页岩气体积压裂纳米级缝网渗流规律研究

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1、学号：12104616常州大学硕士学位论文页岩气体积压裂纳米级缝网渗流规律研究研究生田仁连何岩峰指导教师学科、专业名称石油与天然气工程研究方向采油工程理论与技术年月ThestudyofnanofracturenetworkflowDisciplineforshalegasbackingvolumefractureADissertationSubmittedtoChangzhouUniversityByTianRenlianOilandgasengineeringDissertationSupervisor:AssociateProf.HeYanfengApril，201

2、5常州大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本人已完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权的说明本学位论文作者完全了解常州大学有关保留、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常州大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布学位论

3、文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月中文摘要近年来页岩气越来越受到世界各国的重视，而页岩地层微纳米级孔隙、非达西渗流等理论的创新，则为页岩气的工业化开采奠定了基础。页岩气藏储层性质为低孔、低渗，所以页岩气藏必须要使用体积压裂技术才能获得较高的产能。在经过大规模的体积压裂后，页岩储层被“打碎”形成纵横交错的缝网，其中以纳米级缝网为主。在前人的研究中，已经观察到

4、纳米级缝网的存在，并且认为对页岩气渗流的主要因素是大量纳米级缝网的存在。前人在研究页岩气在纳米级孔道中渗流时主要集中于各个因素是如何影响渗透率，对页岩气在纳米级孔道中的压力分布以及流量并没有进行过多的研究。本文在前人基础上，建立页岩气在纳米级孔道中的物理模型，并建立质量守恒方程。本文重点研究页岩气在纳米级孔道中渗流的克努森效应以及解吸规律。当孔道直径在纳米级别时，通过克努森值的大小将流型划分为滑移流与过渡流。详细研究了页岩气在纳米级孔道时处于两种流动型态时的压力分布以及流量公。研究了页岩气在纳米级孔道中非达西渗流定律，得到了非达西渗流中视渗透率与克努森数的关系，计算出了

5、页岩气在纳米级孔道中的渗透率表示方法。介绍了页岩气在纳米级孔道中的解吸与扩散机理。对孔道直径与视渗透率、克努森效应主导的流量的关系进行了敏感性分析。并得到，在孔道直径小于10nm时，克努森效应不容忽视，对总流量影响很大。建立了页岩气纳米级孔道中渗流时的非达西渗流—滑脱流模型、非达西渗流—过渡流模型、非达西渗流—解吸—滑脱流模型以及非达西渗流—解吸—过渡流模型。并对上述模型进行了求解，得到了页岩气在纳米级孔道中的流量、压力分布曲线。也研究了两条纳米级孔道相互交叉时的情况，得到了流量与压力的关系。得到了分配系数与等效渗透率的关系：分配系数增大，等效渗透率也在缓慢增大；也得到

6、了不同纳米级孔道直径对视渗透率、流量的影响情况：孔道直径越大，对视渗透率、克努森效应造成的流量越小。关键词:页岩气；体积压裂；纳米级缝网；渗流方程ABSTRACTShalegasinrecentyearsmoreandmoregettheattentionofthecountriesallovertheworld,andshaleformationmicronanoscalepore,theinnovationofthetheoryofnon-darcyseepage,laidasolidfoundationfortheindustrializationofthesha

7、legasmining.Shalegasreservoirpropertiesoflowporosity,lowpermeabilityreservoir,sotheshalegasreservoirmustusefracturingtechnologytoachievehighvolumeproduction.Afterthevolumeofalarge-scalefracturingandshalereservoiris"broken"freelycrisscrossseamnetworkformation,whichisgivenp