本文關(guān)鍵詞：頁巖氣賦存與滲流機(jī)理的數(shù)值模擬研究

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【摘要】：頁巖氣藏不同于常規(guī)氣藏,其賦存形式與滲流機(jī)理復(fù)雜,主要以游離態(tài)和吸附態(tài)存在于多孔介質(zhì)中,包含吸附氣解吸特征和達(dá)西、滑脫和擴(kuò)散等滲流特征。開展頁巖氣藏賦存機(jī)理、運(yùn)移機(jī)理和頁巖氣藏開采動態(tài)數(shù)值模擬研究,旨在探索流體在多尺度孔隙介質(zhì)中滲流規(guī)律及生產(chǎn)動態(tài)特征,為實(shí)現(xiàn)頁巖氣藏高效合理開發(fā)創(chuàng)造條件和提供指導(dǎo)。本文通過頁巖等溫吸附實(shí)驗(yàn)和變內(nèi)壓應(yīng)力敏感實(shí)驗(yàn),結(jié)合頁巖儲層特征,研究了頁巖氣藏賦存機(jī)理和流體在多孔介質(zhì)中的運(yùn)移機(jī)理,在此基礎(chǔ)上建立了頁巖氣藏氣水兩相水平井?dāng)?shù)值模型。本模型基質(zhì)系統(tǒng)中考慮了吸附解吸、擴(kuò)散和滑脫對滲流的影響,裂縫系統(tǒng)中考慮了擴(kuò)散、滑脫及應(yīng)力敏感對滲流的影響。利用Matlab軟件,采用IMPES方法求解數(shù)值模型,得到裂縫系統(tǒng)壓力、基質(zhì)系統(tǒng)壓力及吸附氣量,研究了頁巖氣藏水平井開采動態(tài)變化規(guī)律。本文主要取得了如下主要研究成果：(1)采用體積法,根據(jù)物質(zhì)平衡法原理,開展了頁巖等溫吸附實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果滿足Langmuir等溫吸附規(guī)律�；诘攘课綗崂碚�,預(yù)測頁巖在不同溫度和壓力下吸附氣量。根據(jù)頁巖基質(zhì)賦存模型,得出頁巖游離氣與吸附相密度、氣體相對分子質(zhì)量、儲層深度、溫度以及壓力的關(guān)系。(2)針對頁巖氣儲層特征、賦存機(jī)理及運(yùn)移機(jī)理,結(jié)合變內(nèi)壓應(yīng)力敏感實(shí)驗(yàn),建立了考慮滑脫流、擴(kuò)散流及應(yīng)力敏感的視滲透率模型,分析了壓力、孔徑和應(yīng)力敏感系數(shù)對視滲透率的影響。(3)應(yīng)力敏感系數(shù)越大,頁巖應(yīng)力敏感越強(qiáng),視滲透率越低；孔徑越小,應(yīng)力敏感系數(shù)對視滲透率影響越弱,當(dāng)孔徑低于5m時,應(yīng)力敏感對視滲透率的影響可以忽略,因此,在基質(zhì)系統(tǒng)中可以不考慮應(yīng)力敏感對氣體運(yùn)移的影響。(4)根據(jù)現(xiàn)場開采數(shù)據(jù)驗(yàn)證數(shù)值模型的可靠性,并分析了天然裂縫滲透率、吸附氣百分含量、應(yīng)力敏感系數(shù)、水平段長度、壓裂裂縫段數(shù)及壓裂裂縫間距等對頁巖氣開采動態(tài)變化規(guī)律的影響。(5)通過模擬得出應(yīng)力敏感系數(shù)增加,累產(chǎn)氣量和吸附氣累解吸氣量降低,頁巖氣藏開采過程中不能忽略應(yīng)力敏感對產(chǎn)量的影響。(6)模擬了不同賦存形式下頁巖氣藏開采動態(tài)變化,得出隨著儲層深度增大,頁巖氣累產(chǎn)氣量增加,吸附氣累解吸氣量先升高后降低；吸附氣含量越高,產(chǎn)氣量越低,吸附氣解吸量越大。
【關(guān)鍵詞】：頁巖氣 賦存機(jī)理 滲流機(jī)理 視滲透率 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE312
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 本文研究目的及意義9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 頁巖氣賦存國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 頁巖氣滲流機(jī)理國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.3 頁巖氣數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線13-15
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容13-14
• 1.3.2 技術(shù)路線圖14-15
• 第2章 頁巖氣的儲層特征與賦存機(jī)理15-27
• 2.1 頁巖氣的儲層特征15-16
• 2.1.1 礦物組成特征15
• 2.1.2 物性特征15-16
• 2.1.3 頁巖儲層有機(jī)質(zhì)特征16
• 2.2 頁巖氣的賦存方式及機(jī)理16-22
• 2.2.1 頁巖氣賦存模型16-18
• 2.2.2 頁巖吸附實(shí)驗(yàn)18-20
• 2.2.3 吸附氣預(yù)測方法20-22
• 2.3 頁巖氣賦存方式影響因素分析22-26
• 2.3.1 溫度對賦存的影響22-23
• 2.3.2 壓力對賦存的影響23-24
• 2.3.3 儲層深度對賦存的影響24-25
• 2.3.4 吸附相密度對賦存的影響25-26
• 2.3.5 相對分子量對賦存的影響26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 頁巖氣的滲流機(jī)理27-40
• 3.1 頁巖氣運(yùn)移機(jī)理27-30
• 3.1.1 達(dá)西流28
• 3.1.2 滑脫流28-29
• 3.1.3 擴(kuò)散流29-30
• 3.2 應(yīng)力敏感30-33
• 3.2.1 巖石受力分析30-31
• 3.2.2 變內(nèi)壓應(yīng)力敏感實(shí)驗(yàn)31-33
• 3.3 頁巖氣流動的視滲透率模型33-34
• 3.4 視滲透率影響因素分析34-38
• 3.4.1 不同流動機(jī)理對視滲透率的貢獻(xiàn)34-35
• 3.4.2 孔徑對視滲透率的影響35-37
• 3.4.3 壓力對視滲透率的影響37
• 3.4.4 應(yīng)力敏感系數(shù)對視觀滲透率的影響37-38
• 3.5 本章小結(jié)38-40
• 第4章 頁巖氣藏氣—水兩相滲流數(shù)學(xué)模型40-46
• 4.1 模型假設(shè)條件40
• 4.2 基質(zhì)系統(tǒng)中氣體的運(yùn)移方程40-42
• 4.3 裂縫系統(tǒng)中氣體的運(yùn)移方程42-44
• 4.3.1 氣相滲流方程42-43
• 4.3.2 水相滲流方程43
• 4.3.3 基質(zhì)與裂縫間的竄流43
• 4.3.4 輔助方程43-44
• 4.4 模型的定解條件44-45
• 4.4.1 初始條件44
• 4.4.2 邊界條件44-45
• 4.5 本章小結(jié)45-46
• 第5章 頁巖氣藏壓裂水平井開采數(shù)值模擬研究46-68
• 5.1 三維數(shù)值模型的建立46-53
• 5.1.1 裂縫系統(tǒng)連續(xù)性方程的差分處理46-49
• 5.1.2 基質(zhì)系統(tǒng)連續(xù)性方程的差分處理49-50
• 5.1.3 定解條件的差分處理50-53
• 5.2 數(shù)值模型的求解53-55
• 5.2.1 裂縫系統(tǒng)中氣相壓力求解53-54
• 5.2.2 裂縫系統(tǒng)中飽和度求解54
• 5.2.3 基質(zhì)系統(tǒng)中氣體壓力求解54-55
• 5.3 數(shù)值模擬結(jié)果及敏感因素分析55-67
• 5.3.1 數(shù)值模擬基本參數(shù)56
• 5.3.2 模型可靠性驗(yàn)證56-57
• 5.3.3 數(shù)值模擬結(jié)果及分析57-67
• 5.4 本章小結(jié)67-68
• 第6章 結(jié)論及建議68-70
• 6.1 結(jié)論68-69
• 6.2 建議69-70
• 致謝70-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果75

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