【摘要】：頁巖氣儲層存在納微米孔隙、微裂縫、多級壓裂人工縫,具有多尺度多重介質(zhì)特征,受開發(fā)方式影響,縫網(wǎng)中存在大量的壓裂液,開發(fā)過程中氣液與固體界面作用和壓力變化導致流-固耦合作用明顯。為此,開展應(yīng)力場和壓裂液兩個方面的流-固耦合問題研究對頁巖氣開發(fā)具有重要的理論和實際意義。本論文以中國南方海相四川頁巖氣田為研究對象,采用多種實驗手段對礦物成分、孔隙結(jié)構(gòu)及孔徑分布特征進行了分析。針對頁巖的易碎特性,通過改進巴西劈裂實驗進行人工精準造縫,并利用微米CT技術(shù)對裂縫特征進行描述。選取不同類型巖樣(黑色頁巖、含天然微裂縫、人造裂縫)開展了滲流規(guī)律實驗研究,揭示了不同類型孔隙分布特征對氣體滲流的影響機理,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滲透率的影響,同時建立了考慮尺度效應(yīng)的單向流動模型,結(jié)合滲流規(guī)律實驗結(jié)果分析應(yīng)力作用對滲流的影響。根據(jù)多重介質(zhì)復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)特點,建立了多重介質(zhì)頁巖滲透率應(yīng)力敏感評價方法,對多重介質(zhì)頁巖應(yīng)力場耦合作用主控機理及其影響因素進行了系統(tǒng)研究。在壓裂液與儲層耦合作用方面,設(shè)計了壓裂液注入與返排模擬實驗,從縫網(wǎng)特征角度出發(fā),對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產(chǎn)能的影響。壓裂液在縫網(wǎng)中的滲流特征對壓裂液與儲層耦合作用影響較大,裂縫開度是影響壓裂液滲流和滯留液量的主控因素,壓裂液注入過程中,受啟動壓力梯度影響,縫網(wǎng)中存在無水區(qū)域。當滯留壓裂液裂縫開度較大時,裂縫中的滯留水將是影響滯留液量的主要組成。返排過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。縫網(wǎng)中有效滲流面積大小是影響產(chǎn)能的關(guān)鍵。在應(yīng)力場和壓裂液耦合機理認識基礎(chǔ)上,建立了考慮應(yīng)力和壓裂液影響的多尺度多級壓裂水平井產(chǎn)能模型,并結(jié)合現(xiàn)場條件對產(chǎn)能進行了模擬分析。結(jié)果表明,裂縫發(fā)育的頁巖儲層受應(yīng)力作用影響較大,建議針對微裂縫發(fā)育區(qū)域的高產(chǎn)氣井實施控壓生產(chǎn)。微裂縫發(fā)育儲層受壓裂斷塊大小影響較大,當改造區(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,應(yīng)采取控壓措施提高儲層中氣體采出程度。儲層中的壓裂液整體上不利于產(chǎn)能,在壓裂過程中應(yīng)該盡量控制注入液量,減少對產(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巖、含粉砂頁巖組成，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)場露頭邐筆石化石邐全直徑巖芯逡逑圖２－２露頭和儲層巖石特征逡逑巖性特征測量實驗中，將全直徑頁巖樣品研磨為２００目的粉末。實驗儀逡逑－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樣品選擇和實驗方法逡逑下志留統(tǒng)龍馬溪組分上下兩部分：下部為黑色筆石頁巖，含大量筆石，逡逑上部多為灰、灰黃或綠黃色頁巖夾粉砂巖或灰質(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巖、含粉砂頁巖組成，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)場露頭邐筆石化石邐全直徑巖芯逡逑圖２－２露頭和儲層巖石特征逡逑巖性特征測量實驗中，將全直徑頁巖樣品研磨為２００目的粉末。實驗儀逡逑－１１邋－逡逑
【學位授予單位】：北京科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TE312

【參考文獻】

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本文編號：2588612