頁巖氣在世界范圍內(nèi)受到了廣泛的關注,已經(jīng)成為非常規(guī)能源的重要組成部分。為了提高頁巖氣的產(chǎn)能,水平井多段壓裂技術是目前最常用的地層改造手段。對頁巖地層進行多段水力壓裂會導致一系列復雜流態(tài)(如裂縫線性流、裂縫徑向流、地層線性流和地層徑向流等)的出現(xiàn)。同時由于頁巖基質的壓敏效應、基質中氣體的吸附和解吸附效應以及擴散效應的存在,頁巖地層中多段壓裂水平井的生產(chǎn)行為是相當復雜的。在這種情況下,常規(guī)的產(chǎn)能評價方法并不適用。為了確保頁巖氣井高效穩(wěn)定地生產(chǎn),需要提出新的產(chǎn)能評價方法。生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析是一種重要的產(chǎn)能評價方法,主要用于分析單井長時間變流量變壓力的生產(chǎn)數(shù)據(jù),可以為油氣井的生產(chǎn)提供一個全期的解釋分析。本文提出了一個新的解析模型來研究頁巖地層中的氣體流動規(guī)律�；谔岢龅哪Ｐ�,進行了圖版擬合和生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析,從而提高頁巖氣產(chǎn)能預測精度。主要成果和創(chuàng)新如下:1.在分析歸納大量現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)的基礎上,提出耦合頁巖氣流動機理的數(shù)學模型并給出解析解。考慮到頁巖氣吸附、擴散和壓敏效應,及高溫高壓狀態(tài)方程,建立了變流量變壓力情況下,全封閉矩形頁巖地層中一口多段壓裂水平井的數(shù)學模型。通過杜哈梅原理,拉普拉斯變換和反變換... 

【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－２美國，中國，加拿大，墨西哥，阿爾及利亞和阿根廷頁巖氣占天然??氣生產(chǎn)總量統(tǒng)計及預測（２０１５年和２０４０年）（ＥＩＡ，?２０１６）??

?１００?１２０??圖１－２美國，中國，加拿大，墨西哥，阿爾及利亞和阿根廷頁巖氣占天然??氣生產(chǎn)總量統(tǒng)計及預測（２０１５年和２０４０年）（ＥＩＡ，?２０１６）??據(jù)ＥＩＡ估計，世界范圍內(nèi)天然氣的日平均產(chǎn)能將從２０１５年的９６．８４億立方??米增長到２０４０年的１５６．８８億立方米，而增長的產(chǎn)能超過一半來自于頁巖氣的貢??獻（２０１５年的１１．８９億立方米增長到２０４０年的４７．５７億立方米）。在２０４０年，??頁巖氣預計會占全世界天然氣總產(chǎn)量的３０％，如圖１－３所示。??Ｗｏｒｌｄ?ｎａｔｕｒａｌ?ｇａｓ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｂｙ?ｔｙｐｅ?（２０１０－４０）??ｂｉｌｌｉｏｎ?ｃｕｂｉｃ?ｆｅｅｔ?ｐｅｒ?ｄａｙ??６００?．??ｈ．ｓｔｏｒｙ?｜?ｐｒｏｊｅｃｔ，ｏｎ?ｃｏａｌｂｅｄ?ｍｅｔｈａｎｅ??噸ｈｔ??４〇〇??ｏｔｈｅｒ??２００??１〇〇??ｓｈａｌｅ?ｇａｓ??２０１０?２０１５?２０２０?２０２５?２０３０?２０３５?２０４０?ｃｉａ＇??圖１－３世界天然氣生產(chǎn)總量統(tǒng)計及預測（２０１０年－２０４０年）（ＥＩＡ，２０１６）??美國經(jīng)過了?３０多年的科學研宄和技術開發(fā)

２００７），另一部分來自于地層中的游離氣。一般認為，頁巖氣生產(chǎn)過程中，孔壁上??吸附態(tài)的甲烷會逐漸解吸附，進入到附近的孔隙中，并沿流動通道最終進入井筒。??為了說明頁巖氣貯存機制的特殊性，圖１－５給出了四川龍馬溪組頁巖的氣體含量??隨壓力變化圖。一般來說，解吸附量隨壓力降低呈現(xiàn)一個先慢后快的關系。使用??的頁巖樣品的Ｌａｎｇｍｕｉｒ體積為３．６Ｘ?１〇＿３?ｍ３／ｋｇ，Ｌａｎｇｍｕｉｒ壓力為４．０ＭＰａ，孔隙??度為５．０％（Ｙｕａｎｅｔａｌ．，２０１４）。從圖中可以看出，在初始壓力為１２．０ＭＰａ時，吸附??氣和游離氣含量分別為２．６８Ｘｌ（Ｔ３ｍ３／ｋｇ和２．２９Ｘｌ〇－３ｍ３／ｋｇ。此時吸附氣占原地??儲量（Ｏｒｉｇｉｎａｌ?ｇａｓ?ｉｎ?ｐｌａｃｅ）中的５４％。假設生產(chǎn)過程中，壓力逐漸降至８．０ＭＰａ，??吸附氣和游離氣的含量分別降低了?０．３Ｘｌ（ｒ３ｍ３／ｋｇ和０．８Ｘ１０＿３ｍ３／ｋｇ。那么可以??認為在這段生產(chǎn)中，吸附氣貢獻了?２７％的產(chǎn)能。這說明了吸附氣和游離氣對產(chǎn)能??的貢獻并不等于原地儲量中的比例。井底壓力變化行為，吸附參數(shù)（Ｌａｎｇｍｕｉｒ壓??力和體積）和孔隙度對頁巖氣生產(chǎn)行為有著重要的影響。同時，水平井多段壓裂??技術普遍應用于頁巖氣藏的開發(fā)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]中國頁巖氣特征、挑戰(zhàn)及前景(二)[J]. 鄒才能,董大忠,王玉滿,李新景,黃金亮,王淑芳,管全中,張晨晨,王紅巖,劉洪林,拜文華,梁峰,吝文,趙群,劉德勛,楊智,梁萍萍,孫莎莎,邱振.  石油勘探與開發(fā). 2016(02)
[2]中國頁巖氣特征、挑戰(zhàn)及前景(一)[J]. 鄒才能,董大忠,王玉滿,李新景,黃金亮,王淑芳,管全中,張晨晨,王紅巖,劉洪林,拜文華,梁峰,吝文,趙群,劉德勛,楊智,梁萍萍,孫莎莎,邱振.  石油勘探與開發(fā). 2015(06)
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[7]利用擬壓力分布積分方法計算氣藏平均地層壓力[J]. 李培超,孔祥言,盧德唐.  天然氣工業(yè). 2000(03)
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