页岩气藏多重介质流—固耦合渗流规律研究

发布时间：2020-03-18 10:27

【摘要】：页岩气储层存在纳微米孔隙、微裂缝、多级压裂人工缝,具有多尺度多重介质特征,受开发方式影响,缝网中存在大量的压裂液,开发过程中气液与固体界面作用和压力变化导致流-固耦合作用明显。为此,开展应力场和压裂液两个方面的流-固耦合问题研究对页岩气开发具有重要的理论和实际意义。本论文以中国南方海相四川页岩气田为研究对象,采用多种实验手段对矿物成分、孔隙结构及孔径分布特征进行了分析。针对页岩的易碎特性,通过改进巴西劈裂实验进行人工精准造缝,并利用微米CT技术对裂缝特征进行描述。选取不同类型岩样(黑色页岩、含天然微裂缝、人造裂缝)开展了渗流规律实验研究,揭示了不同类型孔隙分布特征对气体渗流的影响机理,建立了考虑裂缝影响的渗透率模型,定量分析了裂缝特征对渗透率的影响,同时建立了考虑尺度效应的单向流动模型,结合渗流规律实验结果分析应力作用对渗流的影响。根据多重介质复杂孔隙结构特点,建立了多重介质页岩渗透率应力敏感评价方法,对多重介质页岩应力场耦合作用主控机理及其影响因素进行了系统研究。在压裂液与储层耦合作用方面,设计了压裂液注入与返排模拟实验,从缝网特征角度出发,对滞留压裂液分布特征、滞留液量的主控因素、压裂液返排规律进行了深入研究,并引入“有效渗流面积”概念,分析了压裂液耦合作用对产能的影响。压裂液在缝网中的渗流特征对压裂液与储层耦合作用影响较大,裂缝开度是影响压裂液渗流和滞留液量的主控因素,压裂液注入过程中,受启动压力梯度影响,缝网中存在无水区域。当滞留压裂液裂缝开度较大时,裂缝中的滞留水将是影响滞留液量的主要组成。返排过程中与存在主通道横向连通裂缝的复杂缝网更容易形成压裂液滞留。缝网中有效渗流面积大小是影响产能的关键。在应力场和压裂液耦合机理认识基础上,建立了考虑应力和压裂液影响的多尺度多级压裂水平井产能模型,并结合现场条件对产能进行了模拟分析。结果表明,裂缝发育的页岩储层受应力作用影响较大,建议针对微裂缝发育区域的高产气井实施控压生产。微裂缝发育储层受压裂断块大小影响较大,当改造区内压裂断块中微裂缝发育程度较低并且压裂效果较差时,应采取控压措施提高储层中气体采出程度。储层中的压裂液整体上不利于产能,在压裂过程中应该尽量控制注入液量,减少对产能的伤害。
【图文】：

微观孔隙结构,连续沉积,矿物组成,目的层

层厚度多变，，几百米到几十米不定。龙马溪组为陆棚边缘滞水盆地沉积，主逡逑要由黑灰色页岩、含粉砂页岩组成，发育水平层理及断续的水平层理。样品逡逑为全直径岩芯（图２－２）。所选用取芯的气井为：龙山一井；龙山二井；黔江逡逑一井；黔江二井，本次工作取样深度９００ｍ？１８００ｍ。逡逑~杒逡逑现场露头逦笔石化石逦全直径岩芯逡逑图２－２露头和储层岩石特征逡逑岩性特征测量实验中，将全直径页岩样品研磨为２００目的粉末。实验仪逡逑－１１邋－逡逑

岩石特征,储层

逡逑１邋＿逡逑图２－１连续沉积段王家湾剖面目的层逡逑２．２矿物组成和微观孔隙结构特征逡逑２．２．１样品选择和实验方法逡逑下志留统龙马溪组分上下两部分：下部为黑色笔石页岩，含大量笔石，逡逑上部多为灰、灰黄或绿黄色页岩夹粉砂岩或灰质瘤核，含少量笔石。全组地逡逑层厚度多变，几百米到几十米不定。龙马溪组为陆棚边缘滞水盆地沉积，主逡逑要由黑灰色页岩、含粉砂页岩组成，发育水平层理及断续的水平层理。样品逡逑为全直径岩芯（图２－２）。所选用取芯的气井为：龙山一井；龙山二井；黔江逡逑一井；黔江二井，本次工作取样深度９００ｍ？１８００ｍ。逡逑~杒逡逑现场露头逦笔石化石逦全直径岩芯逡逑图２－２露头和储层岩石特征逡逑岩性特征测量实验中，将全直径页岩样品研磨为２００目的粉末。实验仪逡逑－１１邋－逡逑
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE312

【参考文献】