页岩气藏压裂水平井压力动态及产能分析研究

摘要

页岩气资源丰富，开发潜力巨大，对满足能源需求具有重要意义。压裂水平井成为页岩气开发最有效的技术，其所形成的复杂裂缝网络以及压裂改造体积对评价压裂效果、分析压力动态具有重要工程意义。首先，重点研究压裂改造区SRV的有效刻画，根据微地震监测数据分析不同的压裂缝网系统形态，分别建立圆形和椭圆形复合页岩气藏双重介质模型，描述圆形或椭圆复合流动模式，获得了压力不稳定响应和产量曲线，进一步丰富SRV表征模型，完善产能预测模型。其次，建立同时考虑多种气体流动机制和不同裂缝形态的多级有限导流裂缝模型，考虑了干酪根中溶解气的扩散，有机质和粘土矿物表面吸附气的解吸，以及天然裂缝和水力裂缝中的达西渗流。基于水力裂缝有限导流的假设，同时考虑天然裂缝和水力裂缝渗透率的压敏效应以及水力裂缝的不同倾斜形态对页岩气井产量的影响。再者，提出页岩气藏复杂裂缝网络半解析模型，耦合页岩气多重流动机理，充分考虑有机孔隙、无机孔隙和次生裂缝的影响，明确不同尺度流动空间气体运移机制以及气体传递的内在控制关系。研究次生裂缝参数对页岩气藏压力动态的影响，同时对比分析正交裂缝网络和非正交裂缝网络的差异。然后，针对裂缝扩展形态复杂、平面等宽度裂缝模型不再适用的情况，考虑基质中页岩气流动同时来源于压力差驱动下的渗流和浓度差所形成的扩散，针对变宽度或者非平面裂缝进行相关的页岩气流动模拟研究，该模型可以简单有效地针对不同裂缝形态进行流动模拟计算。最后，综合考虑了多种页岩气流动机理以及裂缝系统的岩石力学性质，建立页岩气藏的嵌入式离散裂缝模型进行数值模拟。由于储层天然裂缝数量巨大，难以确定其具体分布，所以又建立双重介质和嵌入式离散裂缝模型耦合的数学模型，采用非稳态双重孔隙模型描述基岩与天然裂缝，应用嵌入式离散裂缝EDFM模型刻画压裂裂缝，研究天然裂缝系统对页岩气藏开发所具有的重要意义。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1研究的目的及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1页岩气赋存空间结构

1.2.2页岩气多重运移机制

1.2.3页岩气流动模拟研究现状

1.2.4存在的问题

1.3主要研究内容

1.4技术路线

第二章 压裂改造区表征模型

2.1圆形复合模型

2.1.1物理模型

2.1.2数学模型

2.1.3模型求解

2.1.4结果与讨论

2.2椭圆形复合模型

2.2.1物理模型

2.2.2数学模型

2.2.3结果与讨论

2.3本章小结

第三章 页岩气藏有限导流双翼裂缝模拟

3.1物理模型

3.2数学模型

3.2.1溶解气扩散

3.2.2基质孔隙

3.2.3天然裂缝系统

3.2.4有限导流水力裂缝

3.3结果与讨论

3.3.1实例分析

3.3.2典型试井曲线

3.3.3参数敏感性分析

3.4本章小结

第四章 页岩气藏裂缝网络半解析模拟方法

4.1物理模型

4.2数学模型

4.2.1页岩储层流动模型

4.2.2压裂缝网系统模型

4.3结果与讨论

4.3.1验证计算正确性

4.3.2多级压裂双翼缝模型

4.3.3复杂裂缝网络模型

4.4本章小结

第五章 页岩气藏非平面裂缝模拟

5.1物理模型

5.2数学模型

5.2.1点源解

5.2.2裂缝控制方程

5.2.3裂缝开度和渗透率

5.3结果与讨论

5.3.1椭圆形裂缝

5.3.2模型对比分析

5.4本章小结

第六章 页岩气藏复杂裂缝网络数值模拟

6.1嵌入式离散裂缝模型

6.1.1页岩气流动机理

6.1.2传导率计算

6.1.3离散求解

6.1.4结果与讨论

6.2耦合模型

6.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间获得的学术成果

致谢