眾所周知，頁巖中存在豐富的納米孔隙，并且具有低孔、低滲的特點，頁巖氣開采時必須采用水力壓裂等手段在儲層中形成密集有效的裂縫網才能實現商業開采。那么，頁巖氣的產量與有機質內的納米孔隙的關聯度如何？怎樣建立微觀與宏觀的聯系？是當前頁巖氣開發中急需解決的科學問題。

   近期，中科院力學所流固耦合實驗室林緬研究團隊針對這一問題取得重要進展。研究人員從認識頁巖中至關重要的有機質塊和有機質孔出發，提出了有機質表征單元體（oREV）的概念，通過多尺度掃描圖像，結合統計方法，建立了具有oREV尺度的統計耦合模型。該模型充分考慮了有機質和無機質的耦合。通過融合課題組前期工作，將納米喉道內的甲烷吸附、有機質內甲烷的運移擴散，及無機質內裂縫網的達西流動有機地結合在一起，形成了一套快速高效預測頁巖氣產量的方法，真正實現了跨尺度的滲流模擬。通過計算分析發現，統計耦合模型所預測的產量曲線比其他模型的結果更合理，能夠部分回答當前關于理論預測產量與實際產量脫鉤的問題。

   該研究成果已發表在石油工程學科頂級國際期刊Journal of Petroleum Science and Engineering（Cao G, Lin M, Jiang W, Zhao W, Ji L, Li C, et al. Astatistical-coupled model for organic-rich shale gas transport. Journal ofPetroleum Science and Engineering 2018; 169: 167-183.）上。研究工作得到了中科院先導B頁巖氣專項、國家自然科學基金和國家重點基礎研究發展計劃（973）等項目的支持。

圖1 (a)oREV的定義

圖1(b)oREV的構建

圖2 計算流程

(a) 累積產氣量隨時間變化         (b)日產氣量隨時間變化

圖3  多級壓裂水平井產氣曲線

來源：中科院力學所