页岩气藏压裂水平井流动模拟研究
页岩气藏储规模大且高效清洁，具有极大的开采价值，通常用分段压裂水平井技术开采页岩气。页岩储层孔渗特性差，大量发育微纳米孔隙且有机孔分布不连续，常规流动模拟无法模拟非常规气藏人工缝网多尺度渗流机理。为解决页岩气藏流动模拟存在的问题，本文建立了嵌入式离散裂缝半结构化网络页岩气藏多尺度渗流数值模拟方法。 首先，基于扩散效应Knudsen数分类法及渗透率并联原理，建立了考虑基质-天然裂缝复杂多尺度渗流特征的表观渗透率数学模型。对比不同吸附模型，选择并建立BET吸附控制的渗流数学模型。其次，基于几何计算类库CGAL的半边数据结构和C++泛型编程，创建了裂缝多边形网络生成流程，实现了人工裂缝网络降维处理的预处理算法；基于改进的非相邻连接传导因子，搭建了可读性、可移植性强的裂缝性储层流动模拟流程框架，调整裂缝参数即可表征具任意方位角、倾斜角、形状的三维裂缝实体。第三，基于控制体积法建立储层不同介质渗流数学方程，建立并验证了嵌入式离散裂缝页岩储层多尺度渗流全隐式有限差分求解方法；最后，耦合表观渗透率模型与双重介质模型，综合考虑气体吸附解吸规律和非稳态渗流特征，建立了页岩气离散裂缝网络多尺度数值模型，进行了页岩储层多尺度渗流机理敏感性分析，研究了压力水平井裂缝参数对页岩气渗流的影响。 研究结果表明，页岩储层内储存吸附气明显提高了原始地质储量，为生产提供源源不断地能量，BET模型在整个生产周期释放的吸附气量更大；在满足气体可流动前提下，纳米孔尺寸越小，基质部分表观渗透率越大，气藏整体渗流环境越好；微裂缝渗透率提高了表观渗透率、增强了基质系统宏观渗流通道，增加了储层内流体流通性；水平井最终采收率与裂缝-基质接触面积倾角成正比，裂缝模拟需考虑其真实倾角、走向；主缝周围次生裂缝大幅增加了与储层的接触面积，有效提高储层改造区利用率及驱替效率，大幅提高水平井产能。研究成果对建立页岩资源高效开发工程体系提供了科学指导。
页岩气藏;多尺度渗流;嵌入式离散裂缝;半边数据结构
中国石油大学(华东)
硕士
油气田开发工程
苏玉亮
2020
中文
TE312
2022-09-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）