В сланцевых коллекторских породах широко развиты наномасштабные поры, а сильный ограничивающий эффект приводит к тому, что характеристики фазового состояния жидкости значительно отклоняются от условий объемной фазы, из-за чего традиционные теории фазового состояния трудно применимы к сланцевым резервуарам. Для изучения фазового поведения ограниченных жидкостей была проведена серия опытов точки росы на масштабе пор 10 мкм и 100 нм с использованием микронанофлюидных технологий, что позволило систематически наблюдать конденсационное поведение жидкости и распределение жидкой фазы в ограниченных порах. Результаты экспериментов точки росы показали: общие механизмы конденсации при различных размерах пор схожи, они проходят стадии образования, расширения пленки или жидкого моста и последующего эволюционного превращения в жидкую колонну; однако различия в размере пор существенно влияют на кинетику конденсации и распределение жидкой фазы. Например, в порах размером 10 мкм конденсация преимущественно начинается в углах, но итоговая доля жидкости в порах невысока; в порах размером 100 нм конденсация не ограничивается углами и преимущественно происходит у входа, количество выпавшей жидкости заметно увеличивается, а распределение жидкости становится более равномерным. Сравнение измеренного давления точки росы с предсказаниями модели уравнения состояния Peng-Robinson показало ограниченность традиционной модели при описании фазового поведения в нанодиапазоне. Для точного предсказания фазового поведения жидкости в ограниченном пространстве в традиционную модель были включены капиллярные силы, адсорбционные эффекты и сдвиги критических свойств, что позволило создать модель фазового равновесия, применимую к ограниченным пространствам. Верификация показала, что модифицированная модель точно описывает фазовое поведение жидкости с максимальной относительной ошибкой 5,30%. Дальнейший анализ выявил, что эффект ограничения наиболее выражен при низких температурах и давлениях и ослабевает с повышением температуры. Данное исследование, сочетая теоретическое моделирование и экспериментальную проверку, предоставляет экспериментальные данные и теоретическую основу для описания фазового равновесия в нанопорах, а также новые идеи для корректировки и применения моделей фазового состояния в сланцевых коллекторах.

сланцевый коллектор;эффект ограничения;фазовое поведение жидкости;уравнение состояния Peng-Robinson;микронанофлюидные эксперименты