I. Introduktion Energibehovet har ökat avsevärt, och okonventionella olje- och gasresurser som skifferolja och skiffergas har blivit viktiga alternativ. De komplexa geologiska förhållandena och stressmiljöerna i okonventionella reservoarer påverkar djupt skifferens beteende och egenskaper. Deviatorisk stress är den främsta orsaken till bergdeformation och skada, men dess inflytande på skifferens sippning har inte studerats fullt ut. Comsol, som en kraftfull multi -fysiksimuleringsprogramvara, ger ett kraftfullt verktyg för att studera skiffermikro - skada och sippning. Att kombinera CT -bildbehandling och tre -dimensionella digitala rekonstruktionstekniker kan exakt simulera skiffermikrostrukturen och porfördelningen och sedan studera skadautvecklingen och vätskeflödesbeteendet under avvikande stress.
Ii. Forskningsmetoder CT -bildbehandling och tre -dimensionell digital rekonstruktion Avancerad CT -skanningsteknik används för att bilda reservoarskiffer för att få högkvalitativa två -dimensionella bilder, och sedan omvandlas de till tre dimensionella digitala kärnmodeller genom specifika bildbehandlingsalgoritmer. Vid rekonstruktion beaktas skifferens sängkläder och porfördelningsegenskaper för skiffer fullt ut för att säkerställa modellens noggrannhet. Vatten - Kraft - Skadekopplingsekvation Vatten - Force - Skadekopplingsekvation är konstruerad för den digitala kärnan som består av porer och matris. Denna ekvation kopplar samman vätska, flöde, bergmekanik och skador på utvecklingen och kan exakt beskriva skiffermikroskadorna och sippelegenskaperna under avvikande stress. COMSOL -simuleringsinställningar i COMSOL -programvaran, fysiska fält såsom stress och vätskeflödes- och gränsvillkor är inställda, och vattenkraftsförskjutningskontrollekvationen löses genom numerisk simulering för att erhålla spänningsfördelning, skadafördelning, vätskehastighetsfördelning och permeabilitetsutveckling av digitala kärnor under olika avvikande spänningar.
Iii. Resultat och analys Mikro - Skadeutveckling Simuleringsresultaten visar att när den avvikande stressen ökar från 0 till 50 MPa ökar deformation och skador på den digitala kärnan. Skadorna och deformationen i porområdet är mycket större än i matrisområdet, vilket är i linje med skiffermikrostrukturegenskaperna. Deviatorisk stress orsakar utvidgningen av inre sprickor i berget och ökningen av poranslutning, vilket intensifierar mikroskadautvecklingen. Fluidhastighetsfördelning Fluidhastighetsfördelningsskillnaderna mellan matrisområdet och porområdet är betydande. I digital kärna D1 är vätskehastigheten i porområdet 10 - 13 gånger som i matrisområdet; I Digital Core D2 är vätskehastigheten i porområdet 100 - 250 gånger som i matrisområdet. Ark - Liksom anslutna sprickor avleder avsevärt vätskeflödeslinjerna, främjar vätskan - flödet i porområdet och leder till den icke -enhetliga vätskehastighetsfördelningen. Tryckfördelning Den interna tryckfördelningen för den digitala kärnan förändras under avvikande stress. Tryckgradienten i porområdet är stor, och vätskan är mer benägna att flyta; Tryckgradienten i matrisområdet är litet och vätskeflödet är relativt svårt. Denna icke -enhetliga tryckfördelning påverkar ytterligare vätskesutsläppbeteendet. Permeabilitetsutveckling Permeabiliteterna hos digitala kärnor D1 och D2 minskar först på grund av bergdeformation och ökar sedan på grund av ökningen av skador när den avvikande stressen ökar. Det visar att påverkan av avvikande stress på skifferpermeabilitet är komplex och är nära besläktad med bergdeformation och skadautveckling.
Iv. Slutsatser genom COMSOL Damage Model Research, mikroskador och sippegenskaper för reservoarskiffer under avvikande stress förstås djupt. CT -bildbehandling och tre -dimensionella digitala rekonstruktionstekniker lägger grunden för att noggrant simulera skiffermikrostrukturen. Vatten - Force - Skadekopplingskontrollekvationen kan omfattande överväga interaktioner mellan flera fysiska fält. Forskningen visar att avvikande stress har ett stort inflytande på skiffermikro - skador och sippebeteende. Skadorna och deformationen i porområdet är mer allvarliga, vätskehastigheten i porområdet är betydligt högre än i matrisområdet, den främjande effekten av ark - som anslutna sprickor på vätskan - kan inte ignoreras, och permeabilitetsutvecklingen minskar först och ökar sedan, vilket ger en viktig referensbasis för utvecklingen av skifferolja och gasresurser. Framtida forskning kan utöka tillämpningsområdet för COMSOL -modellen, överväga påverkan av fler faktorer som temperatur och kemiska ämnen på skiffermikro - skador och sippning och kombinera experimentell forskning för att verifiera och förbättra simuleringsresultaten för att ge starkare stöd för effektiv utveckling av skifferolja och gasresurser.