目錄
第1章 緒論 1
1.1 頁巖氣儲(chǔ)層的人造氣藏 1
1.2 頁巖氣壓排采一體化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)與動(dòng)態(tài)優(yōu)化 4
第2章 頁巖氣儲(chǔ)層特殊性及其人造氣藏特征 7
2.1 頁巖儲(chǔ)層及頁巖氣賦存 7
2.2 人造氣藏實(shí)現(xiàn)方式 8
2.3 人造氣藏的擴(kuò)展有限元方法 11
2.3.1 擴(kuò)展有限元法簡(jiǎn)介 11
2.3.2 控制方程與離散 14
2.3.3 裂縫擴(kuò)展準(zhǔn)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(yīng)力干擾效應(yīng) 23
2.4.4 具有任意方位角的隨機(jī)分布天然裂縫 25
2.4.5 頁巖各向異性對(duì)水力壓裂的影響 27
第3章 頁巖氣流動(dòng)的宏微觀機(jī)理與流動(dòng)狀態(tài) 30
3.1 頁巖儲(chǔ)層組分與孔隙特征 30
3.2 頁巖儲(chǔ)層黏土礦物晶體結(jié)構(gòu) 32
3.3 頁巖動(dòng)載宏觀破壞機(jī)制 34
3.3.1 頁巖SHPB動(dòng)載實(shí)驗(yàn) 34
3.3.2 頁巖動(dòng)載破壞模式 35
3.4 頁巖中黏土礦物微觀水化機(jī)理 41
3.5 頁巖氣微觀吸附機(jī)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(duì)吸附影響 47
3.5.4 頁巖氣吸附態(tài)密度計(jì)算 48
3.6 頁巖氣水兩相流動(dòng)機(jī)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(dòng)通道特征 54
第4章 水力壓裂高能帶數(shù)學(xué)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(shù)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(shí)例 63
4.3 頁巖氣高能帶方程離散 64
4.3.1 流動(dòng)方程控制體積近似 65
4.3.2 幾何因子的空間加權(quán) 69
4.3.3 傳導(dǎo)率系數(shù)的空間加權(quán)處理 70
4.4 裂縫井的內(nèi)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(shí)例計(jì)算 75
第5章 水力壓裂人造裂縫效果評(píng)價(jià)理論方法 80
5.1 非牛頓液固管流計(jì)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(xué)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(píng)估方法 105
5.4.1 裂縫半長(zhǎng)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(jì)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(shí)間優(yōu)化 113
6.1.1 裂縫閉合分析 114
6.1.2 壓裂液注入導(dǎo)致的壓力分布 118
6.1.3 氣體濃度擴(kuò)散計(jì)算 121
6.1.4 悶井時(shí)間優(yōu)化定量計(jì)算 121
6.2 頁巖氣排采制度優(yōu)化 122
6.2.1 水嘴節(jié)流計(jì)算 122
6.2.2 氣體通過氣嘴流動(dòng) 124
6.2.3 氣液混合物通過油嘴流動(dòng) 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(yù)測(cè) 129
6.3.3 最大沖蝕產(chǎn)量計(jì)算 131
6.3.4 水合物預(yù)測(cè)方法 132
6.3.5 防止水合物生成回壓控制技術(shù)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(dǎo)流能力裂縫系統(tǒng) 156
7.3 頁巖氣水兩相流動(dòng)模型 158
7.3.1 基本假設(shè) 158
7.3.2 數(shù)學(xué)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(chǎng)實(shí)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(jì)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(chǔ)量計(jì)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(shí)間 171
7.7.1 生產(chǎn)數(shù)據(jù)中的強(qiáng)間斷問題 171
7.7.2 虛擬等效時(shí)間的定義 172
7.7.3 虛擬等效時(shí)間的計(jì)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(guān)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(jì)算實(shí)例 182
8.2 單相氣體流動(dòng)微分方程 185
8.2.1 氣體滲流微分方程 185
8.2.2 頁巖儲(chǔ)層的壓力敏感效應(yīng) 186
8.2.3 滑脫效應(yīng) 187
8.2.4 氣體高速非達(dá)西流動(dòng) 188
8.3 常規(guī)氣井無阻流量及產(chǎn)能方程 189
8.3.1 一點(diǎn)法測(cè)試 189
8.3.2 常規(guī)回壓產(chǎn)能試井 192
8.3.3 等時(shí)試井 195
8.3.4 修正等時(shí)試井 197
8.4 產(chǎn)量遞減曲線產(chǎn)能評(píng)價(jià)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(zhì)平衡法的產(chǎn)能預(yù)測(cè)方法 201
8.5.1 頁巖氣藏p-z物質(zhì)平衡產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法 202
8.5.2 頁巖氣藏RAMO-GOST物質(zhì)平衡產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法 203
8.5.3 頁巖氣井定容SRV物質(zhì)平衡產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法 203
8.6 井筒氣液兩相流計(jì)算 204
8.6.1 基本術(shù)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(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)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(yīng) 213
8.7.3 頻譜泄漏 214
8.7.4 加權(quán)技術(shù)與窗函數(shù) 214
第9章 壓排采一體化動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)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(jì)算類工具 244
9.5.1 井流物計(jì)算 245
9.5.2 相圖計(jì)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(jì)算 249
9.5.5 節(jié)點(diǎn)分析計(jì)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(píng)價(jià) 253
第10章 創(chuàng)新實(shí)踐與典型應(yīng)用案例分析 257
10.1 YS129H2平臺(tái)高頻壓力壓裂效果評(píng)價(jià) 257
10.1.1 高頻采集設(shè)備安裝及解釋軟件 259
10.1.2 設(shè)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(yīng)用 271
10.2.1 大安2H井鉆探基本概況 271
10.2.2 大安2H儲(chǔ)層改造情況 274
10.2.3 大安2H悶井時(shí)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(xiàn) 298