《頁巖氣藏有效開發非線性滲流理論及方法》通過實驗、理論推導、數值模擬計算和現場實際應用相結合的方法建立反映頁巖氣多尺度、多流態流動特征的非線性滲流理論，主要包括各種復雜滲流機理、滲流規律、各類穩定滲流、不穩定滲流、含水條件下的頁巖氣體滲流、多場耦合作用滲流的非線性數學模型等；重點論述頁巖氣多尺度、多流態及多重介質流動規律及實驗技術，頁巖氣開發多尺度、多流態、多區耦合非線性滲流理論，頁巖氣開發多場耦合非線性滲流理論、非線性滲流理論在工程中的應用等；系統構建了頁巖氣開發的非線性滲流理論。
目錄
前言
第1章 頁巖氣藏的基本特征 1
1.1 頁巖氣的概念 1
1.2 儲層特性 3
1.2.1 頁巖儲層巖性及有機質特征 3
1.2.2 頁巖儲層微觀孔隙結構特征 4
1.2.3 層理頁巖儲層滲透率各向異性 11
1.2.4 頁巖儲層孔隙度與滲透率 13
1.3 頁巖氣賦存特征 17
1.3.1 吸附氣 18
1.3.2 游離氣 18
1.3.3 溶解氣 19
1.4 頁巖氣的運移、儲集和保存條件 19
1.4.1 成藏過程特征 19
1.4.2 成藏后的封蓋及保存條件 20
第2章 頁巖氣藏開發技術及開發方法 21
2.1 頁巖氣藏水平井鉆井技術 21
2.1.1 水平井鉆井技術簡介 21
2.1.2 水平井鉆井技術的應用 22
2.1.3 現代水平井鉆井技術的發展趨勢 23
2.2 單一壓裂水平井降壓開采 24
2.2.1 多級壓裂水平井技術 24
2.2.2 單一壓裂水平井降壓開采技術 25
2.3 “工廠化”生產模式 27
2.3.1 頁巖氣開發的工廠化鉆井模式 27
2.3.2 頁巖氣開發的工廠化壓裂模式 29
第3章 頁巖氣藏多重介質多尺度流動規律 34
3.1 納微米孔隙中的流動 34
3.1.1 吸附-解吸(實驗、數學)模型 34
3.1.2 頁巖氣儲層擴散系數測試 38
3.1.3 頁巖氣儲層滑脫因子測試 41
3.1.4 頁巖儲層滲流規律實驗研究 63
3.2 裂縫中的頁巖氣流動規律 65
3.2.1 微裂縫頁巖滲流規律 65
3.2.2 裂縫頁巖滲流規律 68
3.3 頁巖氣儲層多尺度多流態流動規律及統一模型 76
3.3.1 頁巖儲層頁巖氣多尺度流動狀態分析 77
3.3.2 考慮擴散和滑移作用的多尺度非線性流動模型 80
3.3.3 頁巖氣儲層多尺度非線性滲流模型 84
第4章 含水條件下多尺度滲流規律 90
4.1 納微米管束氣-水流動規律 90
4.1.1 實驗材料、儀器及方法 90
4.1.2 實驗結果及分析 92
4.2 裂縫性巖心氣水滲流規律 95
4.2.1 人工裂縫特征對頁巖滲流規律的影響 95
4.2.2 巖心的氣-水兩相流動 103
4.3 多尺度巖心水滲吸 107
4.3.1 水在頁巖中的賦存狀態分布特征 107
4.3.2 水在頁巖中的微觀滲吸實驗 111
4.3.3 頁巖中水的宏觀滲吸實驗 122
4.3.4 水對頁巖破裂強度的影響 125
4.4 壓裂液傷害對滲流的影響 144
4.4.1 實驗材料 144
4.4.2 實驗方法 145
4.4.3 實驗結果及分析 145
第5章 頁巖氣開采壓力傳播動邊界滲流問題 153
5.1 直井壓力傳播動邊界滲流數學模型 153
5.2 壓裂井壓力傳播動邊界滲流數學模型 157
5.2.1 單一裂縫直井動邊界傳播模型 157
5.2.2 復雜裂縫直井動邊界傳播模型 158
5.2.3 多級壓裂水平井動邊界傳播模型 163
5.3 頁巖氣滲流壓力傳播規律 163
5.3.1 頁巖氣儲層直井滲流壓力傳播規律 164
5.3.2 頁巖氣儲層壓裂水平井滲流壓力傳播規律 164
5.4 壓力傳播動邊界影響因素分析 166
第6章 頁巖氣開采直井滲流數學模型 173
6.1 直井開采穩態產能模型 173
6.1.1 考慮解吸的直井穩態壓力分布 173
6.1.2 頁巖氣壓裂直井開采穩態產能模型 175
6.1.3 頁巖氣直井開采壓力及產能影響因素分析 178
6.2 直井開采非穩態產能模型 183
6.2.1 考慮解吸的直井開采非穩態壓力分布 183
6.2.2 頁巖氣壓裂直井開采非穩態產能模型 186
6.2.3 頁巖氣直井開采非穩態壓力及產能影響因素分析 190
第7章 多級壓裂水平井多區耦合滲流數學模型 197
7.1 多級壓裂水平井多區耦合物理模型 197
7.1.1 Ⅰ未改造區 199
7.1.2 Ⅱ改造區 199
7.1.3 水平井筒區 200
7.2 多級壓裂水平井多區耦合滲流模型 200
7.2.1 不同縫網形態等效滲透率模型 202
7.2.2 不同縫網形態對產氣量影響因素分析 206
7.3 多級壓裂水平井穩態開采產能模型 209
7.3.1 頁巖氣儲層壓裂水平井穩態滲流縫網產能模型 209
7.3.2 頁巖氣儲層壓裂水平井穩態滲流縫網產能模型影響因素分析 215
7.4 多級壓裂水平井非穩態開采產能模型 219
7.4.1 頁巖氣儲層多級壓裂水平井非穩態滲流縫網產能模型 219
7.4.2 頁巖氣儲層多級壓裂水平井非穩態滲流縫網產能模型影響因素分析 221
7.5 生產數據擬合 224
7.5.1 區塊概況 224
7.5.2 地質背景 225
7.5.3 實驗室或現場測量資料 228
7.5.4 現場生產動態資料 232
7.5.5 生產數據擬合 233
第8章 頁巖氣開采多場耦合作用機理 240
8.1 應力場耦合作用對頁巖滲流規律的影響 240
8.1.1 巖樣選取及物性 240
8.1.2 實驗設備及實驗方法 241
8.1.3 實驗結果與分析 241
8.2 滲流場-應力-介質變形耦合作用機理 249
8.2.1 實驗樣品選取及物性 249
8.2.2 實驗設備與實驗方法 249
8.2.3 Biot系數實驗結果與分析 250
第9章 水平井分段壓裂多場耦合非線性滲流理論 254
9.1 頁巖氣輸運的多場耦合作用機理 254
9.1.1 流-固耦合 254
9.1.2 流-熱耦合 255
9.1.3 固-熱耦合 255
9.2 流-固耦合理論基礎 255
9.2.1 滲流場的控制方程 255
9.2.2 應力場控制方程 257
9.3 頁巖氣水平井流-固耦合簡化數學模型 258
9.4 頁巖氣水平井流-固耦合參數的非均勻分布模型 260
9.4.1 已有的水力壓裂頁巖儲層的介質模型 260
9.4.2 孔隙度的非均勻全流場分布模型 261
9.4.3 固有滲透率的非均勻全流場分布模型 263
9.4.4 彈性模量的非均勻模型 264
9.4.5 Biot系數模型 265
第10章 頁巖氣藏多場耦合數值模擬方法 266
10.1 頁巖氣產能預測問題的壓力場數值模型 266
10.2 快速模擬方法及算例分析 267
10.3 流-固耦合效應對頁巖氣產能預測的影響 270
10.3.1 彈性模量的影響 270
10.3.2 Biot系數的影響 270
10.3.3 泊松比的影響 271
10.3.4 在不同區域上流-固耦合效應的強弱分析 272
10.4 壓裂縫網特征對產量的影響 273
10.4.1 縫網分布形式的影響 273
10.4.2 多級壓裂縫排列方式對產量的影響 274
10.5 不同區塊典型生產井的模擬驗證和產量預測 277
參考文獻 281
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