溫度對頁巖滲流特性的影響研究.pdf

1、溫度對頁巖滲流特性的影響研究重慶大學碩士學位論文（學術學位）學生姓名：劉小川指導教師：盧義玉教授專業(yè)：安全技術及工程學科門類：工學重慶大學資源及環(huán)境科學學院二O一四年五月重慶大學碩士學位論文中文摘要I摘要頁巖滲透率是影響頁巖氣抽采效率的關鍵參數(shù)之一。頁巖儲層較厚，儲層上下兩端埋深差別很大導致溫度差異顯著。同時，頁巖中粘土礦物與有機質(zhì)的熱膨脹系數(shù)差異很大。溫度變化時，差異性的膨脹體積使頁巖內(nèi)部結構改變，氣體的滲流速度會隨之改變，最終導致頁

2、巖滲透率的改變。所以研究溫度對頁巖滲流特性的影響，對高效抽采頁巖氣具有重要意義。本文基于不同溫度條件下甲烷內(nèi)摩擦力變化、頁巖骨架應變、基質(zhì)收縮效應以及它們對甲烷滲流速度的作用，分析了第三類熱應力對頁巖滲透率的影響，并利用熱彈性力學求解第三類熱應力作用下的位移確定解，得到相應的修正滲透率，并通過實驗對研究結果進行驗證。主要研究成果如下：1、揭示了溫度對頁巖中甲烷滲流速度的影響規(guī)律：一方面，溫度升高，甲烷內(nèi)摩擦力的減速作用加大，同時，熱應力

3、壓縮頁巖骨架、基質(zhì)熱膨脹使基質(zhì)間裂隙寬度變小，降低了甲烷滲流速度。另一方面，溫度升高，甲烷解吸量增加，單位時間內(nèi)甲烷的流動量增加，同時，基質(zhì)解吸后產(chǎn)生收縮效應，通道呈變大的趨勢，提高了甲烷滲流速度。2、開展了頁巖等溫滲流實驗，結果表明：頁巖中甲烷的滲流速度隨溫度升高而減小，即溫度對甲烷、頁巖固體的作用大于溫度對吸附解吸的作用。然而滲透率與氣體性質(zhì)無關，故溫度影響甲烷滲透率的主要因素為熱膨脹、熱應力對頁巖骨架的作用，所以甲烷的滲透率隨溫度

4、升高而減小。3、溫度升高，頁巖中主要成分粘土礦物和有機質(zhì)差異性熱膨脹，改變了頁巖孔隙結構，產(chǎn)生第三類熱應力T?，第三類熱應力增大，滲透率降低，符合有效應力原理，其計算模型如下。23=()T12TiiEv??????4、利用熱流固耦合應力場平衡微分方程求解第三類熱應變位移確定解，得到了頁巖滲透率的修正系數(shù)?。修正滲透率與實驗所得滲透率相吻合，且滲透率越低，修正滲透率準確度越高。220(12)()4(1)1()()3(1)2xzfTfKTT