發(fā)布時(shí)間：2019-06-20 07:39

【摘要】：頁(yè)巖氣在全球具有巨大的資源量和廣闊開(kāi)采前景,水力壓裂技術(shù)是實(shí)現(xiàn)其商業(yè)開(kāi)采的核心技術(shù)之一,產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法是優(yōu)化壓裂設(shè)計(jì)的有效手段之一。然而頁(yè)巖多尺度儲(chǔ)滲空間中存在氣體滑脫、擴(kuò)散和吸附解吸等多重復(fù)雜運(yùn)移機(jī)制,頁(yè)巖氣儲(chǔ)層壓裂裂縫形態(tài)復(fù)雜,這對(duì)準(zhǔn)確評(píng)價(jià)頁(yè)巖氣壓裂井產(chǎn)能和依靠產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法優(yōu)化壓裂設(shè)計(jì)構(gòu)成了挑戰(zhàn),導(dǎo)致頁(yè)巖氣藏壓裂設(shè)計(jì)有效性降低。目前國(guó)內(nèi)外研究關(guān)于頁(yè)巖氣多重運(yùn)移機(jī)制和壓裂復(fù)雜裂縫形態(tài)對(duì)產(chǎn)量的影響認(rèn)識(shí)不足。為此,本文綜合考慮頁(yè)巖氣復(fù)雜多重運(yùn)移機(jī)制和壓裂裂縫復(fù)雜形態(tài),對(duì)頁(yè)巖氣壓裂產(chǎn)能進(jìn)行了研究,取得的主要成果如下:考慮頁(yè)巖氣儲(chǔ)層復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu),頁(yè)巖氣吸附解吸、滑脫、努森擴(kuò)散和表面擴(kuò)散,基于分形幾何理論、哈根-泊謖葉定律、朗格繆爾吸附定律等建立了頁(yè)巖納米孔隙氣體多重運(yùn)移機(jī)制耦合流動(dòng)數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合達(dá)西定律推導(dǎo)出了全新的與孔隙結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)密切相關(guān)的頁(yè)巖表觀滲透率模型,并對(duì)模型進(jìn)行了數(shù)值求解,分析了多尺度頁(yè)巖氣體非線性流動(dòng)行為特征及分形維數(shù)、表面擴(kuò)散系數(shù)等對(duì)表觀滲透率的影響。在表觀滲透率模型的基礎(chǔ)上,考慮頁(yè)巖氣復(fù)雜滲流機(jī)理,建立了頁(yè)巖氣藏連續(xù)性方程,推導(dǎo)了無(wú)限大地層和封閉邊界地層實(shí)空間點(diǎn)源函數(shù)�？紤]壓裂裂縫變縫寬和滲透率非均勻分布的實(shí)際工程特征,通過(guò)對(duì)裂縫空間離散,并采用點(diǎn)源函數(shù)法對(duì)頁(yè)巖氣藏連續(xù)性方程求解,建立了平面裂縫和非平面裂縫產(chǎn)能模型,推導(dǎo)了其數(shù)值求解格式,利用計(jì)算機(jī)編程求解得到了平面裂縫流量分布,揭示了不同氣體運(yùn)移機(jī)制對(duì)頁(yè)巖氣產(chǎn)量的影響規(guī)律。考慮裂縫干擾,在平面裂縫產(chǎn)能模型的基礎(chǔ)上建立了分段多簇壓裂水平井產(chǎn)能模型和拉鏈?zhǔn)綁毫阉骄a(chǎn)能模型;在非平面裂縫產(chǎn)能模型的基礎(chǔ)上建立了復(fù)雜裂縫直井和水平井產(chǎn)能模型,采用矩陣分析方法對(duì)模型進(jìn)行了數(shù)值求解,開(kāi)展了頁(yè)巖氣藏不同壓裂模式、不同復(fù)雜裂縫形態(tài)下的產(chǎn)能研究。考慮支撐劑非均勻鋪置,縫間應(yīng)力干擾的影響,分析了簇間距對(duì)頁(yè)巖氣藏壓裂井產(chǎn)能的影響,同時(shí)分析了改造體積、縫網(wǎng)參數(shù)等的影響,并對(duì)壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)給出了建議。本文研究成果可為頁(yè)巖氣藏壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)和高效開(kāi)發(fā)提供理論指導(dǎo)。
[Abstract]:Shale gas has huge resources and broad exploitation prospect in the world. Hydraulic fracturing technology is one of the core technologies to realize its commercial exploitation, and productivity evaluation method is one of the effective means to optimize fracturing design. However, there are many complex migration mechanisms such as gas slippage, diffusion and adsorption and desorption in shale multi-scale storage and permeability space, and the fracture morphology of shale gas reservoir is complex, which challenges the accurate evaluation of shale gas fracturing well productivity and the optimization of fracturing design by productivity evaluation method, which leads to the reduction of the effectiveness of shale gas reservoir fracturing design. At present, there is a lack of understanding of the influence of shale gas multiple migration mechanism and fracturing complex fracture morphology on production at home and abroad. Therefore, considering the complex multiple migration mechanism of shale gas and the complex morphology of fracturing fractures, the production energy of shale gas fracturing is studied in this paper. the main results are as follows: considering the complex pore structure of shale gas reservoir, adsorption and desorption of shale gas, slippage, Nusen diffusion and surface diffusion, based on fractal geometry theory, Hagen-Poisson's law, The coupling flow model of shale nanoporous gas transport mechanism was established by Langmuir adsorption law. On this basis, a new shale apparent permeability model, which is closely related to pore structure size parameters, is derived based on Darcy's law, and the numerical solution of the model is carried out. The nonlinear flow behavior characteristics of multi-scale shale gas and the effects of fractal dimension and surface diffusion coefficient on the apparent permeability are analyzed. On the basis of apparent permeability model and considering the complex seepage mechanism of shale gas, the continuity equation of shale gas reservoir is established, and the real space point source function of infinite geodetic layer and closed boundary formation is derived. Considering the practical engineering characteristics of variable fracture width and permeability non-uniform distribution of fracturing fractures, through discretization of fracture space and solving the continuity equation of shale gas reservoir by point source function method, the productivity models of plane fractures and non-plane fractures are established, and their numerical solution schemes are derived. the flow distribution of plane fractures is obtained by computer programming, and the influence of different gas migration mechanisms on shale gas production is revealed. Considering fracture interference, the productivity model of piecewise multi-cluster fracturing horizontal well and zipper fracturing horizontal well is established on the basis of plane fracture productivity model, and the productivity model of complex fracture straight well and horizontal well is established on the basis of non-plane fracture productivity model. The model is solved by matrix analysis method, and the productivity research under different fracturing modes and different complex fracture forms of shale gas reservoir is carried out. Considering the influence of support non-uniform paving and interfracture stress interference, the influence of cluster spacing on fracturing well productivity of shale gas reservoir is analyzed, and the effects of modification volume and fracture network parameters are analyzed, and some suggestions for fracturing optimization design are given. The research results in this paper can provide theoretical guidance for fracturing optimization design and efficient development of shale gas reservoirs.
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TE328

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本文編號(hào)：2503048