煤储层分形孔隙结构中流体运移格子Boltzmann模拟  

作　　者：金毅[1,2] 宋慧波[1,2] 胡斌[1,2] 祝一搏[1] 郑军领[1] 

机构地区：[1]河南理工大学资源与环境学院,焦作454003 [2]河南省生物遗迹及成矿过程重点实验室,焦作454003

出　　处：《中国科学：地球科学》2013年第12期1984-1995,共12页Scientia Sinica(Terrae)

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

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,孔隙结构分形维数Db,孔径范围[rmin,rmax]等参数对其渗透率的影响,结果表明:①最大孔径rmax形成的通道主宰,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max n Cfr,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=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 

分 类 号：P618.11[天文地球—矿床学]