【摘要】：頁(yè)巖氣儲(chǔ)層存在納微米孔隙、微裂縫、多級(jí)壓裂人工縫,具有多尺度多重介質(zhì)特征,受開(kāi)發(fā)方式影響,縫網(wǎng)中存在大量的壓裂液,開(kāi)發(fā)過(guò)程中氣液與固體界面作用和壓力變化導(dǎo)致流-固耦合作用明顯。為此,開(kāi)展應(yīng)力場(chǎng)和壓裂液兩個(gè)方面的流-固耦合問(wèn)題研究對(duì)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)具有重要的理論和實(shí)際意義。本論文以中國(guó)南方海相四川頁(yè)巖氣田為研究對(duì)象,采用多種實(shí)驗(yàn)手段對(duì)礦物成分、孔隙結(jié)構(gòu)及孔徑分布特征進(jìn)行了分析。針對(duì)頁(yè)巖的易碎特性,通過(guò)改進(jìn)巴西劈裂實(shí)驗(yàn)進(jìn)行人工精準(zhǔn)造縫,并利用微米CT技術(shù)對(duì)裂縫特征進(jìn)行描述。選取不同類(lèi)型巖樣(黑色頁(yè)巖、含天然微裂縫、人造裂縫)開(kāi)展了滲流規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究,揭示了不同類(lèi)型孔隙分布特征對(duì)氣體滲流的影響機(jī)理,建立了考慮裂縫影響的滲透率模型,定量分析了裂縫特征對(duì)滲透率的影響,同時(shí)建立了考慮尺度效應(yīng)的單向流動(dòng)模型,結(jié)合滲流規(guī)律實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析應(yīng)力作用對(duì)滲流的影響。根據(jù)多重介質(zhì)復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)特點(diǎn),建立了多重介質(zhì)頁(yè)巖滲透率應(yīng)力敏感評(píng)價(jià)方法,對(duì)多重介質(zhì)頁(yè)巖應(yīng)力場(chǎng)耦合作用主控機(jī)理及其影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)研究。在壓裂液與儲(chǔ)層耦合作用方面,設(shè)計(jì)了壓裂液注入與返排模擬實(shí)驗(yàn),從縫網(wǎng)特征角度出發(fā),對(duì)滯留壓裂液分布特征、滯留液量的主控因素、壓裂液返排規(guī)律進(jìn)行了深入研究,并引入“有效滲流面積”概念,分析了壓裂液耦合作用對(duì)產(chǎn)能的影響。壓裂液在縫網(wǎng)中的滲流特征對(duì)壓裂液與儲(chǔ)層耦合作用影響較大,裂縫開(kāi)度是影響壓裂液滲流和滯留液量的主控因素,壓裂液注入過(guò)程中,受啟動(dòng)壓力梯度影響,縫網(wǎng)中存在無(wú)水區(qū)域。當(dāng)滯留壓裂液裂縫開(kāi)度較大時(shí),裂縫中的滯留水將是影響滯留液量的主要組成。返排過(guò)程中與存在主通道橫向連通裂縫的復(fù)雜縫網(wǎng)更容易形成壓裂液滯留�？p網(wǎng)中有效滲流面積大小是影響產(chǎn)能的關(guān)鍵。在應(yīng)力場(chǎng)和壓裂液耦合機(jī)理認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上,建立了考慮應(yīng)力和壓裂液影響的多尺度多級(jí)壓裂水平井產(chǎn)能模型,并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件對(duì)產(chǎn)能進(jìn)行了模擬分析。結(jié)果表明,裂縫發(fā)育的頁(yè)巖儲(chǔ)層受應(yīng)力作用影響較大,建議針對(duì)微裂縫發(fā)育區(qū)域的高產(chǎn)氣井實(shí)施控壓生產(chǎn)。微裂縫發(fā)育儲(chǔ)層受壓裂斷塊大小影響較大,當(dāng)改造區(qū)內(nèi)壓裂斷塊中微裂縫發(fā)育程度較低并且壓裂效果較差時(shí),應(yīng)采取控壓措施提高儲(chǔ)層中氣體采出程度。儲(chǔ)層中的壓裂液整體上不利于產(chǎn)能,在壓裂過(guò)程中應(yīng)該盡量控制注入液量,減少對(duì)產(chǎn)能的傷害。
【圖文】：

層厚度多變，，幾百米到幾十米不定。龍馬溪組為陸棚邊緣滯水盆地沉積，主逡逑要由黑灰色頁(yè)巖、含粉砂頁(yè)巖組成，發(fā)育水平層理及斷續(xù)的水平層理。樣品逡逑為全直徑巖芯（圖２－２）。所選用取芯的氣井為：龍山一井；龍山二井；黔江逡逑一井；黔江二井，本次工作取樣深度９００ｍ？１８００ｍ。逡逑~杒逡逑現(xiàn)場(chǎng)露頭邐筆石化石邐全直徑巖芯逡逑圖２－２露頭和儲(chǔ)層巖石特征逡逑巖性特征測(cè)量實(shí)驗(yàn)中，將全直徑頁(yè)巖樣品研磨為２００目的粉末。實(shí)驗(yàn)儀逡逑－１１邋－逡逑

逡逑１邋＿逡逑圖２－１連續(xù)沉積段王家灣剖面目的層逡逑２．２礦物組成和微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征逡逑２．２．１樣品選擇和實(shí)驗(yàn)方法逡逑下志留統(tǒng)龍馬溪組分上下兩部分：下部為黑色筆石頁(yè)巖，含大量筆石，逡逑上部多為灰、灰黃或綠黃色頁(yè)巖夾粉砂巖或灰質(zhì)瘤核，含少量筆石。全組地逡逑層厚度多變，幾百米到幾十米不定。龍馬溪組為陸棚邊緣滯水盆地沉積，主逡逑要由黑灰色頁(yè)巖、含粉砂頁(yè)巖組成，發(fā)育水平層理及斷續(xù)的水平層理。樣品逡逑為全直徑巖芯（圖２－２）。所選用取芯的氣井為：龍山一井；龍山二井；黔江逡逑一井；黔江二井，本次工作取樣深度９００ｍ？１８００ｍ。逡逑~杒逡逑現(xiàn)場(chǎng)露頭邐筆石化石邐全直徑巖芯逡逑圖２－２露頭和儲(chǔ)層巖石特征逡逑巖性特征測(cè)量實(shí)驗(yàn)中，將全直徑頁(yè)巖樣品研磨為２００目的粉末。實(shí)驗(yàn)儀逡逑－１１邋－逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TE312

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2588612