本文關(guān)鍵詞：基于超臨界吸附模型的頁巖氣藏壓裂水平井開采動(dòng)態(tài)研究　出處：《西南石油大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：我國頁巖氣可采資源量豐富,位居世界前列,經(jīng)濟(jì)價(jià)值巨大。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。頁巖氣吸附解吸現(xiàn)象對頁巖氣藏的開發(fā)開采有著重要的影響。因此,深入研究頁巖氣在地層條件下的超臨界吸附解吸現(xiàn)象以及頁巖氣藏壓裂水平井開采動(dòng)態(tài),對于經(jīng)濟(jì)高效地開發(fā)頁巖氣資源具有重大的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。本文采用實(shí)驗(yàn)與理論相結(jié)合的方法開展研究。首先,開展了頁巖氣等溫吸附實(shí)驗(yàn),并推導(dǎo)出高溫高壓條件時(shí)頁巖氣處于超臨界狀態(tài)下的等溫吸附模型,并進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí),建立了適用于頁巖氣藏的多尺度綜合滲流方程,在考慮氣體解吸、多重流動(dòng)機(jī)制以及壓裂水平井生產(chǎn)的基礎(chǔ)上,建立了頁巖氣藏氣-水兩相三維計(jì)算機(jī)模型,并進(jìn)一步探討了Knudsen擴(kuò)散和滑脫效應(yīng)、等溫吸附參數(shù)、超臨界等溫吸附模型、氣-水兩相流動(dòng)以及壓裂增產(chǎn)措施對壓裂水平井產(chǎn)量的影響。本文主要的工作與結(jié)論如下:(1)對頁巖氣儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)、氣體儲(chǔ)集方式以及運(yùn)移機(jī)理進(jìn)行了理論研究,分別從不同尺度對頁巖氣的運(yùn)移及產(chǎn)出機(jī)理進(jìn)行了物理描述及數(shù)學(xué)表征。(2)開展了頁巖氣等溫吸附實(shí)驗(yàn)。測試不同的頁巖巖樣在不同溫度下的等溫吸附曲線。頁巖氣等溫吸附曲線表明,當(dāng)實(shí)驗(yàn)壓力由OMPa升高到3MPa時(shí),頁巖氣的吸附量成指數(shù)式上升;隨著壓力的繼續(xù)增大,頁巖氣吸附量的增長速度逐漸變緩。頁巖氣吸附量隨著溫度的增加而降低。當(dāng)溫度從25℃升高到40℃時(shí),四塊頁巖巖樣吸附氣量平均減少了 12.23%;當(dāng)溫度從40℃升高到60℃時(shí),頁巖氣吸附量平均減少了 38.86%。(3)在超臨界狀態(tài)下測定的頁巖氣的吸附量為過剩吸附量,結(jié)合Gibbs吸附與Langmuir吸附模型,得到修正的Langmuir模型。考慮到頁巖氣在有機(jī)質(zhì)內(nèi)部的吸附量,提出了 L-K吸附模型。對各種等溫吸附模型進(jìn)行了擬合及對比研究,表明L-K模型對頁巖等溫吸附曲線的擬合程度比其他模型的擬合程度都高;在高溫高壓條件下,L-K模型的擬合精度比Langmuir模型擬合精度平均高出11.21%。(4)建立了適用于頁巖中不同流態(tài)的多尺度綜合滲流方程,在考慮納米孔隙中的Knudsen擴(kuò)散和滑脫效應(yīng)、超臨界吸附解吸以及氣-水兩相流動(dòng)的基礎(chǔ)上,通過有限差分方法及計(jì)算機(jī)程序編制得到頁巖氣藏的三維計(jì)算機(jī)模型,并通過網(wǎng)格加密以及采用等效導(dǎo)流能力方法來模擬人工壓裂裂縫對氣體流動(dòng)的影響。(5)利用Eclipse軟件和現(xiàn)場數(shù)據(jù)驗(yàn)證了本文理論模型的可靠性和適用性,分析了壓裂水平井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài),并研究了 Knudsen擴(kuò)散和滑脫效應(yīng)、氣體的解吸作用、氣-水兩相流動(dòng)、超臨界等溫吸附模型、多級(jí)壓裂水平井的相關(guān)參數(shù)對產(chǎn)量的影響。本文的研究成果可為頁巖氣井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析及產(chǎn)能預(yù)測提供理論基礎(chǔ)、為指導(dǎo)頁巖氣藏高效開發(fā)提供理論依據(jù)。
[Abstract]:China's shale gas recoverable resources are abundant, the highest in the world, a huge economic value. Shale gas reservoir is different from conventional gas reservoirs, its occurrence and seepage mechanism is complex, mainly in the free state and the adsorption state exists in porous medium, including adsorption desorption characteristics of gas diffusion and Darcy, slip and seepage characteristics. Has an important effect on adsorption and desorption of shale gas exploitation phenomenon of shale gas reservoirs. Therefore, supercritical adsorption desorption phenomenon in-depth study of shale gas in the formation conditions of shale gas fracturing horizontal well production dynamic, for economic and efficient development of shale gas resources has great theoretical value and practical significance. This paper uses the method of combining experiment with theoretical research. First of all, the development of shale gas isothermal adsorption experiment, adsorption isotherm model under supercritical condition of shale gas in high temperature and high pressure conditions are derived, And verified. At the same time, the multi-scale comprehensive seepage equation was established for shale gas reservoirs, considering gas desorption, multiple flow mechanism and production of fractured horizontal well, established shale gas water two phase 3D computer model, and further discusses the Knudsen diffusion and slippage effect, adsorption isotherm parameters. Supercritical adsorption isotherm model, effect of gas water two-phase flow and fracturing of fractured horizontal well production. In this paper, the main work and conclusion are as follows: (1) for shale gas reservoir microscopic pore structure, reservoir and gas migration mechanism were studied, respectively from the migration and production mechanism of different scales shale gas is presented and mathematical representation. (2) the shale gas adsorption isotherm experiments. The isothermal adsorption curves of shale samples tested at different temperatures. The shale gas adsorption A curve shows that when the pressure increased from OMPa to 3MPa, the adsorption capacity of shale gas into exponential rise; as the pressure increases, the adsorption of shale gas volume growth rate gradually slowed. Shale gas adsorption amount decreases with increasing temperature. When the temperature rises from 25 C to 40 C, four the shale rock adsorption volume was reduced by 12.23% on average; when the temperature rises from 40 degrees to 60 degrees, the average amount of shale gas adsorption decreased by 38.86%. (3) adsorption measurement in supercritical condition of shale gas for excess adsorption, with Gibbs adsorption and Langmuir adsorption model, obtained the modified Langmuir model is considered. The adsorption capacity of shale gas in the organic matter within the proposed L-K adsorption model. The adsorption isotherm model of fitting and comparison, shows that the L-K model of shale isothermal adsorption curve fitting degree than the other model fitting degree High; under high temperature, the fitting precision of L-K model than the Langmuir model fitting precision is higher than the average 11.21%. (4) multi-scalesynthetical seepage equation was established for different flow patterns in shale, considering the Knudsen diffusion and slippage effect nano pores, adsorption and desorption of supercritical gas water two-phase flow on the three-dimensional computer model of shale gas reservoir by finite difference method and the computer program, and through the grid encryption and the equivalent conductivity method to simulate the influence of artificial fracture on gas flow. (5) to verify the reliability of the theoretical model and the applicability of using Eclipse software and field data analysis the production performance of fractured horizontal well, and the Knudsen diffusion and slippage effect, gas desorption, gas water two-phase flow, supercritical adsorption isotherm model, multi stage fracturing level The influence of relevant parameters of well on output is discussed. The research results in this paper can provide theoretical basis for production dynamic analysis and productivity prediction of shale gas well, and provide theoretical basis for effective development of shale gas reservoirs.

【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)】：TE377

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本文編號(hào)：1372320