale rock core. In this project, the Jiaoshiba area in Sichuan is chosen as the investigation region, and the traditional subjects of percolation mechanics, molecular dynamics, rock physics and the finite element method are put into place. According to the typical rock cores’ CT and FIB imaging data and the mineral information, we intend to recognize the relationship of sedimentary environment and mineral constituent with methane adsorption; study the new method of a pore network containing the nano-pore throat characteristics; set up an equivalent capillary bundle statistical model representing the core micro-fractures distribution; develop a calculation method matching micro-pore network and micro-fracture network. In terms of implementation schedule of this project, the multiscale percolation model for evaluating shale gas reservoir and a set of method for exploitable shale gas based on REV scale will be built.

可采量是评价页岩气藏优劣的重要指标。认识REV尺度页岩气在微纳孔隙中的赋存、扩散直至渗流到微缝网的这一复杂过程是评价可采量的核心。本项目拟以四川礁石坝地区为研究对象，根据该地区典型岩芯的CT和FIB成像数据以及矿物成分信息，综合运用渗流力学、分子动力学、岩石物理学和有限元方法等学科的理论方法，认识沉积环境和矿物成分与甲烷吸附的关系；研究可表征纳米孔喉特征的孔隙网络新方法；建立可表征页岩微缝网的等效毛管束统计模型；发展一种匹配微孔网与微缝网的计算方法。通过本项目研究，建立能用于评判页岩气藏优劣的多尺度渗流模型，形成一套基于REV尺度岩芯评估页岩气可采量的计算平台。

页岩中的多流动空间（有机/无机）、多流态（粘性/滑移/扩散）特征以及水力压裂使得气体运移成为复杂的多尺度系统。在这个多尺度系统中，REV尺度是研究的关键。认识REV尺度的页岩气在微纳孔隙中的赋存及渗流，是评价可采量的核心。在本研究中，我们提出了高精度、高效的孔隙网络抽提算法，得到了精细的有机质孔隙结构，搭建了流动计算的基本框架；并且通过分子动力学计算，得到了页岩吸附的数据库，建立了快速评估页岩吸附特征的方法；在此基础上，提出了有机质表征单元体（oREV）的概念，建立了从纳米吼道-微米岩块-oREV岩块的跨尺度计算方法。实现了从纳米到微米到oREV尺度的三步跨越，并将该模型应用于页岩气可采量和含气量的评估，得到了工程单位的认可。依托建立的方法体系可以开展页岩气REV尺度赋存和输运规律的研究，为下一步我国页岩气勘探开发奠定基础。