基于赋存方式定量表征的页岩气藏压裂水平井渗流理论研究

Most existing seepage model of fractured horizontal wells in shale gas reservoirs focused on describing the multiscale feature of shale formation, and less work has been done to simultaneously incorporate the peculiar storage mechanisms and the effect of nanopores on gas flow, which cannot accurately predict the production of fractured horizontal wells. This project will carry out the experiment of gas dissolved in kerogen, establish experimental assessing approaches and theoretical calculation model of gas dissolved in kerogen, and then quantitatively characterize different occurrences of shale gas (free gas, adsorbed gas and dissolved gas), reveal the action mechanism of different migration types of gas flow in nanopores, set up the chart of pore size-pressure-action mechanism of migration types, illustrate the migration mechanism of gas in multiscale porous media, develop a seepage theory of fractured horizontal wells in shale gas reservoir based on quantitative characterization of occurrence states, and find the main factors influencing the production of fractured horizontal wells. Research results provide theoretical basis for evaluating and predicting the productivity of shale gas well, and is of theoretical and practical significance to promote the efficiently development of shale gas reservoirs.

现有页岩气藏压裂水平井渗流模型较多地刻画页岩储层的多尺度特征，较少综合考虑页岩气特殊的赋存方式以及纳微米孔隙对气体流动的影响，并不能准确地预测压裂水平井的产量。本项目围绕前人对溶解态页岩气的储存机理认识不清的问题，拟对南方海相页岩开展干酪根中的气体溶解实验，建立干酪根中溶解态页岩气的实验评价方法及理论计算模型，进而对不同赋存方式的页岩气（游离气、吸附气、溶解气）进行定量表征；基于室内实验和理论分析，揭示纳米孔隙中不同烃类运移方式的作用机制，建立孔隙尺寸-压力-运移方式作用机制的图版，阐明页岩气在不同尺度孔隙介质中的运移及产出机理，最终建立一套能够对赋存方式进行定量表征的页岩气藏压裂水平井渗流理论及方法，提炼控制压裂水平井产量的主要因素。研究成果不仅可为页岩气井的生产动态分析及产能预测提供理论基础，同时对于更加高效地开发页岩气资源具有重大的理论价值和现实意义。

现有页岩气藏压裂水平井渗流模型较多地刻画页岩储层的多尺度特征，较少综合考虑页岩气特殊的赋存方式以及纳微米孔隙对气体流动的影响，并不能准确地预测压裂水平井的产量。本项目对页岩气的多重赋存机理进行了实验及理论研究，分析了气体在干酪根中的溶解机理，建立了不同赋存方式（游离气、吸附气、溶解气）的页岩气量计算方法；对纳米孔隙中不同烃类运移方式的作用机制进行了研究，建立了纳米孔隙中页岩气流动的表观渗透率模型，其中考虑了吸附气的表面扩散、基于Langmuir理论的滑脱模型、考虑了孔隙壁粗糙度的Knudsen扩散，吸附层对孔隙半径的影响，建立了孔隙尺寸-压力-运移方式作用机制的图版；进而阐明了页岩气在不同尺度中的流动机理：溶解气在干酪根中的运移机制、纳米孔隙中不同烃类运移方式的作用机制、微米级孔隙及裂缝中的气体流动，以及人工裂缝中的气体流动；基于页岩气的多重赋存方式、多尺度运移及产出机理，建立了页岩气藏压裂水平井渗流模型，并对页岩气藏压裂水平井产量进行了影响因素分析。研究成果对页岩气开采动态分析及产能预测有一定的指导意义。