目錄
第1章 緒論 1
1.1 頁巖氣儲層的人造氣藏 1
1.2 頁巖氣壓排采一體化實時監(jiān)測評價與動態(tài)優(yōu)化 4
第2章 頁巖氣儲層特殊性及其人造氣藏特征 7
2.1 頁巖儲層及頁巖氣賦存 7
2.2 人造氣藏實現(xiàn)方式 8
2.3 人造氣藏的擴展有限元方法 11
2.3.1 擴展有限元法簡介 11
2.3.2 控制方程與離散 14
2.3.3 裂縫擴展準則 16
2.3.4 方程離散求解 19
2.4 人造氣藏特征 20
2.4.1 不同數(shù)量天然裂縫的影響 20
2.4.2 天然裂縫分布的影響 22
2.4.3 應力干擾效應 23
2.4.4 具有任意方位角的隨機分布天然裂縫 25
2.4.5 頁巖各向異性對水力壓裂的影響 27
第3章 頁巖氣流動的宏微觀機理與流動狀態(tài) 30
3.1 頁巖儲層組分與孔隙特征 30
3.2 頁巖儲層黏土礦物晶體結構 32
3.3 頁巖動載宏觀破壞機制 34
3.3.1 頁巖SHPB動載實驗 34
3.3.2 頁巖動載破壞模式 35
3.4 頁巖中黏土礦物微觀水化機理 41
3.5 頁巖氣微觀吸附機理 42
3.5.1 頁巖氣的吸附態(tài)與游離態(tài) 42
3.5.2 頁巖孔隙中氣體分布特征 44
3.5.3 孔徑和溫度對吸附影響 47
3.5.4 頁巖氣吸附態(tài)密度計算 48
3.6 頁巖氣水兩相流動機理 50
3.6.1 頁巖納米孔中的氣水形態(tài) 50
3.6.2 頁巖氣水微觀滲吸過程 53
3.6.3 頁巖氣水兩相流動通道特征 54
第4章 水力壓裂高能帶數(shù)學模型及數(shù)值方法 56
4.1 水力壓裂壓力分布的基本方程 56
4.2 水平井多段壓裂的PEBI 網(wǎng)格劃分 58
4.2.1 網(wǎng)格劃分技術概述 58
4.2.2 PEBI網(wǎng)格劃分過程 61
4.2.3 PEBI網(wǎng)格生成實例 63
4.3 頁巖氣高能帶方程離散 64
4.3.1 流動方程控制體積近似 65
4.3.2 幾何因子的空間加權 69
4.3.3 傳導率系數(shù)的空間加權處理 70
4.4 裂縫井的內邊界條件 71
4.5 系數(shù)矩陣中的非零元素位置 73
4.6 線性方程組求解方法 74
4.7 壓裂高能帶實例計算 75
第5章 水力壓裂人造裂縫效果評價理論方法 80
5.1 非牛頓液固管流計算 80
5.1.1 變流量、變密度及變黏度下井筒垂直管流算法 80
5.1.2 非牛頓液固管流方程數(shù)學求解 82
5.2 水錘波濾波方法 84
5.2.1 濾波原理 85
5.2.2 FIR 濾波方法介紹 87
5.2.3 倒譜分析方法 90
5.3 水力壓裂停泵壓降分析方法 92
5.3.1 單段單簇模型 92
5.3.2 單段多簇模型 99
5.4 基于停泵壓降分析的水力壓裂效果評估方法 105
5.4.1 裂縫半長等參數(shù)的反演 106
5.4.2 裂縫高度的反演 107
5.4.3 壓力停泵數(shù)據(jù)反映的裂縫形態(tài) 108
5.4.4 SRV區(qū)域面積計算 110
第6章 頁巖氣悶井返排制度優(yōu)化及合理配產(chǎn) 113
6.1 頁巖氣悶井時間優(yōu)化 113
6.1.1 裂縫閉合分析 114
6.1.2 壓裂液注入導致的壓力分布 118
6.1.3 氣體濃度擴散計算 121
6.1.4 悶井時間優(yōu)化定量計算 121
6.2 頁巖氣排采制度優(yōu)化 122
6.2.1 水嘴節(jié)流計算 122
6.2.2 氣體通過氣嘴流動 124
6.2.3 氣液混合物通過油嘴流動 125
6.2.4 氣液兩相排采制度選擇 126
6.2.5 排采優(yōu)化原則 127
6.3 頁巖氣合理配產(chǎn) 127
6.3.1 頁巖氣井合理配產(chǎn)步驟 127
6.3.2 最小攜液臨界產(chǎn)量預測 129
6.3.3 最大沖蝕產(chǎn)量計算 131
6.3.4 水合物預測方法 132
6.3.5 防止水合物生成回壓控制技術研究 137
第7章 排液采氣數(shù)據(jù)綜合分析方法 138
7.1 常規(guī)壓力-流量數(shù)據(jù)分析方法 138
7.1.1 壓力瞬態(tài)分析方法 138
7.1.2 生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析方法 141
7.2 頁巖氣排采數(shù)據(jù)分析模型的建立及求解 147
7.2.1 基本方程及邊界條件 147
7.2.2 方程的求解 151
7.2.3 典型曲線圖版 153
7.2.4 參數(shù)敏感性分析 154
7.2.5 有限導流能力裂縫系統(tǒng) 156
7.3 頁巖氣水兩相流動模型 158
7.3.1 基本假設 158
7.3.2 數(shù)學基本方程 158
7.3.3 用擬壓力表示的方程 159
7.4 頁巖氣排采數(shù)據(jù)分析方法 161
7.4.1 數(shù)據(jù)處理 161
7.4.2 圖版擬合 161
7.4.3 參數(shù)估算 162
7.4.4 現(xiàn)場實例 163
7.5 地層壓力分布與平均壓力 164
7.5.1 地層壓力分布 164
7.5.2 地層平均壓力 165
7.6 吸附氣與游離氣計算 167
7.6.1 頁巖氣貯存模型 167
7.6.2 地層中的吸附氣與游離氣儲量計算 168
7.6.3 生產(chǎn)過程中的吸附氣與游離氣產(chǎn)量 168
7.6.4 示例分析 169
7.7 虛擬等效時間 171
7.7.1 生產(chǎn)數(shù)據(jù)中的強間斷問題 171
7.7.2 虛擬等效時間的定義 172
7.7.3 虛擬等效時間的計算 173
7.7.4 典型曲線圖版的修正 174
第8章 頁巖氣壓排采海量數(shù)據(jù)解釋相關算法 177
8.1 頁巖氣高壓物性參數(shù) 177
8.1.1 天然氣的偏離因子 177
8.1.2 天然氣的壓縮系數(shù) 180
8.1.3 天然氣的體積系數(shù) 181
8.1.4 天然氣的黏度 182
8.1.5 頁巖氣pVT 計算實例 182
8.2 單相氣體流動微分方程 185
8.2.1 氣體滲流微分方程 185
8.2.2 頁巖儲層的壓力敏感效應 186
8.2.3 滑脫效應 187
8.2.4 氣體高速非達西流動 188
8.3 常規(guī)氣井無阻流量及產(chǎn)能方程 189
8.3.1 一點法測試 189
8.3.2 常規(guī)回壓產(chǎn)能試井 192
8.3.3 等時試井 195
8.3.4 修正等時試井 197
8.4 產(chǎn)量遞減曲線產(chǎn)能評價方法 198
8.4.1 流量遞減模型 199
8.4.2 延展指數(shù)遞減模型 199
8.4.3 鄧思遞減模型 200
8.4.4 頁巖氣井產(chǎn)量遞減分析流程 200
8.5 基于物質平衡法的產(chǎn)能預測方法 201
8.5.1 頁巖氣藏p-z物質平衡產(chǎn)能評價方法 202
8.5.2 頁巖氣藏RAMO-GOST物質平衡產(chǎn)能評價方法 203
8.5.3 頁巖氣井定容SRV物質平衡產(chǎn)能評價方法 203
8.6 井筒氣液兩相流計算 204
8.6.1 基本術語及定義 204
8.6.2 油管的摩阻系數(shù) 206
8.6.3 氣液兩相垂直管流的流態(tài)及其判別 207
8.6.4 氣液兩相水平管流的流態(tài)及其判別 209
8.6.5 氣液兩相管流數(shù)值算法 210
8.7 高頻動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)處理算法 211
8.7.1 混疊現(xiàn)象 212
8.7.2 柵欄效應 213
8.7.3 頻譜泄漏 214
8.7.4 加權技術與窗函數(shù) 214
第9章 壓排采一體化動態(tài)評價及優(yōu)化工具介紹 221
9.1 頁巖氣壓裂施工數(shù)據(jù)反演軟件 221
9.1.1 高頻壓力反演軟件 223
9.1.2 壓裂停泵滲流反演軟件 227
9.2 頁巖氣試井分析軟件 232
9.3 頁巖氣生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析軟件 237
9.4 頁巖氣數(shù)值試井軟件 241
9.5 其他計算類工具 244
9.5.1 井流物計算 245
9.5.2 相圖計算 246
9.5.3 生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析中的壓力折算 247
9.5.4 高壓物性參數(shù)計算 249
9.5.5 節(jié)點分析計算 249
9.5.6 生產(chǎn)工作制度優(yōu)化 251
9.5.7 氣藏產(chǎn)能評價 253
第10章 創(chuàng)新實踐與典型應用案例分析 257
10.1 YS129H2平臺高頻壓力壓裂效果評價 257
10.1.1 高頻采集設備安裝及解釋軟件 259
10.1.2 設備安裝及施工 259
10.1.3 壓裂施工數(shù)據(jù)分析 261
10.2 大安2H深層頁巖氣井悶井排采一體化應用 271
10.2.1 大安2H井鉆探基本概況 271
10.2.2 大安2H儲層改造情況 274
10.2.3 大安2H悶井時間優(yōu)化 276
10.2.4 大安2H返排分析及制度優(yōu)化 285
參考文獻 298