本文關(guān)鍵詞：層理節(jié)理影響下的頁巖氣流動(dòng)規(guī)律研究

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【摘要】：通過取心、露頭觀測、測井等手段發(fā)現(xiàn),頁巖氣藏儲(chǔ)層中多有發(fā)育層理節(jié)理,這對(duì)頁巖的物性、巖石力學(xué)性質(zhì)、氣體流動(dòng)等都會(huì)產(chǎn)生影響。通過調(diào)研國內(nèi)外文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn),國內(nèi)外學(xué)者建立了針對(duì)頁巖氣流動(dòng)空間復(fù)雜多變的頁巖氣非線性多尺度流動(dòng)理論,但這些理論都并未將層理節(jié)理的影響考慮其中。除此以外,國內(nèi)外學(xué)者還圍繞層理節(jié)理對(duì)頁巖巖石力學(xué)各向異性的影響開展了大量研究,以此為頁巖氣藏實(shí)施儲(chǔ)層改造提供參數(shù)或理論依據(jù)。綜合來看,圍繞層理節(jié)理對(duì)頁巖氣流動(dòng)的影響的研究偏少,層理節(jié)理對(duì)頁巖氣流動(dòng)規(guī)律影響相關(guān)研究還有待加強(qiáng)。本文采用實(shí)驗(yàn)與理論相結(jié)合的方法開展研究。在前人研究基礎(chǔ)之上,基于地層條件下頁巖氣儲(chǔ)集滲流機(jī)理,建立考慮解吸和應(yīng)力敏感的頁巖氣多尺度表觀滲透率模型;其次開展了不同層理節(jié)理特征的頁巖流動(dòng)實(shí)驗(yàn);最后基于表觀滲透率模型和流動(dòng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律建立了頁巖氣藏壓裂水平井雙重介質(zhì)氣水兩相數(shù)學(xué)模型,求解并驗(yàn)證模型后分析了頁巖氣藏基本參數(shù)、層理節(jié)理特征以及儲(chǔ)層改造參數(shù)對(duì)壓裂水平井開采動(dòng)態(tài)的影響。本文主要的工作與結(jié)論如下:(1)分析了頁巖氣藏儲(chǔ)層的基本物性特征、微觀孔隙結(jié)構(gòu)、層理節(jié)理發(fā)育特征、頁巖氣儲(chǔ)集機(jī)理和運(yùn)移機(jī)理,頁巖氣藏儲(chǔ)層具有超低孔超低滲、層理節(jié)理發(fā)育,非均質(zhì)性強(qiáng)的特征,頁巖氣通常以游離態(tài)、吸附態(tài)和溶解態(tài)賦存于頁巖納微米級(jí)孔隙和裂縫中,頁巖氣的運(yùn)移機(jī)理復(fù)雜,表現(xiàn)出明顯的非線性多尺度特征。(2)在Beskok-Karniandakis模型基礎(chǔ)之上,推導(dǎo)了考慮應(yīng)力敏感和解吸的頁巖表觀滲透率計(jì)算模型,利用該模型分析了應(yīng)力敏感和解吸對(duì)頁巖表觀滲透率的影響。頁巖孔徑大于5nm時(shí),應(yīng)力敏感和吸附綜合作用下頁巖表觀滲透率隨壓力降低呈先降后升的趨勢,孔徑小于5nm時(shí),頁巖表觀滲透率隨壓力降低而增大。(3)開展了不同層理方向頁巖巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)和不同節(jié)理特征頁巖應(yīng)力敏感實(shí)驗(yàn)。流動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明頁巖平行層理方向滲透率大于垂直層理方向滲透率(最多達(dá)到了一個(gè)數(shù)量級(jí)),且平行層理方向滑脫效應(yīng)也強(qiáng)于垂直滲透率方向;應(yīng)力敏感實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明節(jié)理的存在有效提高了頁巖滲透性,節(jié)理是頁巖氣主要滲流通道,但節(jié)理滲透率對(duì)有效應(yīng)力很敏感,表現(xiàn)出強(qiáng)應(yīng)力敏感特征;(4)基于考慮應(yīng)力敏感和解吸的頁巖表觀滲透率計(jì)算模型和不同層理節(jié)理特征頁巖流動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,建立了頁巖氣藏雙重介質(zhì)氣水兩相數(shù)學(xué)模型,采用有限差分法求解模型數(shù)值解并進(jìn)行了可靠性分析和敏感性分析。層理節(jié)理發(fā)育增大了頁巖儲(chǔ)層的非均質(zhì)性,水平層理導(dǎo)致頁巖橫向上和縱向上滲透性差異很大,節(jié)理發(fā)育也使儲(chǔ)層內(nèi)不同位置滲透率高低不均,但從數(shù)模的結(jié)果來看,對(duì)于強(qiáng)非均質(zhì)性,均可以通過儲(chǔ)層改造技術(shù)有效提高產(chǎn)量。
【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
【分類號(hào)】：TE31

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本文編號(hào)：1256038