页岩油气宏观流动模拟及产能分析研究

【摘要】：在燃料能源变革的新时代,“水平井+水力压裂技术”促使页岩油气成为新的开发热点。页岩储层孔隙结构复杂、烃类储集形式多样、孔隙介质尺度跨度大,常规渗流理论已无法准确模拟页岩油气流动,建立一套考虑页岩油气藏特性及开发特点的流动模拟方法意义重大。本论文提出了基于页岩油气微观渗流机理的宏观流动模拟和产能分析方法。首先,根据微纳米孔隙内油气运移机制,完善现有理论及表征模型,基于多孔介质参数(孔隙度和迂曲度),建立了无机和有机多孔介质内页岩油气运移数学表征模型,揭示了不同类型多孔介质内油气的耦合传输机制。其次,引入有机孔隙含量,分别提出了页岩油气藏基质表观渗透率数学表征模型,分析了气体(粘性流、努森扩散、吸附及表面扩散)和原油(粘性流、速度滑移及物理吸附)微观运移机制对页岩油气表观渗透率的影响及贡献度。第三,分别基于椭圆和分形SRV,建立了页岩油气藏压裂直井双孔单渗解析模型,分析了压裂直井压力响应和产能影响因素,并提出了基于压裂直井典型曲线的SRV尺寸估算方法;同时,基于离散裂缝模型(DFM模型)和页岩油气藏基质表观渗透率模型,分别建立了页岩油气藏压裂直井双孔双渗数值模型(基质-天然裂缝-人工裂缝耦合),分析了产能影响因素,对比解析与数值模型结果,形成了页岩油气藏压裂直井流动模拟及产能分析方法。第四,分别基于线性流动假设和点源函数,建立了页岩气藏分段压裂水平井线性流动和复合流动双孔单渗解析模型,分析了分段压裂水平井压力响应和产能影响因素;同时,基于DFM模型和页岩油气藏基质表观渗透率模型,分别建立了页岩油气藏分段压裂水平井双孔双渗数值模型(双重介质模型和复合储层模型),分析了基质、天然裂缝、人工裂缝参数和改造模式对产能的影响,对比不同模型结果,形成了页岩油气藏分段压裂水平井流动模拟及产能分析方法。最后,形成了基于解析模型和ES-MDA算法的自动生产拟合方法;根据矿场数据与数值模型,分析了页岩油气藏不同井型-缝网组合的“井工厂”模式产能变化,实现了页岩油气藏压裂井数学模型的应用。本论文形成了一套页岩油气流动模拟及产能分析方法,为页岩油气的进一步高效开发提供了理论基础。