頁(yè)巖氣開采及注氣增產(chǎn)機(jī)理研究.pdf

1、頁(yè)巖氣是指從頁(yè)巖層開采出來的天然氣,是一種重要的非常規(guī)天然氣資源。隨著世界能源消費(fèi)的不斷攀升,包括頁(yè)巖氣在內(nèi)的非常規(guī)能源越來越受到重視。美國(guó)和加拿大等國(guó)已實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣商業(yè)性開發(fā)。頁(yè)巖氣主要以吸附態(tài)和游離態(tài)賦存于基質(zhì)和裂縫孔隙中,頁(yè)巖氣儲(chǔ)層具有低孔、低滲的特征,其獨(dú)特的賦存機(jī)理和雙孔隙結(jié)構(gòu)決定了頁(yè)巖氣開發(fā)的復(fù)雜性和困難性。
　　 本文在充分調(diào)研國(guó)內(nèi)外頁(yè)巖氣勘探開發(fā)資料的基礎(chǔ)上,詳細(xì)分析了頁(yè)巖氣儲(chǔ)層特征和解吸、擴(kuò)散、滲流過程。根據(jù)頁(yè)巖

2、氣的雙孔隙度特征,采用等效連續(xù)介質(zhì)理論,將頁(yè)巖的雙孔隙結(jié)構(gòu)等效平均分布于整個(gè)儲(chǔ)層系統(tǒng)中,建立了頁(yè)巖氣鉆井過程的雙孔雙滲模型,并驗(yàn)證了此模型在分析井眼應(yīng)力方面的準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上,考慮溫度效應(yīng),建立了雙孔雙滲流固熱耦合模型,分析了頁(yè)巖氣鉆井過程中的溫度效應(yīng)。另外,本文綜合利用滲流力學(xué)的基本知識(shí),基于雙孔隙度滲流模型、等溫吸附理論和擬穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散定律,建立了頁(yè)巖氣產(chǎn)出的數(shù)學(xué)模型,通過數(shù)值模擬分析了儲(chǔ)層滲透率、孔隙度、厚度和Langmuir常數(shù)等

3、對(duì)頁(yè)巖氣產(chǎn)能的影響,為我國(guó)頁(yè)巖氣的選區(qū)和開發(fā)提供一定的借鑒。最后,結(jié)合CO2和CH4在頁(yè)巖層中的競(jìng)爭(zhēng)吸附和競(jìng)爭(zhēng)擴(kuò)散機(jī)制,利用Langmuir多組分等溫吸附模型,在頁(yè)巖氣產(chǎn)出數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出二元?dú)怏w在雙重介質(zhì)內(nèi)的運(yùn)移控制方程,數(shù)值模擬結(jié)果表明,CO2的注入速率、注入時(shí)間、布井方式等是頁(yè)巖氣增產(chǎn)的關(guān)鍵因素,同時(shí),儲(chǔ)層滲透率和孔隙度不僅是頁(yè)巖氣產(chǎn)能的重要指標(biāo),也制約著CO2的注入量。較大的儲(chǔ)層孔隙度和滲透率不僅有利于頁(yè)巖氣的產(chǎn)出,更有利