頁巖氣井底流和流動機(jī)理研究

23/27頁巖氣井底流和流動機(jī)理研究第一部分頁巖氣井底流壓降計(jì)算模型 2第二部分頁巖氣井滲流機(jī)理分析 6第三部分頁巖氣井流動方程建立 8第四部分頁巖氣井流動機(jī)理實(shí)驗(yàn)研究 11第五部分頁巖氣井穩(wěn)態(tài)流動特征分析 13第六部分頁巖氣井非穩(wěn)態(tài)流動機(jī)理解析 17第七部分頁巖氣井遞減分析 20第八部分頁巖氣井產(chǎn)能預(yù)測方法 23

第一部分頁巖氣井底流壓降計(jì)算模型關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)頁巖氣井底流壓力損失機(jī)理

1.頁巖氣井底流壓力損失主要包括摩擦損失、動量變化損失和局部損失。摩擦損失是由于流體在管道中流動時(shí)與管道壁面的摩擦產(chǎn)生的，動量變化損失是由于流體流速和流向發(fā)生變化而產(chǎn)生的，局部損失是由于流體流經(jīng)閥門、彎頭等局部阻力裝置時(shí)產(chǎn)生的。

2.摩擦損失與管道的長度、直徑、粗糙度和流體的粘度成正比，與流速成平方關(guān)系。動量變化損失與流速和流向變化的大小成正比，局部損失與阻力裝置的類型和流速成正比。

3.準(zhǔn)確計(jì)算頁巖氣井底流壓力損失對于優(yōu)化井下作業(yè)、提高產(chǎn)氣效率至關(guān)重要。

基于達(dá)西定律的流動阻力計(jì)算

1.達(dá)西定律是描述流體在多孔介質(zhì)中滲流的基本定律，它指出流體的滲流速度與滲透率、壓力梯度和流體粘度成正比。

2.對于頁巖氣井，滲透率是流體流過頁巖巖體的阻力系數(shù)，壓力梯度是驅(qū)動流體流動的原動力，流體粘度是流體內(nèi)部阻力的體現(xiàn)。

3.基于達(dá)西定律，可以計(jì)算頁巖氣井底流的流動阻力，為底流壓降計(jì)算模型提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

非達(dá)西流動阻力計(jì)算

1.當(dāng)頁巖氣井底流流速較高時(shí)，流體在多孔介質(zhì)中會出現(xiàn)非達(dá)西流動，此時(shí)達(dá)西定律失真，需要考慮非達(dá)西流動阻力。

2.非達(dá)西流動阻力主要包括Forchheimer阻力和慣性阻力，F(xiàn)orchheimer阻力與流速的平方成正比，慣性阻力與流速的立方成正比。

3.非達(dá)西流動阻力計(jì)算模型可以準(zhǔn)確描述頁巖氣井底流的高速流動狀態(tài)，為底流壓降計(jì)算提供更全面的數(shù)據(jù)。

裂縫網(wǎng)絡(luò)流動阻力計(jì)算

1.頁巖氣井底流往往會經(jīng)過自然裂縫或水力壓裂形成的裂縫網(wǎng)絡(luò)，裂縫網(wǎng)絡(luò)的流動阻力與裂縫的幾何形狀、數(shù)量和分布有關(guān)。

2.裂縫網(wǎng)絡(luò)流動阻力計(jì)算模型可以模擬裂縫網(wǎng)絡(luò)中流體的流動，考慮裂縫的傾角、孔隙度和滲透率，提供裂縫網(wǎng)絡(luò)中流體流動的阻力數(shù)據(jù)。

3.裂縫網(wǎng)絡(luò)流動阻力計(jì)算模型是頁巖氣井底流壓降計(jì)算的重要組成部分，可以提高底流壓降計(jì)算的精度。

井壁損傷流動阻力計(jì)算

1.頁巖氣井底流過程中，井壁可能會受到鉆井、完井和生產(chǎn)等因素的影響而產(chǎn)生損傷，井壁損傷會增加流動阻力，影響底流壓降。

2.井壁損傷流動阻力計(jì)算模型可以考慮井壁損傷的嚴(yán)重程度、分布范圍和損傷機(jī)理，提供井壁損傷對底流壓降的影響數(shù)據(jù)。

3.井壁損傷流動阻力計(jì)算模型可以幫助優(yōu)化頁巖氣井的井下作業(yè)，避免或減輕井壁損傷，降低底流壓降。

多相流動阻力計(jì)算

1.頁巖氣井底流往往涉及多相流動，包括氣相、液相和固相，多相流動阻力與各相的流速、流向、流體性質(zhì)和孔隙介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。

2.多相流動阻力計(jì)算模型可以模擬多相流體的流動，考慮各相的相對滲透率、毛管壓力和流體粘度，提供多相流動的阻力數(shù)據(jù)。

3.多相流動阻力計(jì)算模型是頁巖氣井底流壓降計(jì)算的關(guān)鍵，可以提高底流壓降計(jì)算的準(zhǔn)確性。頁巖氣井底流壓降計(jì)算模型

1.介紹

頁巖氣井底流壓降是流體從地層流向井筒的阻力損失，是頁巖氣井產(chǎn)量分析和設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。準(zhǔn)確計(jì)算底流壓降對于評估頁巖氣井生產(chǎn)能力和制定合理開發(fā)方案至關(guān)重要。

2.Darcy定律

頁巖氣井底流遵循Darcy定律，即：

```

q=-kA(dP/dL)

```

其中：

*q為流速

*k為滲透率

*A為流體流經(jīng)面積

*dP/dL為壓力梯度

3.壓降計(jì)算模型

基于Darcy定律，頁巖氣井底流壓降計(jì)算模型可分為以下兩類：

3.1穩(wěn)態(tài)模型

*Forchheimer模型：考慮了慣性阻力和粘性阻力，適用于高流速條件。

```

dP/dL=(μq/k)+(ρq2/2kρgA2)

```

*Ergun模型：在Forchheimer模型基礎(chǔ)上考慮了顆粒形狀，適用于流速較寬的范圍。

```

dP/dL=(150μ(1-ε)2q)/ρgρκ(ε3d2))+(1.75ρq2(1-ε)/ρgρκε3d)

```

其中：

*μ為流體粘度

*ρ為流體密度

*ρg為流體密度加速度

*ε為孔隙率

*d為顆粒直徑

3.2非穩(wěn)態(tài)模型

考慮了流體在孔隙介質(zhì)中的非穩(wěn)態(tài)流動，適用于瞬態(tài)或非達(dá)西流動條件。

*TransientForchheimer模型：

```

dP/dL=(μq/k)+(λρq2/2kρgA2)+(cρμq?q/?t/k)

```

其中，c為非達(dá)西流動系數(shù)。

*Dual-Porosity模型：將頁巖地層劃分為基質(zhì)和裂縫兩部分，適用于低滲透率頁巖氣井。

```

dP/dL=(μq/k)+(λρq2/2kρgA2)+(cρμq?q/?t/k)+(βq/V)

```

其中，V為孔隙體積，β為基質(zhì)和裂縫之間的流動系數(shù)。

4.模型選擇

具體采用哪種壓降計(jì)算模型，需要根據(jù)頁巖氣井的實(shí)際情況和流動條件綜合考慮。

*穩(wěn)態(tài)模型適用于穩(wěn)態(tài)流動或高流速條件。

*非穩(wěn)態(tài)模型適用于瞬態(tài)流動或低滲透率條件。

5.模型參數(shù)

壓降計(jì)算模型中涉及的滲透率、孔隙率、顆粒直徑等參數(shù)可以通過巖芯分析、井測或數(shù)值模擬等方法獲得。

6.應(yīng)用

頁巖氣井底流壓降計(jì)算模型廣泛應(yīng)用于：

*評估頁巖氣井生產(chǎn)能力

*優(yōu)化井筒設(shè)計(jì)和酸化壓裂方案

*進(jìn)行儲層模擬和產(chǎn)量預(yù)測第二部分頁巖氣井滲流機(jī)理分析關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【頁巖巖性滲流特征分析】：

1.頁巖巖性復(fù)雜，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)育程度低，滲透率極低。

2.頁巖氣主要賦存在有機(jī)質(zhì)孔隙、微裂縫和層間孔隙中。

3.有機(jī)質(zhì)孔隙體積分?jǐn)?shù)與頁巖氣含量呈正相關(guān)。

【頁巖非均質(zhì)性和滲流差異性分析】：

頁巖氣井滲流機(jī)理分析

頁巖氣井的滲流行為受多種復(fù)雜因素的影響，主要包括：

1.孔隙結(jié)構(gòu)特征

頁巖氣儲層具有豐富的納米級孔隙和微裂縫系統(tǒng)，形成多尺度孔隙結(jié)構(gòu)。納米級孔隙通常以有機(jī)質(zhì)為基質(zhì)，具有高比表面積和低孔隙率特點(diǎn)，是頁巖氣的主要儲存空間。微裂縫則提供氣體滲流的通道，其孔隙率和滲透率相對較高。

2.吸附-解吸過程

頁巖氣主要以吸附態(tài)存在于有機(jī)質(zhì)表面和微裂縫壁面。當(dāng)壓力降低或溫度升高時(shí)，部分吸附氣將解吸逸出，增加氣體產(chǎn)能。吸附-解吸過程對頁巖氣井的動態(tài)生產(chǎn)行為具有顯著影響。

3.多相滲流特征

頁巖氣井中通常存在氣、水和烴液多種流體相。多相滲流過程中，不同流體相之間的相互作用會影響氣體滲流規(guī)律。當(dāng)水飽和度較高時(shí)，水相對氣相滲流形成阻礙，降低氣井產(chǎn)能。

4.非達(dá)西效應(yīng)

在低滲透率的頁巖氣儲層中，流動速度較低，流體介質(zhì)的黏滯阻力與慣性阻力相比變得顯著，導(dǎo)致流體滲流偏離達(dá)西定律。頁巖氣滲流通常表現(xiàn)出非達(dá)西效應(yīng)，即滲透率隨流動速度非線性變化。

5.應(yīng)力敏感性

頁巖氣儲層具有較高的應(yīng)力敏感性，壓力變化會導(dǎo)致儲層孔隙結(jié)構(gòu)和滲透率發(fā)生變化。當(dāng)壓力降低時(shí)，孔隙和微裂縫收縮，滲透率下降，影響氣體滲流能力。

基于上述滲流機(jī)理，頁巖氣井的流動行為通常采用以下數(shù)學(xué)模型描述：

1.吸附-解吸模型

朗格繆爾模型和體積模型是常用的吸附-解吸模型，可以描述氣體在頁巖基質(zhì)中的吸附平衡和動力學(xué)過程。

2.多相滲流模型

相對滲透率模型用于描述多相流體在頁巖中的滲流行為。非達(dá)西滲流模型考慮了黏滯阻力和慣性阻力的共同作用。

3.應(yīng)力敏感模型

庫塞爾方程和伯格曼方程是常用的應(yīng)力敏感模型，可以描述儲層孔隙度和滲透率隨壓力的變化關(guān)系。

這些數(shù)學(xué)模型通過耦合不同滲流機(jī)制，可以建立頁巖氣井流動模擬模型，為頁巖氣開發(fā)和生產(chǎn)優(yōu)化提供理論支撐。第三部分頁巖氣井流動方程建立關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【頁巖氣儲層流動機(jī)理】

1.頁巖氣儲層是一種低滲透、強(qiáng)自生性、非均質(zhì)的致密儲層，其流動機(jī)理與傳統(tǒng)砂巖儲層存在顯著差異。

2.頁巖氣儲層流動主要受吸附/解吸平衡、基質(zhì)擴(kuò)散、裂縫滲流等因素的影響。吸附/解吸平衡決定頁巖氣在基質(zhì)中的儲存方式和流動潛力；基質(zhì)擴(kuò)散控制氣體從基質(zhì)向裂縫的運(yùn)移；裂縫滲流是頁巖氣流動的主要通道。

【多孔介質(zhì)流動方程】

頁巖氣井流動方程建立

1.基本假設(shè)

*單相穩(wěn)態(tài)等溫流動

*橫向各向同性

*滲透率和孔隙度為常數(shù)

*壓力梯度沿井底半徑方向

*流體性質(zhì)不受溫度和壓力影響

2.連續(xù)性方程

對于單相穩(wěn)態(tài)徑向流動，連續(xù)性方程為：

```

?(ρv)/?r+ρv/r=0

```

其中：

*ρ為流體密度

*v為流體速度

3.達(dá)西定律

達(dá)西定律描述了流體在多孔介質(zhì)中的流動，對于頁巖氣井，其形式為：

```

v=-(k/μ)*?P

```

其中：

*k為巖石滲透率

*μ為流體粘度

*?P為壓力梯度

4.壓力梯度

壓力梯度可表示為：

```

?P=-(?P/?r)*i

```

其中：

*P為壓力

*i為單位徑向向量

5.代入連續(xù)性方程和達(dá)西定律

將達(dá)西定律和壓力梯度代入連續(xù)性方程，得到：

```

?(ρ*(k/μ)*(-?P/?r))/?r+ρ*(k/μ)*(-?P/?r)/r=0

```

簡化后得到：

```

?^2P/?r^2+(1/r)*?P/?r=0

```

6.邊界條件

*井底半徑處：P=Pwf

*無界處：P=Pi

其中：

*Pwf為井底流動壓力

*Pi為初始地層壓力

7.求解

利用邊界條件求解偏微分方程，得到頁巖氣井流動方程：

```

P(r)=Pwf+(Pi-Pwf)*ln(r/rw)/ln(re/rw)

```

其中：

*rw為井底半徑

*re為無界半徑

8.假設(shè)條件限制

該流動方程是在一系列假設(shè)條件下建立的，包括：

*單相穩(wěn)態(tài)等溫流動

*孔隙度和滲透率恒定

*忽略孔隙可壓縮性

*忽略井筒儲能和摩擦阻力

滿足這些假設(shè)條件的實(shí)際情況是有限的，在實(shí)際應(yīng)用中需要考慮井筒儲能、摩擦阻力和孔隙可壓縮性的影響。第四部分頁巖氣井流動機(jī)理實(shí)驗(yàn)研究頁巖氣井流動機(jī)理實(shí)驗(yàn)研究

簡介

頁巖氣井流動機(jī)理的研究對于頁巖氣開發(fā)具有重要意義。通過實(shí)驗(yàn)研究頁巖氣井流動機(jī)理，可以揭示頁巖氣在儲層中流動的規(guī)律，為頁巖氣井開發(fā)優(yōu)化提供指導(dǎo)。

實(shí)驗(yàn)裝置

頁巖氣井流動機(jī)理實(shí)驗(yàn)裝置主要包括巖芯段、流動管線、壓力傳感器、流量計(jì)等。巖芯段選取頁巖氣儲層中的巖芯，并進(jìn)行處理以還原儲層的原始狀態(tài)。流動管線用于模擬頁巖氣從儲層流向井筒的過程，并通過壓力傳感器和流量計(jì)監(jiān)測流動的壓力和流量變化。

實(shí)驗(yàn)方法

頁巖氣井流動機(jī)理實(shí)驗(yàn)主要采用以下方法：

*單相流實(shí)驗(yàn)：通過向巖芯段注入氮?dú)饣蚣淄榈葐蜗嗔黧w，研究單相流體的流動規(guī)律，包括滲透率、流動壓力梯度、相對滲透率等。

*兩相流實(shí)驗(yàn)：通過向巖芯段注入氣-液兩相流體，模擬頁巖氣井中的氣液流動過程，研究兩相流體的流動規(guī)律，包括相滲關(guān)系、毛管力、流動模式等。

*非達(dá)西流實(shí)驗(yàn)：通過向巖芯段注入高流速流體，研究頁巖氣在高流速條件下的流動規(guī)律，包括非達(dá)西流動因子、湍流效應(yīng)等。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

單相流實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

*頁巖氣滲透率與孔隙度呈正相關(guān)關(guān)系，且與頁巖的礦物組成、有機(jī)質(zhì)含量有關(guān)。

*頁巖氣流動壓力梯度與流速呈線性關(guān)系，符合達(dá)西定律。

*頁巖氣的相對滲透率受孔隙結(jié)構(gòu)、流速和壓力等因素影響，且與單相滲透率不同。

兩相流實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

*頁巖氣井中的兩相流動模式受流速、壓力和儲層特性等因素影響，主要包括層流、塞流和泡沫流等。

*頁巖氣與水的相滲關(guān)系呈非線性，且受孔隙結(jié)構(gòu)和流速的影響。

*毛管力在頁巖氣井兩相流中起重要作用，影響流動的阻力和流動模式。

非達(dá)西流實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

*頁巖氣在高流速條件下表現(xiàn)出非達(dá)西流動，流動壓力梯度與流速的冪次關(guān)系不為1。

*非達(dá)西流動因子的值受流速、壓力和儲層特性等因素影響。

*湍流效應(yīng)在頁巖氣井非達(dá)西流中具有重要影響，可導(dǎo)致滲透率的增加和相對滲透率的變化。

結(jié)論

頁巖氣井流動機(jī)理實(shí)驗(yàn)研究揭示了頁巖氣在儲層中的流動規(guī)律，包括單相滲流、兩相流動和非達(dá)西流動等方面。這些研究結(jié)果為頁巖氣井開發(fā)優(yōu)化提供了理論基礎(chǔ)，有助于提高頁巖氣采收率和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]趙立志,張煥文,鄒傳剛,等.頁巖氣井流動機(jī)理研究進(jìn)展[J].石油勘探與開發(fā),2016,43(5):559-568.

[2]畢乃倫,王賓,高建軍,等.頁巖氣井單相流動及兩相流動的實(shí)驗(yàn)研究[J].石油學(xué)報(bào),2016,37(12):1475-1484.第五部分頁巖氣井穩(wěn)態(tài)流動特征分析關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)頁巖氣井非達(dá)西流動特征

1.頁巖氣井儲層流體流動具有復(fù)雜的多相態(tài)與非連續(xù)性,導(dǎo)致流動阻力顯著高于常規(guī)砂巖氣井儲層。

2.非達(dá)西流動指擴(kuò)散、滑移和滲流等多重流動機(jī)制共同作用的結(jié)果。

3.應(yīng)用Forchheimer方程等非達(dá)西流動模型描述頁巖氣井非線性流動行為,考慮慣性效應(yīng)對流動特性的影響。

頁巖氣井壓力響應(yīng)瞬態(tài)特征

1.頁巖氣井壓力響應(yīng)呈現(xiàn)顯著的雙重孔隙率特征,包含快速變化的裂縫響應(yīng)和緩慢變化的基質(zhì)響應(yīng)。

2.井底壓力測試可識別頁巖氣井裂縫和基質(zhì)特性,了解頁巖儲層裂縫發(fā)育程度和基質(zhì)滲透性。

3.利用雙孔隙度模型分析壓力響應(yīng)曲線,有助于提高頁巖氣井儲層描述的準(zhǔn)確性。

頁巖氣井產(chǎn)量遞減特征

1.頁巖氣井產(chǎn)量快速遞減是其主要特征,通常遵循雙曲線或冪函數(shù)規(guī)律。

2.產(chǎn)量遞減受儲層性質(zhì)、壓降、流動機(jī)制和生產(chǎn)工藝等因素綜合影響。

3.采用穩(wěn)壓或降壓生產(chǎn)、分級壓裂改造等措施可延緩頁巖氣井產(chǎn)量遞減趨勢。

頁巖氣井生產(chǎn)干擾特征

1.多井密集部署的頁巖氣田存在井間生產(chǎn)干擾,表現(xiàn)為壓力相互影響和產(chǎn)量下降。

2.干擾程度受井間距、井型、儲層參數(shù)和生產(chǎn)參數(shù)等影響,需考慮干預(yù)措施。

3.井間壓降匹配可量化井間干擾程度,優(yōu)化開發(fā)井位和生產(chǎn)方案。

頁巖氣井井筒流動特征

1.頁巖氣井井筒流動阻力較大,受井筒尺寸、流體性質(zhì)、流動速度等因素影響。

2.優(yōu)化井筒結(jié)構(gòu)和流管設(shè)計(jì)可降低流動阻力,提高井筒產(chǎn)能。

3.利用多級壓裂技術(shù)擴(kuò)大裂縫網(wǎng)絡(luò)可有效降低井筒流動阻力,提升頁巖氣井產(chǎn)量。

頁巖氣井組分流動特征

1.頁巖氣井流體組分復(fù)雜,包含甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等烴類成分。

2.組分流動特性受儲層溫度、壓力、巖石滲透性等因素影響,存在組分分離和富集現(xiàn)象。

3.了解組分流動特征有助于優(yōu)化采出工藝,提高甲烷采收率。頁巖氣井穩(wěn)態(tài)流動特征分析

頁巖氣井穩(wěn)態(tài)流動是指在井底形成一個(gè)穩(wěn)定壓力梯度的流動狀態(tài)，此時(shí)井底壓力不再隨時(shí)間變化。穩(wěn)態(tài)流動的特征分析對于了解頁巖氣井的生產(chǎn)規(guī)律和優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)至關(guān)重要。

1.流動方程及邊界條件

頁巖氣井穩(wěn)態(tài)流動方程為：

```

p^2-pwf^2=1422qBμT[ln(r_e/r_w)+S]

```

其中：

*p為井底壓力，MPa

*pwf為井口壓力，MPa

*q為產(chǎn)氣量，m3/d

*B為地層體積系數(shù)，m3/m3

*μ為氣體粘度，mPa·s

*T為地層溫度，K

*r_e為排水半徑，m

*r_w為井筒半徑，m

*S為井底壓力修正系數(shù)

邊界條件包括：

*井口壓力：pwf=定值

*排水半徑：r_e=無窮大（無限邊界）

2.流動特征曲線

穩(wěn)態(tài)流動方程可以繪制成流動特征曲線，即產(chǎn)氣量q與井底壓力p的關(guān)系曲線。流動特征曲線一般為單調(diào)遞增曲線，其形狀受地層參數(shù)和井筒參數(shù)的影響。

3.敏感性分析

通過敏感性分析可以確定地層參數(shù)和井筒參數(shù)對穩(wěn)態(tài)流動特征的影響。主要影響因素包括：

*地層滲透率：滲透率越高，流動阻力越小，井底壓力越低，產(chǎn)氣量越大。

*地層孔隙度：孔隙度越高，可容納的氣體越多，井底壓力越低，產(chǎn)氣量越大。

*地層壓力：地層壓力越高，流動阻力越大，井底壓力越高，產(chǎn)氣量越小。

*井筒半徑：井筒半徑越大，流動阻力越小，井底壓力越低，產(chǎn)氣量越大。

4.應(yīng)用意義

穩(wěn)態(tài)流動特征分析在頁巖氣開發(fā)中具有重要的應(yīng)用意義，主要包括：

*預(yù)測井底壓力：通過流動特征曲線可以預(yù)測穩(wěn)態(tài)流動時(shí)的井底壓力，為井口流壓控制提供依據(jù)。

*估算產(chǎn)氣量：已知井底壓力和流動特征曲線，可以估算頁巖氣井的產(chǎn)氣量。

*優(yōu)化井筒參數(shù)：通過敏感性分析可以確定影響流動特征的最敏感參數(shù)，從而優(yōu)化井筒參數(shù)，提高產(chǎn)氣量。

*監(jiān)控地層動態(tài)：隨著開發(fā)時(shí)間的推移，地層參數(shù)可能發(fā)生變化，通過監(jiān)測穩(wěn)態(tài)流動特征曲線的變化可以了解地層動態(tài)，指導(dǎo)生產(chǎn)決策。

5.結(jié)論

頁巖氣井穩(wěn)態(tài)流動特征分析是頁巖氣開發(fā)的重要研究內(nèi)容。通過建立流動方程并繪制流動特征曲線，可以預(yù)測井底壓力，估算產(chǎn)氣量，優(yōu)化井筒參數(shù)，并監(jiān)測地層動態(tài)。穩(wěn)態(tài)流動特征分析為頁巖氣井的穩(wěn)定生產(chǎn)和高效開發(fā)提供了科學(xué)依據(jù)。第六部分頁巖氣井非穩(wěn)態(tài)流動機(jī)理解析關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)頁巖氣井非穩(wěn)態(tài)流動機(jī)理

1.非穩(wěn)態(tài)流動是頁巖氣井的固有特征，其發(fā)生主要是由于頁巖儲層孔隙率和滲透率極低，導(dǎo)致流體流動的壓力梯度較大。

2.非穩(wěn)態(tài)流動導(dǎo)致了井筒內(nèi)壓力和流速的不斷變化，并伴隨著氣體相和液體相之間的復(fù)雜相互作用，從而影響頁巖氣井的產(chǎn)量和生產(chǎn)效率。

3.非穩(wěn)態(tài)流動機(jī)理的研究對于準(zhǔn)確預(yù)測頁巖氣井產(chǎn)量、優(yōu)化生產(chǎn)工藝和提高采收率具有重要意義。

滲流方程組耦合非穩(wěn)態(tài)流動模型

1.滲流方程組耦合非穩(wěn)態(tài)流動模型將達(dá)西流和非達(dá)西流統(tǒng)一起來，描述了頁巖氣井中流體流動的全過程。

2.模型考慮了孔隙流體流動、基質(zhì)滲流和吸附/解吸等復(fù)雜過程，能夠刻畫頁巖氣井非穩(wěn)態(tài)流動機(jī)理。

3.該模型可以用來模擬頁巖氣井的動態(tài)生產(chǎn)過程，預(yù)測產(chǎn)量和壓力變化，為頁巖氣井的開發(fā)和管理提供指導(dǎo)。

擴(kuò)散方程組描述吸附/解吸過程

1.吸附/解吸過程是頁巖氣井非穩(wěn)態(tài)流動的重要特征之一。擴(kuò)散方程組描述了頁巖氣體在基質(zhì)孔隙和吸附表面之間的質(zhì)量傳遞過程。

2.擴(kuò)散方程組考慮了氣體擴(kuò)散、吸附和解吸等因素，能夠準(zhǔn)確刻畫吸附/解吸過程對頁巖氣井產(chǎn)量的影響。

3.該方程組可以用來研究吸附/解吸過程對非穩(wěn)態(tài)流動機(jī)理的影響，并為頁巖氣井的開發(fā)和管理提供理論基礎(chǔ)。

邊界條件和初始條件

1.邊界條件和初始條件是非穩(wěn)態(tài)流動模型解析和求解的基礎(chǔ)。準(zhǔn)確的邊界條件和初始條件可以確保模型的可靠性和可信度。

2.頁巖氣井的邊界條件包括井筒壓力、地面壓力和巖石邊界壓力，而初始條件則包括井筒內(nèi)的流體壓力和流量。

3.合理設(shè)置邊界條件和初始條件對于非穩(wěn)態(tài)流動模型的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。

非穩(wěn)態(tài)流動機(jī)理的數(shù)值模擬

1.數(shù)值模擬是非穩(wěn)態(tài)流動機(jī)理研究的重要方法。通過建立數(shù)值模型，可以模擬頁巖氣井的動態(tài)生產(chǎn)過程，預(yù)測產(chǎn)量變化和壓力分布。

2.數(shù)值模擬可以考慮各種影響因素，如滲透率、孔隙率、流體性質(zhì)和吸附/解吸等，從而全面刻畫頁巖氣井的非穩(wěn)態(tài)流動機(jī)理。

3.數(shù)值模擬結(jié)果可以用來優(yōu)化頁巖氣井的生產(chǎn)工藝，提高采收率和經(jīng)濟(jì)效益。

非穩(wěn)態(tài)流動機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究

1.實(shí)驗(yàn)研究是驗(yàn)證非穩(wěn)態(tài)流動機(jī)理的重要手段。通過建立實(shí)驗(yàn)裝置，可以模擬頁巖氣井的生產(chǎn)條件，觀測和分析流體的流動過程。

2.實(shí)驗(yàn)研究可以提供非穩(wěn)態(tài)流動機(jī)理的定量數(shù)據(jù)，并驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.實(shí)驗(yàn)研究對于深入理解非穩(wěn)態(tài)流動機(jī)理，完善數(shù)值模型和指導(dǎo)頁巖氣井的開發(fā)和管理具有重要意義。頁巖氣井非穩(wěn)態(tài)流動機(jī)理解析

頁巖氣井非穩(wěn)態(tài)流動是頁巖氣產(chǎn)量衰減的主要原因之一，其機(jī)理復(fù)雜，涉及多種因素和過程。

1.擴(kuò)散滲流

非穩(wěn)態(tài)流動期間，壓差驅(qū)動氣體從頁巖基質(zhì)擴(kuò)散到天然裂縫中，導(dǎo)致基質(zhì)壓力梯度不均勻。這種擴(kuò)散滲流過程受基質(zhì)孔隙度、滲透率、擴(kuò)散系數(shù)、氣體粘度等因素影響。

2.吸附與解吸

頁巖中的有機(jī)質(zhì)表面具有較強(qiáng)的吸附能力，能夠吸附大量氣體。非穩(wěn)態(tài)流動期間，基質(zhì)壓力下降，導(dǎo)致吸附在有機(jī)質(zhì)表面的氣體解吸，為流動提供補(bǔ)充。解吸率受氣體壓強(qiáng)、吸附層厚度、溫度等因素影響。

3.縫隙儲存與釋放

天然裂縫為頁巖氣流動的主要通道。非穩(wěn)態(tài)流動期間，基質(zhì)壓力下降會導(dǎo)致裂縫壓強(qiáng)降低，裂縫空間體積膨脹，并釋放儲存的氣體。裂縫儲存與釋放容量受裂縫滲透率、體積應(yīng)變模量、孔隙度等因素影響。

4.滲透率變化

非穩(wěn)態(tài)流動期間，高壓氣體從基質(zhì)擴(kuò)散到裂縫中，可能會攜帶頁巖顆粒，堵塞裂縫，導(dǎo)致裂縫滲透率降低。此外，基質(zhì)壓力下降也會引起巖石骨架收縮，進(jìn)一步降低滲透率。

5.臨界流動壓力

當(dāng)基質(zhì)壓力低于臨界流動壓力時(shí)，基質(zhì)中的氣體不再能夠連續(xù)流動，即發(fā)生臨界流動。臨界流動壓力受基質(zhì)孔隙度、滲透率、氣體粘度等因素影響。

非穩(wěn)態(tài)流動對頁巖氣井產(chǎn)量的影響主要表現(xiàn)為：

*產(chǎn)量衰減：非穩(wěn)態(tài)流動會逐漸降低基質(zhì)壓力，導(dǎo)致產(chǎn)量衰減。

*波動性：由于吸附與解吸、縫隙儲存與釋放等過程的影響，產(chǎn)量可能出現(xiàn)波動。

*裂縫改造效果：非穩(wěn)態(tài)流動會影響壓裂改造的效果，降低裂縫滲透率和產(chǎn)能。

*井底壓力：非穩(wěn)態(tài)流動會降低井底壓力，從而影響注水開發(fā)效果。

因此，準(zhǔn)確理解頁巖氣井非穩(wěn)態(tài)流動機(jī)理對于提高產(chǎn)量和優(yōu)化開發(fā)至關(guān)重要。第七部分頁巖氣井遞減分析關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【遞減機(jī)理和預(yù)測方法】

1.頁巖氣儲層壓裂后存在大量的壓裂縫隙，這些縫隙會隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長而逐漸閉合，導(dǎo)致產(chǎn)量遞減。

2.遞減率受地質(zhì)條件、壓裂技術(shù)、生產(chǎn)工藝等因素的影響，一般呈指數(shù)衰減或雙曲余弦衰減。

3.建立遞減預(yù)測模型可以幫助預(yù)測頁巖氣井的未來產(chǎn)量，為生產(chǎn)決策提供依據(jù)。

【遞減規(guī)律分析】

頁巖氣井遞減分析

頁巖氣井遞減分析是評估頁巖氣井生產(chǎn)性能和預(yù)測產(chǎn)量趨勢的一種重要方法。它通過分析產(chǎn)量隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)，深入了解頁巖氣井的流動機(jī)理和儲層特征。

遞減指數(shù)法

遞減指數(shù)法是一種經(jīng)典的遞減分析方法。它假設(shè)產(chǎn)量與時(shí)間之間的關(guān)系呈指數(shù)函數(shù)形式，即：

```

Q=Q0*e^(-b*t)

```

其中：

*Q為時(shí)刻t的產(chǎn)量

*Q0為初始產(chǎn)量

*b為遞減指數(shù)

遞減指數(shù)反映了頁巖氣井產(chǎn)量的下降速度。b值越大，產(chǎn)量下降越快。

雙曲遞減法

雙曲遞減法是一種改進(jìn)的遞減分析方法。它假設(shè)產(chǎn)量與時(shí)間之間的關(guān)系呈雙曲函數(shù)形式，即：

```

Q=Q0/(1+b*t)^c

```

其中：

*b和c為雙曲遞減常數(shù)

雙曲遞減法考慮了產(chǎn)量在不同生產(chǎn)階段的非線性變化，能更好地?cái)M合頁巖氣井的實(shí)際產(chǎn)量數(shù)據(jù)。

遞減分析步驟

頁巖氣井遞減分析通常包括以下步驟：

1.數(shù)據(jù)收集：收集井口產(chǎn)量、氣體組分、壓力和溫度等數(shù)據(jù)。

2.數(shù)據(jù)預(yù)處理：剔除異常數(shù)據(jù)點(diǎn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)平滑和標(biāo)準(zhǔn)化處理。

3.模型選擇：根據(jù)產(chǎn)量數(shù)據(jù)的特征，選擇合適的遞減分析模型，如遞減指數(shù)法或雙曲遞減法。

4.參數(shù)擬合：利用最小二乘法或非線性回歸等方法，擬合模型參數(shù)（如b、c）。

5.遞減預(yù)測：根據(jù)擬合出的參數(shù)，預(yù)測未來頁巖氣井的產(chǎn)量。

遞減分析應(yīng)用

頁巖氣井遞減分析具有廣泛的應(yīng)用：

*儲層特征評價(jià)：通過分析遞減指數(shù)或雙曲遞減常數(shù)，可以推斷儲層滲透率、儲量、裂縫發(fā)育程度等儲層特征。

*生產(chǎn)預(yù)測：預(yù)測頁巖氣井的未來產(chǎn)量，為氣田開發(fā)規(guī)劃和生產(chǎn)決策提供依據(jù)。

*增產(chǎn)措施評估：分析遞減趨勢的變化，評估增產(chǎn)措施（如壓裂補(bǔ)救、酸液處理等）的有效性。

*儲層模擬和模型校正：為頁巖氣儲層模擬和模型校正提供參數(shù)和約束條件。

影響遞減的因素

影響頁巖氣井遞減的因素包括：

*地質(zhì)因素：儲層滲透率、孔隙度、裂縫發(fā)育程度、氣體組分等。

*工程因素：完井方式、壓裂參數(shù)、生產(chǎn)工藝等。

*外部因素：氣價(jià)、市場需求、政策法規(guī)等。

結(jié)論

頁巖氣井遞減分析是一種重要的技術(shù)，可以幫助我們了解頁巖氣井的流動機(jī)理和儲層特征，預(yù)測產(chǎn)量趨勢，并指導(dǎo)頁巖氣田的開發(fā)和生產(chǎn)。通過結(jié)合遞減分析和儲層模擬，我們可以優(yōu)化頁巖氣井的生產(chǎn)性能，提高采收率，實(shí)現(xiàn)頁巖氣的可持續(xù)開發(fā)。第八部分頁巖氣井產(chǎn)能預(yù)測方法關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【產(chǎn)量預(yù)測曲線法】

1.根據(jù)頁巖氣井實(shí)際產(chǎn)量繪制產(chǎn)量預(yù)測曲線，分析曲線類型和預(yù)測產(chǎn)量衰減趨勢。

2.考慮不同開發(fā)階段、儲層參數(shù)和流體性質(zhì)對產(chǎn)量影響，建立產(chǎn)量預(yù)測模型進(jìn)行預(yù)測優(yōu)化。

3.結(jié)合歷史產(chǎn)量數(shù)據(jù)和預(yù)測曲線，動態(tài)調(diào)整生產(chǎn)策略，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量最大化。

【解析-數(shù)值模擬】

頁巖氣井產(chǎn)能預(yù)測方法

頁巖氣井產(chǎn)能預(yù)測是估算頁巖氣井可采儲量和規(guī)劃開發(fā)方案的關(guān)鍵技術(shù)。目前，已開發(fā)了多種頁巖氣井產(chǎn)能預(yù)測方法，主要包括：

#經(jīng)驗(yàn)預(yù)測法

經(jīng)驗(yàn)預(yù)測法基于統(tǒng)計(jì)歷史數(shù)據(jù)，認(rèn)為相鄰區(qū)塊或相似地質(zhì)條件下的氣井產(chǎn)能具有相似性。常見的方法有：

-偏移井法：利用已知產(chǎn)能的相鄰氣井作為參照，通過分析氣井參數(shù)和生產(chǎn)情況，預(yù)測新井產(chǎn)能。

-類比預(yù)測法：將待預(yù)測氣井與已知產(chǎn)能的同類氣井進(jìn)行相似性比較，根據(jù)相似性程度，預(yù)測待預(yù)測氣井產(chǎn)能。

#數(shù)值模擬法

數(shù)值模擬法利用計(jì)算機(jī)模擬流體在頁巖儲層中的流動過程，從而預(yù)測氣井產(chǎn)能。常見的數(shù)值模擬軟件包括：

-CMG（ComputerModelingGroup）：適用于復(fù)雜儲層條件下的流體流動模擬，可模擬頁巖氣井的非達(dá)西流動、吸附-解吸效應(yīng)和自然裂縫等。

-Eclipse：由雪佛龍公司開發(fā)，用于模擬油氣藏的開采過程，也可用于頁巖氣井產(chǎn)能預(yù)測。

-STAR-CCM+：由西門子公司開發(fā)，用于模擬復(fù)雜流體流動和傳熱過程，可將頁巖儲層的非牛頓流體流動、裂縫網(wǎng)絡(luò)和熱效應(yīng)等因素考慮在內(nèi)。

#解析模型法

解析模型法基于儲層和流體性質(zhì)的解析解，簡化流動模型，從而預(yù)測氣井產(chǎn)能。常見的解析模型有：

-Matthews-Brons-Hazebroek(MBH)模型：適用于恒定的生產(chǎn)壓力和無限邊界條件，忽略了吸附-解吸效應(yīng)。

-Cinco-Ley-Samani(CLS)模型：考慮了線性吸附-解吸效應(yīng)，適用于恒定的生產(chǎn)壓力和有限邊界條件。

-王志鵬模型：考慮了非牛頓流體的非達(dá)西流動，以及吸附-解吸效應(yīng)。

#統(tǒng)計(jì)預(yù)測法

統(tǒng)計(jì)預(yù)測法利用統(tǒng)計(jì)方法分析歷史數(shù)據(jù)，建立產(chǎn)能與儲層地質(zhì)參數(shù)、流體性質(zhì)和生產(chǎn)條件之間的關(guān)系模型。常見的統(tǒng)計(jì)方法有：

-線性回歸模型：建立線性關(guān)系方程，預(yù)測產(chǎn)能和自變量之間的關(guān)系。

-多元線性回歸模型：建立多元線性關(guān)系方程，考慮多個(gè)自變量對產(chǎn)能的影響。

-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型：采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算