页岩气藏有效开发非线性渗流理论及方法

目录
前言
第1章 页岩气藏的基本特征 1
1.1 页岩气的概念 1
1.2 储层特性 3
1.2.1 页岩储层岩性及有机质特征 3
1.2.2 页岩储层微观孔隙结构特征 4
1.2.3 层理页岩储层渗透率各向异性 11
1.2.4 页岩储层孔隙度与渗透率 13
1.3 页岩气赋存特征 17
1.3.1 吸附气 18
1.3.2 游离气 18
1.3.3 溶解气 19
1.4 页岩气的运移、储集和保存条件 19
1.4.1 成藏过程特征 19
1.4.2 成藏后的封盖及保存条件 20
第2章 页岩气藏开发技术及开发方法 21
2.1 页岩气藏水平井钻井技术 21
2.1.1 水平井钻井技术简介 21
2.1.2 水平井钻井技术的应用 22
2.1.3 现代水平井钻井技术的发展趋势 23
2.2 单一压裂水平井降压开采 24
2.2.1 多级压裂水平井技术 24
2.2.2 单一压裂水平井降压开采技术 25
2.3 “工厂化”生产模式 27
2.3.1 页岩气开发的工厂化钻井模式 27
2.3.2 页岩气开发的工厂化压裂模式 29
第3章 页岩气藏多重介质多尺度流动规律 34
3.1 纳微米孔隙中的流动 34
3.1.1 吸附-解吸(实验、数学)模型 34
3.1.2 页岩气储层扩散系数测试 38
3.1.3 页岩气储层滑脱因子测试 41
3.1.4 页岩储层渗流规律实验研究 63
3.2 裂缝中的页岩气流动规律 65
3.2.1 微裂缝页岩渗流规律 65
3.2.2 裂缝页岩渗流规律 68
3.3 页岩气储层多尺度多流态流动规律及统一模型 76
3.3.1 页岩储层页岩气多尺度流动状态分析 77
3.3.2 考虑扩散和滑移作用的多尺度非线性流动模型 80
3.3.3 页岩气储层多尺度非线性渗流模型 84
第4章 含水条件下多尺度渗流规律 90
4.1 纳微米管束气-水流动规律 90
4.1.1 实验材料、仪器及方法 90
4.1.2 实验结果及分析 92
4.2 裂缝性岩心气水渗流规律 95
4.2.1 人工裂缝特征对页岩渗流规律的影响 95
4.2.2 岩心的气-水两相流动 103
4.3 多尺度岩心水渗吸 107
4.3.1 水在页岩中的赋存状态分布特征 107
4.3.2 水在页岩中的微观渗吸实验 111
4.3.3 页岩中水的宏观渗吸实验 122
4.3.4 水对页岩破裂强度的影响 125
4.4 压裂液伤害对渗流的影响 144
4.4.1 实验材料 144
4.4.2 实验方法 145
4.4.3 实验结果及分析 145
第5章 页岩气开采压力传播动边界渗流问题 153
5.1 直井压力传播动边界渗流数学模型 153
5.2 压裂井压力传播动边界渗流数学模型 157
5.2.1 单一裂缝直井动边界传播模型 157
5.2.2 复杂裂缝直井动边界传播模型 158
5.2.3 多级压裂水平井动边界传播模型 163
5.3 页岩气渗流压力传播规律 163
5.3.1 页岩气储层直井渗流压力传播规律 164
5.3.2 页岩气储层压裂水平井渗流压力传播规律 164
5.4 压力传播动边界影响因素分析 166
第6章 页岩气开采直井渗流数学模型 173
6.1 直井开采稳态产能模型 173
6.1.1 考虑解吸的直井稳态压力分布 173
6.1.2 页岩气压裂直井开采稳态产能模型 175
6.1.3 页岩气直井开采压力及产能影响因素分析 178
6.2 直井开采非稳态产能模型 183
6.2.1 考虑解吸的直井开采非稳态压力分布 183
6.2.2 页岩气压裂直井开采非稳态产能模型 186
6.2.3 页岩气直井开采非稳态压力及产能影响因素分析 190
第7章 多级压裂水平井多区耦合渗流数学模型 197
7.1 多级压裂水平井多区耦合物理模型 197
7.1.1 Ⅰ未改造区 199
7.1.2 Ⅱ改造区 199
7.1.3 水平井筒区 200
7.2 多级压裂水平井多区耦合渗流模型 200
7.2.1 不同缝网形态等效渗透率模型 202
7.2.2 不同缝网形态对产气量影响因素分析 206
7.3 多级压裂水平井稳态开采产能模型 209
7.3.1 页岩气储层压裂水平井稳态渗流缝网产能模型 209
7.3.2 页岩气储层压裂水平井稳态渗流缝网产能模型影响因素分析 215
7.4 多级压裂水平井非稳态开采产能模型 219
7.4.1 页岩气储层多级压裂水平井非稳态渗流缝网产能模型 219
7.4.2 页岩气储层多级压裂水平井非稳态渗流缝网产能模型影响因素分析 221
7.5 生产数据拟合 224
7.5.1 区块概况 224
7.5.2 地质背景 225
7.5.3 实验室或现场测量资料 228
7.5.4 现场生产动态资料 232
7.5.5 生产数据拟合 233
第8章 页岩气开采多场耦合作用机理 240
8.1 应力场耦合作用对页岩渗流规律的影响 240
8.1.1 岩样选取及物性 240
8.1.2 实验设备及实验方法 241
8.1.3 实验结果与分析 241
8.2 渗流场-应力-介质变形耦合作用机理 249
8.2.1 实验样品选取及物性 249
8.2.2 实验设备与实验方法 249
8.2.3 Biot系数实验结果与分析 250
第9章 水平井分段压裂多场耦合非线性渗流理论 254
9.1 页岩气输运的多场耦合作用机理 254
9.1.1 流-固耦合 254
9.1.2 流-热耦合 255
9.1.3 固-热耦合 255
9.2 流-固耦合理论基础 255
9.2.1 渗流场的控制方程 255
9.2.2 应力场控制方程 257
9.3 页岩气水平井流-固耦合简化数学模型 258
9.4 页岩气水平井流-固耦合参数的非均匀分布模型 260
9.4.1 已有的水力压裂页岩储层的介质模型 260
9.4.2 孔隙度的非均匀全流场分布模型 261
9.4.3 固有渗透率的非均匀全流场分布模型 263
9.4.4 弹性模量的非均匀模型 264
9.4.5 Biot系数模型 265
第10章 页岩气藏多场耦合数值模拟方法 266
10.1 页岩气产能预测问题的压力场数值模型 266
10.2 快速模拟方法及算例分析 267
10.3 流-固耦合效应对页岩气产能预测的影响 270
10.3.1 弹性模量的影响 270
10.3.2 Biot系数的影响 270
10.3.3 泊松比的影响 271
10.3.4 在不同区域上流-固耦合效应的强弱分析 272
10.4 压裂缝网特征对产量的影响 273
10.4.1 缝网分布形式的影响 273
10.4.2 多级压裂缝排列方式对产量的影响 274
10.5 不同区块典型生产井的模拟验证和产量预测 277
参考文献 281