【摘要】：與常規(guī)天然氣資源相比,頁(yè)巖氣藏作為一種典型的非常規(guī)天然氣資源,其孔隙通常以微納米孔隙為主,同時(shí)考慮到頁(yè)巖氣藏微裂縫發(fā)育以及壓裂水平井的開(kāi)采方式,頁(yè)巖氣藏孔隙結(jié)構(gòu)通常具有多尺度的特征,氣體在不同尺度孔隙介質(zhì)中的運(yùn)移呈現(xiàn)出不同的特征。頁(yè)巖氣藏中氣體通常以游離態(tài)和吸附態(tài)兩種形式賦存于頁(yè)巖儲(chǔ)層中。綜上,傳統(tǒng)的達(dá)西定律已經(jīng)不能準(zhǔn)確地描述氣體在多尺度多孔介質(zhì)中的運(yùn)移規(guī)律。因此,為準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)頁(yè)巖氣藏開(kāi)發(fā)過(guò)程的氣體滲流特征,實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣藏的高效開(kāi)發(fā),亟需一套準(zhǔn)確描述頁(yè)巖氣開(kāi)采過(guò)程中壓裂水平井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化的數(shù)值模方法,揭示頁(yè)巖氣藏動(dòng)態(tài)開(kāi)發(fā)特征,實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣藏多級(jí)壓裂水平井的宏觀數(shù)值模擬,為頁(yè)巖氣藏的開(kāi)發(fā)提供理論指導(dǎo)。本文在廣泛調(diào)研國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)頁(yè)巖氣藏壓裂水平井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)研究的基礎(chǔ)上,開(kāi)展頁(yè)巖氣藏壓裂水平井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)模擬方法研究,取得的主要研究成果如下:(1)建立了考慮不同影響因素的頁(yè)巖氣藏表觀滲透率模型和有效孔隙度模型,主要包括滑脫流、Knudsen擴(kuò)散、表面擴(kuò)散、吸附層效應(yīng)、巖石力學(xué)效應(yīng)、氣體的吸附解吸現(xiàn)象、真實(shí)氣體效應(yīng)等因素對(duì)氣體在頁(yè)巖氣藏中運(yùn)移的影響。(2)基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng),兩點(diǎn)流量近似-有限體積法(TPFA-FVM)的數(shù)值離散理論的普適性和靈活性,建立了三維的多重介質(zhì)頁(yè)巖氣藏滲流模型的全隱式迭代求解格式,并在MATLAB編程環(huán)境下實(shí)現(xiàn)其程序的求解。(3)考慮頁(yè)巖氣藏壓裂水平井復(fù)雜的滲流特征,建立了適用于多級(jí)壓裂水平井滲流特征的非結(jié)構(gòu)化的三維PEBI網(wǎng)格,為頁(yè)巖氣藏TPFA-FVM數(shù)值模擬程序的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。(4)借助頁(yè)巖氣藏單重介質(zhì)模型定量分析了氣體運(yùn)移機(jī)理對(duì)氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的影響;通過(guò)頁(yè)巖氣藏雙重介質(zhì)模型分析了不同水力裂縫長(zhǎng)度和傾角下的裂縫干擾現(xiàn)象對(duì)氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的影響;憑借頁(yè)巖氣藏三重介質(zhì)模型研究了不同竄流系數(shù)對(duì)氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的影響。本文的研究成果深化了對(duì)頁(yè)巖氣藏中氣體運(yùn)移機(jī)理、吸附解吸現(xiàn)象、水力裂縫形態(tài)、竄流系數(shù)等的認(rèn)識(shí),初步形成了一套頁(yè)巖氣藏壓裂水平井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析方法,為頁(yè)巖氣藏的高效開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
[Abstract]:Compared with conventional natural gas resources, shale gas reservoir is a typical unconventional natural gas resource, and its pores are usually micro-nano pores, considering the development of micro-fractures in shale gas reservoirs and the exploitation of fracturing horizontal wells. The pore structure of shale gas reservoirs usually has multi-scale characteristics, and the migration of gas in pore media of different scales shows different characteristics. The gas in shale gas reservoir usually exists in shale reservoir in the form of free state and adsorption state. In conclusion, the traditional Darcy law can not accurately describe the gas migration in multi-scale porous media. Therefore, in order to accurately understand the gas percolation characteristics of shale gas reservoir development process and realize the high efficiency development of shale gas reservoir, a set of numerical modeling method is urgently needed to accurately describe the production dynamic change of fractured horizontal well during shale gas production. This paper reveals the characteristics of shale gas reservoir dynamic development, realizes macroscopic numerical simulation of multistage fracturing horizontal well in shale gas reservoir, and provides theoretical guidance for shale gas reservoir development. Based on the extensive investigation of domestic and foreign scholars on the production performance of fractured horizontal wells in shale gas reservoirs, this paper studies the production performance simulation method of fracturing horizontal wells in shale gas reservoirs. The main research results are as follows: (1) the apparent permeability model and effective porosity model of shale gas reservoir considering different factors are established, which mainly include Knudsen diffusion, surface diffusion, adsorption layer effect and rock mechanics effect. The effect of adsorption and desorption of gas and the effect of real gas on gas migration in shale gas reservoirs. (2) based on the unstructured grid system, the general applicability and flexibility of numerical discretization theory based on two-point flow approximation finite volume method (TPFA-FVM). In this paper, a fully implicit iterative solution scheme for 3D multimedium shale gas reservoir percolation model is established, and its program is solved under the MATLAB programming environment. (3) considering the complex percolation characteristics of fractured horizontal wells in shale gas reservoirs, An unstructured three-dimensional PEBI mesh suitable for the seepage characteristics of multistage fracturing horizontal wells is established. It lays a foundation for the realization of TPFA-FVM numerical simulation program for shale gas reservoir. (4) the influence of gas migration mechanism on gas well production performance is quantitatively analyzed by means of single medium model of shale gas reservoir; Through the dual medium model of shale gas reservoir, the influence of fracture interference phenomenon under different hydraulic fracture length and dip angle on gas well production performance is analyzed, and the influence of different channeling coefficient on gas well production performance is studied by virtue of shale gas reservoir triple medium model. The research results in this paper deepen the understanding of gas migration mechanism, adsorption and desorption phenomenon, hydraulic fracture morphology and channeling coefficient in shale gas reservoirs, and a set of production performance analysis methods for fractured horizontal wells in shale gas reservoirs are preliminarily formed. It lays a foundation for the high efficiency development of shale gas reservoir.
【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)】：TE37

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本文編號(hào)：2233054