随着传统能源的使用给环境带来的严峻挑战,清洁能源的勘探与开采变得尤为重要。以CH₄为主要成分的常规和非常规天然气,其以清洁性和低污染等特点被人们在日常生活中广泛接受。其中CH₄突破压力是气藏开采和盖层评价中一项非常重要的参数。在当今非常规油气快速发展阶段,致密砂岩储层以其丰富的资源量而逐渐成为非常规天然气勘探和开发的重点方向。因此对该低渗透砂岩开展突破压力研究具有重要意义。为了揭示不同地层情况下温压条件对盖层封闭性的影响,本文通过实验和数值模拟相结合的方法,对岩心尺度非饱和低渗砂岩开展了不同温度(20~60℃)压力(2~8MPa)条件对CH₄突破压力影响的研究,主要结论如下:(1)确定了温度压力与CH₄突破压力和突破时间的线性函数关系,在本研究温压范围内,随着温度或压力的增加,CH₄突破压力和突破时间均呈线性下降趋势,CH₄突破时岩心内的残余水饱和度均呈增大的趋势,且压力变化对CH₄突破过程的影响更加显著。实验与数值模拟结果随温度压力变化趋势一致,且两者吻合度较好。(2)温压条件对CH₄突破压力的影响,可归因于其对CH₄-H₂O系统界面张力和岩心内接触角(θ)的影响,进而控制CH₄突破压力的大小,且界面张力起主导作用;CH₄突破压力随着两相黏度比的增大而减小,且温度压力越高,黏度比对突破压力的影响越小。(3)在恒定温度(或压力)下,随着压力(或温度)的升高,H₂O相的相对渗透率和有效渗透率在相同时间内降低幅度越大,CH₄相升高幅度越大,此时越有利于CH₄在多孔介质内的运移,进而表现出较小的突破时间和突破压力。(4)基于控制变量法对两相动力黏度、密度和CH₄-H₂O系统界面张力3个关键因素进行了参数化扫描,发现三者对CH₄驱替过程中的影响大小依次为:两相动力黏度>CH₄-H₂O系统界面张力>两相密度。(5)通过对模型中不同温压条件下的毛细管数(Ca)和两相黏度比(M)的计算和log Ca-log M稳定相图的绘制,确定了在本研究温压条件下的两相驱替过程以毛细指进为主导,驱替过程主要受毛细力影响。因此实验温压范围内,对于非饱和低渗透砂岩储层,温度和压力越高越有利于气藏开采;对于非饱和低渗透砂岩盖层,温度和压力越低,盖层封闭性越好且越安全。本研究可为非常规天然气开采以及盖层封闭性评价等实际工程提供参考。