Investigation of Water Imbibition Behavior in Nanopores in Shale Reservoirs
Notice bibliographique
Résumé
Shale gas is emerging as an important source of energy supply worldwide. The economic production of shale gas has become feasible because of the increasing global energy demand and advanced multistage hydraulic fracturing technologies. A huge amount of a fracturing fluid is usually injected into a shale formation during a fracturing process, but only a small fraction of the fracturing fluid can be recovered. The main reason for the low recovery of a fracturing fluid is the spontaneous imbibition of the fracturing water into the shale matrix. The current understanding of the water imbibition behavior in shale is still poor, since a pore network of shales is usually complex and heterogeneous, consisting of abundant nanopores. At such confined conditions, a surface to volume ratio is very large and surface forces dominate over volume forces. Therefore, the characteristics of a solid surface have crucial effects on flow properties, and macroscopic hydrodynamic models are insufficient to be applied to water imbibition behavior in shale. To investigate water imbibition behavior in shale and develop its theoretical models, unique properties should be considered, including the slip behavior, an increased viscosity effect, a dynamic contact angle, and the propagation of precursor films. In this thesis, the dynamics of water flow in a quasi-continuum flow regime are investigated. The mechanisms of friction at a liquid-solid interface are firstly investigated, and a relationship between the friction and the slip velocity is established. Moreover, a theoretical model for the effective viscosity of water in nanopores is proposed based on a molecular kinetic Theory, and the factors that affect the effective viscosity are discussed. Besides, a unified model in a quasi-continuum flow regime is established by inserting the effective viscosity model and a slip length model into the traditional Hagen-Poiseuille model. The impact of the wettability condition on the effective viscosity is investigated. Furthermore, the spreading of precursor films is investigated. A model for water imbibition in nanopores is proposed, considering the propagation of the precursor films ahead of a main meniscus. All the models proposed in this thesis have been validated by experimental and simulation results in the literature. The research results in this thesis can be beneficial to an understanding of the water flow behavior in nanopores and will have many applications in the chemical and petroleum industry.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».