非均质页岩储层体破裂增透的热-气-液-固耦合理论及产能模型研究

发布时间：2025-01-04 05:59

　　页岩储层水力压裂改造可产生大范围的复杂缝网,但基质孔隙中气体仍难以采出,储层热处理可促使基质内次生裂隙发育,形成多尺度气-水渗流通道,增强气体热解吸与传输能力,提高开采寿命内的产能。因此,储层热处理增产是一个多物理场和多相耦合作用的过程,具有重要的科学和工程意义。本文综合运用室内试验测试、理论解析与数值模拟等手段,针对非均质页岩储层热破裂增透问题,从矿物组分与孔裂隙结构特征分析入手,提出考虑基质热破裂的渗透率演化模型、气-水两相耦合流动分数阶解析解和导出产能预测模型,揭示页岩储层体破裂增透的热-气-液-固耦合机制。取得了以下创新性成果:(1)通过试验研究,获得不同热环境下页岩矿物组分、孔裂隙结构与渗透率演变特性。模拟页岩储层不同热处理工况,对庐山页岩试样进行了从低温(-196℃)至高温(300℃)之间的11种温度处理,利用X射线衍射、电镜扫描和高压压汞测试,测试了页岩矿物成分与基质孔隙结构演变规律。研究发现,在加热过程中,页岩依次经历热挥发导致的中孔发育、矿物热膨胀导致的微孔比例大幅度上升、基质热破裂导致的中孔发育及中大孔贯通的过程,渗透率先增大后小幅减小,在200℃之后剧烈增大;在冷冻...

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1中国主要页岩产区分布[12]

博士学位论文2图1-1中国主要页岩产区分布[12]Figure1-1MainshaledistributioninChina[12]尽管拥有如此丰富的页岩气储量，我国页岩气勘探开发却多处于“气多采不出”的状态，且难以直接采用美国、加拿大等国的成熟有效勘探开发技术。更多文献资料[1....

图1-2页岩储层热处理改造尺度（据文献[15]改）

博士学位论文2图1-1中国主要页岩产区分布[12]Figure1-1MainshaledistributioninChina[12]尽管拥有如此丰富的页岩气储量，我国页岩气勘探开发却多处于“气多采不出”的状态，且难以直接采用美国、加拿大等国的成熟有效勘探开发技术。更多文献资料[1....

图1-3岩石破裂的演化过程

1绪论5晶破裂）。而页岩受热膨胀后其内部应力和应变场发生变化，体积膨胀变形受到外部约束及体内各部分之间的相互约束，不能自由发生，产生第二类和第三类热应力，从而引起页岩内部形变，改变页岩气渗流通道。图1-3岩石破裂的演化过程Figure1-3Evolutionstagesofroc....

图1-4单轴压缩条件下高温处

1绪论701503004506007500.0050.0100.0150.0200.0250.0300.035孔隙度温度(℃)(a)高温破坏后裂纹形式(b)孔隙度随温度变化曲线图1-4单轴压缩条件下高温处理后裂隙发展和孔隙度变化[75,78]Figure1-4Crackinggr....

本文编号：4023009