页岩气藏流固耦合模型数值模拟研究.pdf

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1、分类号TE371学号151010076密级全日制学术型硕士学位论文题目页岩气藏流固耦合模型数值模拟研究作者姓名夏道应导师姓名、职称张国强副教授学科(专业)名称油气田开发工程提交论文日期2018年6月5日0学位论文创新性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之

2、处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：____________日期：____________学位论文使用授权的说明本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大学。论文作者签名：__________日期：__________导师签名：__________日期：__________·注：如本论文涉密，请在使用授权的说明中指出（含解密年限等）。I中文

3、摘要论文题目：页岩气藏流固耦合模型数值模拟研究专业：油气田开发工程硕士生：夏道应(签名)__________________导师：张国强(签名)__________________摘要页岩储层具有低孔、低渗的特点，需要压裂形成一定的人工裂缝才能获得理想的产量。在页岩气开采过程当中，随着储层流体被采出，储层压力也随之下降，导致地层有效应力增大，页岩储层应力状态的改变使得裂隙压缩，渗透率有所降低。而储层压力的降低又会使得处于吸附相的页岩气解吸，引起基质收缩，从而裂隙的张开度增大，导致渗透率有所增加。因此本文综合页岩气藏赋存方式、页岩的渗流特性以及页岩气开采过程中由于压力下降

4、造成的流体场与变形场之间的耦合作用，根据弹性力学本构方程推导页岩储层应力场控制方程；根据流体的物质平衡方程和Langmuir等温吸附平衡方程推导页岩气藏双重孔隙介质下两相流流动方程、基质-裂缝内窜流方程；根据多孔介质弹性理论建立页岩气藏物性参数动态模型：其中包括孔隙度动态模型、渗透率模型动态模型。将以上各个方程进行联立，最终建立页岩气藏气水两相流固耦合数学模型。同时利用Comsol多物理场数值模拟软件对该模型进行数值模拟研究，取得了以下主要成果和结论：（1）通过对不含裂隙的页岩气气藏模型求解分析，结果表明：在生产初期由于井口与气藏压力梯度较大，气体流速较高，此时产气量较

5、高，随着开采时间时间的增加，压力梯度逐渐变缓，气藏内的压力逐渐降低，生产速率逐渐减小同时耦合作用所造成的渗透率和孔隙度降低，使产量与非耦合刚性模型相比有较大幅度的降低。（2）通过含裂隙模型微观机理分析，结果表面：通过改变模型进出口两端压差，发现流体压力对裂隙的挤压变形效果，当流体压力逐步降低时，裂隙间距逐步变小，在宏观上反应出来渗透率降低，不考虑流固耦合的开采模型会高估页岩气的产量。（3）对比了不同裂隙方位，不同裂隙开度和不同裂隙长度的三种页岩气气藏模型结果表明：裂缝与主对角线夹角越小，压力波及区域越大；在压力波及区域未达到裂隙时，裂隙开度越大会阻碍压力波及区域推进，但

6、当压力波及区域被裂隙刺破后，在裂隙内气体迅速导通，大大加快压力波及区域推进；当气藏内含有与气体压力梯度方向相同的裂隙时，裂隙长度越长，气藏内气体压力下降越明显，压力波及区域越大，若气藏内含有与气体压力梯度方向垂直的裂隙时，在一定程度上延缓压力波及区域的推进。（4）对于含有人工裂隙的双重介质页岩气模型，不考虑孔隙介质变形时，累积产量将一定程度的高估。（5）对于含有天然裂隙的双重介质页岩气模型，分别对比了有贯通裂隙，少量无贯通裂隙，大量无贯通裂隙的不同情况，结果表明：贯通裂隙的存在将大大加强开采影响II中文摘要区域。关键词：页岩气藏气水两相流固耦合数值模拟研究类型：应用研究

7、III英文摘要Subject：StduyontheModelofFluid-solidCouplingoftheNumericalSimulationonShaleGasReservoirsSpeciality：OilandGasFieldDevelopmentEngineeringName：XiaDaoying(signature)_______________________Instructor：ZhangGuoqiang(signature)_______________________ABSTRACTShalereservoirh