页岩气解吸-扩散-渗流的多尺度传输机理研究

本书以四川盆地龙马溪组页岩气藏为研究对象，采用试验、理论和数值分析方法等，从微纳尺度、岩心尺度及工程尺度等全面论述了页岩气微观运移、介质孔隙中渗流模型和水力裂缝分叉扩展效应等内容。本书共7章，对有机质分子吸附机理、双重介质渗流数学模型、储层SRV区域渗流数学模型、真三轴水力压裂试验及多裂缝压裂数值模拟等方面进行了研究。

第1章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 页岩气运移机制研究 2
1.2.2 储层体积改造形成与计算方法研究 3
1.2.3 页岩气渗流数学模型研究 7
1.3 本书主要内容 8
第2章 基于分子动力学的有机质吸附机理研究 9
2.1 气体在有机质中的吸附扩散模拟 9
2.1.1 模型建立 9
2.1.2 参数设置 11
2.1.3 单组分气体吸附 13
2.1.4 单组分气体扩散 19
2.1.5 竞争吸附 21
2.2 混合组分骨架模型吸附扩散模拟 26
2.2.1 模型建立 26
2.2.2 参数设置 27
2.2.3 气体的吸附模拟 27
2.2.4 气体的扩散模拟 31
2.3 本章小结 33
第3章 页岩岩心双重介质渗流数学模型研究 34
3.1 页岩岩心双重介质渗透率模型 34
3.1.1 双重孔隙介质模型及假设 34
3.1.2 基质孔隙度和渗透率模型 35
3.1.3 裂隙孔隙度和渗透率模型 38
3.1.4 修正模型的验证 39
3.1.5 修正模型的影响因素 41
3.2 考虑流固耦合的页岩渗流数学模型 45
3.2.1 渗流控制方程 45
3.2.2 应力场控制方程 48
3.2.3 渗流数学模型 51
3.2.4 裂缝岩心数值模拟 53
3.3 本章小结 57
第4章 页岩气储层改造区域渗流数学模型 58
4.1 页岩气储层SRV区域的流固耦合模型 58
4.1.1 储层SRV区域双重介质模型 58
4.1.2 储层SRV区域基质渗透率模型 63
4.1.3 储层SRV区域渗透率模型验证 69
4.1.4 储层SRV区域渗流数学模型 72
4.2 页岩气储层SRV区域流固耦合数值模拟 74
4.2.1 数值模型的建立与模拟方案 75
4.2.2 完整储层的流固耦合模拟 77
4.2.3 裂缝储层的流固耦合模拟 89
4.3 本章小结 95
第5章 页岩水力压裂试验与裂缝扩展规律 97
5.1 页岩多级水力压裂试验方案 97
5.1.1 试验方案 97
5.1.2 试验系统及设备 99
5.1.3 试验步骤 101
5.2 首次压裂水力裂缝扩展规律 102
5.2.1 岩样1首次压裂裂缝扩展规律 103
5.2.2 岩样2首次压裂裂缝扩展规律 107
5.3 二次压裂水力裂缝扩展规律 110
5.3.1 岩样1二次压裂裂缝扩展规律 111
5.3.2 岩样2二次压裂裂缝扩展规律 113
5.4 分级压裂裂缝扩展规律与相互影响 116
5.4.1 岩样1水力裂缝扩展及相互影响 116
5.4.2 岩样2水力裂缝扩展及相互影响 117
5.4.3 分级压裂裂缝扩展及相互影响 119
5.5 本章小结 119
第6章 页岩气藏多级压裂水平井开发模拟 121
6.1 多级压裂数值模型的建立 121
6.2 多级压裂裂缝扩展规律 122
6.3 裂缝扩展的参数敏感性分析 125
6.3.1 裂缝区域宽度 125
6.3.2 裂缝区域间距 126
6.3.3 基质初始孔隙度 128
6.3.4 裂缝系统长度 129
6.4 本章小结 130
第7章 考虑层理作用的多裂缝压裂数值模拟 132
7.1 不含层理地层的多裂缝压裂模拟 132
7.1.1 数值模型的建立 132
7.1.2 多裂缝扩展的相互影响 133
7.2 含层理地层的多裂缝压裂模拟 137
7.2.1 含层理地层的多裂缝压裂数值模型 137
7.2.2 应力差对多裂缝扩展的影响 140
7.2.3 层理与井距对多裂缝扩展的影响 142
7.2.4 层理数量对多裂缝扩展的影响 143
7.3 复杂裂缝网络获取及数值计算思考 144
7.3.1 如何获得更复杂的裂缝网络 144
7.3.2 网格划分对结果的影响 145
7.3.3 二维模拟与三维模拟的差异 146
7.4 本章小结 147
参考文献 149