Расчeт течения газа в нанокапилляре с учeтом кнудсеновской диффузии и проскальзывания

Abstract

Традиционные коллекторы нефти и газа, используемые для добычи углеводородов, частично исчерпаны, и мировой энергетический рынок присматривается к новым нетрадиционным источникам энергии. Ресурсы сланцевого газа в мире составляют по некоторым оценкам до 200 трлн.м$^3$, но только малая часть является извлекаемыми запасами с точки зрения современных технологий. Детальное понимание сланцевой петрофизики необходимо для оценки допустимой добычи. В настоящей работе мы проводим сравнение популярной эмпирической модели Джавадпура и прямых расчетов течения газа в нанокапилляре. Исследование произведено для диапазона режимов течения от течения Стокса до свободного молекулярного течения. Хотя в целом эмпирическая модель всегда дает более высокие предсказания в сравнении с расчетами, эти различия минимальны для пор радиусом $\sim$ 1-20 нм. В диапазоне радиусов пор $\sim$ 20-1000 нм результаты двух подходов могут различаться в разы. С учетом полученных данных можно смело утверждать, что прямое моделирование нанофильтрации может послужить значительным уточнением при моделировании нанофильтрации в сеточных моделях, так как вместо эмпирических моделей для круглых нанокапилляров мы можем использовать расчеты для пор любой конфигурации. В дальнейшем будет проведено более глубокое исследование, в том числе в модели неидеального газа, а также в геометрии реальных пор, полученных экспериментально из геологических образцов, что позволит достоверно параметризовать сеточные модели нанофильтрации.