作為一種非常規(guī)巖石，頁巖含有煤層和致密砂巖的所有特征，分別為氣體吸附能力、微尺度和納米級孔隙度、極低滲透率。頁巖的儲(chǔ)氣機(jī)制不僅以大孔隙和天然裂縫中的游離氣體為主，還受微孔的有機(jī)質(zhì)（干酪根）和黏土礦物中的吸附氣體控制。此外，達(dá)西定律不再適用于描述納米級孔隙中的氣體運(yùn)移。因此，考慮到氣體吸附作用、應(yīng)力依賴性及非達(dá)西流的影響，開發(fā)出可靠的模型來計(jì)算納米級孔隙的有效孔隙度和滲透率對于表征頁巖氣藏的性質(zhì)和解釋納米孔中的氣流行為是至關(guān)重要的。

在本研究中，簡化的局部密度（SLD）模型已在最近的研究中成功應(yīng)用，來分析在煤、活性炭和頁巖的氣體吸附，用于分析從5個(gè)頁巖柱塞樣中測量到的甲烷吸附數(shù)據(jù)。本文提出了一個(gè)確定吸附氣體厚度的方法，該方法取決于SLD 模型的密度分布，進(jìn)而提供了甲烷吸附量對孔隙體積（PV）的校正。此外，應(yīng)力依賴效應(yīng)被納入氣體吸附效應(yīng)，以在頁巖中產(chǎn)生有效的孔隙度函數(shù)。另外，納米孔中氣體運(yùn)移的非達(dá)西流效應(yīng)來源于SLD 模型的裂隙狀孔隙幾何形狀，并由二階氣體滑移和克努森擴(kuò)散的加權(quán)和表示。 所以，有效滲透率被確定為氣體吸附作用、應(yīng)力依賴性及非達(dá)西流的函數(shù)。此外，將有效孔隙度和滲透率的函數(shù)結(jié)合到數(shù)值模擬器中，以對來自Barnett 頁巖儲(chǔ)層中的多級水力壓力水平井的天然氣生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行歷史擬合。模擬結(jié)果與油田規(guī)模的天然氣生產(chǎn)數(shù)據(jù)恰當(dāng)匹配。最后，對氣體吸附、應(yīng)力依賴和非達(dá)西流效應(yīng)進(jìn)行了敏感性研究，以研究它們對評估和估算頁巖氣藏產(chǎn)氣量的貢獻(xiàn)。

這項(xiàng)研究的結(jié)果表明，氣體吸附和非達(dá)西流效應(yīng)是兩個(gè)對頁巖氣生產(chǎn)有重大影響的競爭方面。所開發(fā)的模型包括氣體吸附、應(yīng)力依賴和非達(dá)西流效應(yīng)，可深入了解巖石性質(zhì)的表征和頁巖氣儲(chǔ)層中天然氣運(yùn)移行為的描述。