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第一部分 低渗透气藏有效开发非线性渗流理论3

第1章 低渗透砂岩气藏开发的基本表征3

1.1 低渗气藏的地质表征3

1.1.1 低渗气藏的类型3

1.1.2 低渗气藏的特点11

1.1.3 低渗透砂岩气藏储层特征13

1.2 低渗气藏开发的动态特征19

1.2.1 低渗砂岩气藏总体开发特征19

1.2.2 典型气田开发特征22

第2章 低渗透气藏储层流体渗流机理31

2.1 低渗透气藏滑脱效应31

2.1.1 实验仪器及方法31

2.1.2 测量结果及数据处理31

2.1.3 气体滑脱效应对气藏生产的影响33

2.2 低渗透气藏压敏效应34

2.2.1 孔隙度变化规律35

2.2.2 渗透率变化规律37

2.3 储层岩石孔隙中可动水分析42

2.3.1 岩石孔隙中水的赋存状态42

2.3.2 不同压差气驱含水饱和度变化分析44

2.3.3 储层岩石孔隙中的可动水分析49

2.4 水相启动压力梯度对渗流的影响55

2.4.1 水相流动启动压力梯度55

2.4.2 启动压力梯度与渗透率和含水饱和度的关系59

2.4.3 启动压力梯度在气藏开发中的应用62

2.5 低渗透储层非线性渗流特征63

2.5.1 单相气体渗流特征63

2.5.2 有水条件下的渗流特征65

2.6 裂缝对渗流的影响68

2.6.1 微观可视化气驱水实验68

2.6.2 气水两相平面径向微观渗流可视化实验71

2.7 储层供气机理与生产动态物理模拟研究74

2.7.1 物理模型的建立与实验方法74

2.7.2 非均质低渗气藏储层供气机理与影响因素研究76

第3章 低渗透气藏单相非线性稳定渗流理论84

3.1 单相线性稳定渗流规律和数学模型84

3.2 气体非线性稳定渗流方程及其典型解86

3.2.1 气体平面单向稳定非线性渗流规律86

3.2.2 气体平面径向稳定非线性渗流规律86

3.2.3 非线性渗流与线性渗流的比较87

3.2.4 直井产能模型方程88

3.3 非达西条件下水平井单相气体稳定渗流90

3.3.1 水平井单相气体稳定渗流方程90

3.3.2 水平井产能方程91

3.4 非达西条件下压裂井单相气体稳定渗流93

3.4.1 低渗透气藏基质——裂缝耦合定常渗流数学模型93

3.4.2 压裂井产能方程97

3.5 压裂水平井的稳定渗流数学模型和产能方程99

3.5.1 水平井横向缝产能模型99

3.5.2 水平井纵向缝产能模型101

3.6 考虑应力敏感性和滑脱效应的直井单相气体稳定渗流数学模型和产能方程104

3.6.1 考虑应力敏感性的直井稳定渗流数学模型和产能方程104

3.6.2 考虑应力敏感性和滑脱效应的直井非稳态渗流数学模型和产能方程105

3.6.3 产能因素分析106

3.7 考虑应力敏感性和滑脱效应的水平井单相气体稳定渗流数学模型和产能方程108

3.7.1 考虑应力敏感性的水平井稳定渗流数学模型和产能方程108

3.7.2 考虑应力敏感性和滑脱效应的水平井稳定渗流数学模型和产能方程109

3.7.3 产能因素分析109

3.8 考虑应力敏感性和滑脱效应的压裂井单相气体稳定渗流数学模型和产能方程111

3.8.1 考虑应力敏感性的压裂井稳定渗流数学模型和产能方程111

3.8.2 考虑应力敏感性和滑脱效应的压裂井稳定渗流数学模型和产能方程112

3.8.3 产能影响因素分析113

3.9 考虑应力敏感性和滑脱效应的压裂水平井单相气体稳定渗流数学模型和产能方程115

3.9.1 考虑应力敏感性的压裂水平井稳定渗流数学模型和产能方程115

3.9.2 考虑应力敏感性和滑脱效应的压裂水平井稳定渗流数学模型和产能方程116

3.9.3 产能影响因素分析116

第4章 低渗透气藏单相非线性不稳定渗流理论119

4.1 单相不稳定渗流规律和数学模型119

4.2 气体不稳定渗流直井产量变化规律数学模型121

4.2.1 产能公式推导121

4.2.2 产能影响因素分析121

4.3 气体不稳定渗流水平井产量变化规律数学模型124

4.3.1 产能公式推导124

4.3.2 产能影响因素分析126

4.4 气体不稳定渗流压裂井产量变化规律数学模型127

4.4.1 产能公式推导127

4.4.2 产能影响因素分析128

4.5 气体不稳定渗流压裂水平井产量变化规律数学模型130

4.5.1 模型假设130

4.5.2 数学模型130

4.5.3 产能影响因素分析131

4.6 考虑应力敏感性和滑脱效应的直井单相气体不稳定渗流数学模型和产能方程133

4.6.1 考虑应力敏感性的直井单相气体不稳定渗流数学模型和产能方程133

4.6.2 考虑应力敏感性和滑脱效应的直井不稳定渗流数学模型和产能方程134

4.6.3 产能影响因素分析136

4.7 考虑应力敏感性和滑脱效应的水平井单相气体不稳定渗流数学模型和产能方程137

4.7.1 考虑应力敏感性的水平井单相气体不稳定渗流数学模型和产能方程137

4.7.2 考虑应力敏感性和滑脱效应的水平井不稳定渗流数学模型和产能方程139

4.7.3 产能影响因素分析141

4.8 考虑应力敏感性和滑脱效应的压裂井单相气体不稳定渗流数学模型和产能方程143

4.8.1 考虑应力敏感性的压裂井单相气体不稳定渗流数学模型和产能方程143

4.8.2 考虑应力敏感性和滑脱效应的压裂井不稳定渗流数学模型和产能方程144

4.8.3 产能影响因素分析145

4.9 考虑应力敏感性和滑脱效应的压裂水平井单相气体不稳定渗流数学模型和产能方程146

4.9.1 考虑应力敏感性的压裂水平井单相气体不稳定渗流数学模型和产能方程146

4.9.2 考虑应力敏感性和滑脱效应的压裂水平井不稳定渗流数学模型和产能方程147

4.9.3 产能影响因素分析148

第5章 低渗透气藏两相非线性渗流理论150

5.1 低渗透气藏气水两相渗流基本方程150

5.2 低渗透气藏直井气水两相渗流数学模型152

5.2.1 非线性渗流模型方程152

5.2.2 影响因素分析153

5.3 非达西条件下水平井气水两相渗流规律156

5.4 非达西条件下压裂井气水两相渗流规律158

5.4.1 人工压裂裂缝内的高速非达西渗流158

5.4.2 裂缝控制椭圆范围内的达西流158

5.4.3 远离裂缝位置的流体流入裂缝控制范围椭圆的达西流动159

5.4.4 影响因素分析159

5.5 压裂水平井的稳定渗流数学模型和产能方程162

5.5.1 水平井横向缝产能模型162

5.5.2 水平井纵向缝产能模型163

5.5.3 影响因素分析164

5.6 考虑应力敏感性和流动特性变化的单井两相气体渗流数学模型和产能方程165

5.6.1 考虑应力敏感性的单井气水两相渗流数学模型和产能方程165

5.6.2 考虑应力敏感性和滑脱效应及启动压力梯度的直井气水两相渗流数学模型和产能方程165

5.6.3 影响因素分析166

5.7 考虑应力敏感性和流动特性变化的水平井气水两相渗流数学模型和产能方程168

5.7.1 考虑应力敏感性的水平井气水两相渗流数学模型和产能方程168

5.7.2 考虑应力敏感性和滑脱效应及启动压力梯度的水平井两相气体不稳定渗流数学模型和产能方程169

5.7.3 影响因素分析170

5.8 考虑应力敏感性和流动特性变化的压裂直井气水两相渗流数学模型和产能方程171

5.8.1 考虑应力敏感性的压裂直井气水两相渗流数学模型和产能方程171

5.8.2 考虑应力敏感性和滑脱效应及启动压力梯度的压裂直井两相气体不稳定渗流数学模型和产能方程173

5.8.3 影响因素分析175

5.9 考虑应力敏感性和流动特性变化的压裂水平井气水两相渗流数学模型和产能方程177

5.9.1 考虑应力敏感性的压裂水平井两相气体不稳定渗流数学模型和产能方程177

5.9.2 考虑应力敏感性和滑脱效应及启动压力梯度的压裂水平井两相气体不稳定渗流数学模型和产能方程178

5.9.3 影响因素分析180

第6章 低渗透非均质气藏有效动用计算方法183

6.1 低渗透非达西渗流基本微分方程184

6.2 低渗透非达西径向流方程解析解185

6.3 低渗透基质动用模板187

6.3.1 低渗透基质非达西渗流理论分析189

6.3.2 压裂直井非达西渗流有效动用数学模型191

第7章 低渗透气藏混合井型整体压裂开发渗流理论199

7.1 直井排布产能计算方法199

7.2 水平井和直井排布井网产能计算200

7.3 垂直压裂井和直井排布产能计算方法202

7.4 压裂水平井与直井排布产能计算方法204

7.5 水平井与垂直压裂井排布产能计算方法207

7.6 压裂水平井与垂直压裂井排布产能计算方法209

第二部分 凝析气藏有效开发非线性渗流理论215

第8章 我国主要凝析气田的基本特征215

8.1 凝析气田的地质特征215

8.1.1 凝析气藏分布特点215

8.1.2 凝析气藏压力、温度特点215

8.1.3 凝析气组成特征215

8.1.4 凝析气藏析气井井流物性特征216

8.2 凝析气藏的开发特征217

第9章 凝析气藏流体的相态特征220

9.1 凝析气－液二相相平衡220

9.1.1 相变过程的观察220

9.1.2 PVT特性221

9.2 含蜡凝析气的气－液－固三相相平衡223

9.2.1 含蜡凝析油气体系析蜡实验223

9.2.2 含蜡凝析油气体系的气－液－固三相相平衡理论226

9.2.3 模拟计算227

第10章 高温高压下凝析气－液微观渗流机理228

10.1 高温高压下凝析气－液微观可视化实验方法228

10.1.1 实验方法228

10.1.2 高温高压下微观可视化模型229

10.2 高温高压下凝析气－液微观渗流机理230

10.2.1 高压玻璃微珠模型可观察流动模拟实验230

10.2.2 高压光刻仿真微观模型可观察流动模拟实验231

第11章 含蜡凝析气藏气－液－固变相态微观渗流机理233

11.1 凝析气－液－固微观渗流实验方法233

11.2 气－液－固相态变化和流动特征233

11.2.1 高温、高压下液体析出及凝聚过程234

11.2.2 高温、高压下蜡的析出及凝聚235

11.3 孔隙介质中气－液－固（蜡）三相流动机理237

第12章 凝析气藏变相态渗流特征241

12.1 凝析气液两相渗流特征241

12.1.1 凝析油形成过程及产状241

12.1.2 凝析油流动方式242

12.1.3 多孔介质对渗流的影响243

12.2 蜡沉积气－液－固渗流特征244

第13章 凝析气藏气－液变相态渗流理论246

13.1 凝析油气藏气、油相渗透率246

13.1.1 相对渗透率理论246

13.1.2 凝析气藏油气相对渗透率曲线测试247

13.2 凝析气液变相态渗流数学模型248

13.2.1 渗流数学模型248

13.2.2 模拟计算研究252

13.3 凝析气变相态流－固－热耦合渗流数学模型253

13.3.1 数学模型建立253

13.3.2 数值模拟研究258

第14章 含蜡凝析气藏气－液－固复杂渗流理论263

14.1 具有蜡沉积的凝析气藏气－液－固微尺度相变渗流动力学模型方程263

14.2 含蜡凝析气藏气－液－固变相态渗流理论264

14.2.1 具有蜡沉积的凝析气藏复杂渗流数学描述264

14.2.2 凝析气藏三区模型的建立268

第三部分 低渗含硫气藏开发非线性渗流理论277

第15章 低渗含硫气藏硫沉积机理和渗流规律277

15.1 我国主要含硫气藏的基本特征277

15.1.1 我国高含硫气田的分布规律277

15.1.2 我国高含硫气田地质特征279

15.2 含硫气藏相态特征与沉积模型280

15.2.1 含硫气藏相态特征280

15.2.2 硫沉积机理282

15.3 硫沉积－堵塞预测模型285

15.3.1 固态硫沉积模型285

15.3.2 颗粒悬浮条件288

第16章 有水含硫气藏具有硫沉积的复杂渗流数学模型292

16.1 变相态复杂渗流数学模型292

16.1.1 多孔介质中气－液－固混合渗流模型292

16.1.2 流动机理数学模型295

16.2 数学模型方程的解298

16.2.1 定产量解298

16.2.2 产能方程298

第四部分 含CO2火山岩致密气藏开发非线性渗流理论301

第17章 我国含CO2火山岩致密气藏的基本特征301

17.1 我国含CO2火山岩天然气藏的地质特点301

17.1.1 火山岩气藏的岩性、构造特征301

17.1.2 火山岩气藏的储渗条件301

17.2 储层储渗特征实验302

17.2.1 岩石孔隙结构特征302

17.2.2 储层物性特征311

17.2.3 储层应力敏感性特征319

17.2.4 大庆火山岩储层气水渗流特征328

17.3 裂缝的分布特征338

17.3.1 储层裂缝的分类338

17.3.2 储层裂缝特征342

17.3.3 裂缝类型与产量关系347

17.4 底水分布模式、控制因素及水体能量355

17.4.1 底水分布模式研究355

17.4.2 水体能量研究363

第18章 含CO2天然气藏的流体流动规律366

18.1 储层渗流数学描述现状及分析366

18.1.1 等效孔隙介质模型366

18.1.2 多重介质模型367

18.1.3 离散裂缝网络模型369

18.1.4 混合网络模型370

18.2 裂缝网络的渗透率模型370

18.2.1 树枝状裂缝网络渗透率模型370

18.2.2 网状裂缝网络渗透率模型379

18.3 微裂缝储层相对渗透率计算382

18.4 裂缝性气藏渗流数学模型384

18.4.1 基本数学模型384

18.4.2 直井解析解386

18.4.3 水平气井产能模型390

18.5 底水锥进井产量预测模型392

18.5.1 直井水锥模型392

18.5.2 水平井水脊模型395

第19章 裂缝性气藏宏观尺度混合网络渗流理论401

19.1 基质－裂缝组合渗透率连续可微表征401

19.2 基质与树枝状裂缝的组合条件下的数学模型402

19.3 基质与网状裂缝的组合条件下的数学模型403

19.4 树枝状裂缝与网状裂缝的组合条件下的数学模型404

第五部分 非常规气藏非线性渗流理论初步409

第20章 煤层气藏非线性渗流理论初步409

20.1 煤层气藏的基本特征409

20.1.1 煤层介质的结构特性409

20.1.2 煤层气的吸附特性410

20.1.3 煤层气的输运特性411

20.2 煤层气藏非线性渗流数学模型412

20.2.1 有效动用控制方程推导412

20.2.2 低速非达西径向渗流有效动用解析解414

20.2.3 考虑启动压力梯度、应力敏感、解吸气的气井产能公式416

第21章 页岩气藏非线性渗流理论初步418

21.1 页岩气藏基本特征418

21.1.1 页岩层微观孔隙结构特征研究418

21.1.2 裂缝特征研究420

21.1.3 页岩岩石物性研究421

21.1.4 天然气富集状态及影响因素研究423

21.2 页岩气藏非线性渗流数学模型429

21.2.1 页岩气流动机理429

21.2.2 页岩气藏流动规律及渗流模型430

21.2.3 压裂水平井稳态渗流数学模型439

21.2.4 实例分析444

第六部分 非线性渗流理论与方法的应用457

第22章 低渗透砂岩气藏的有效开发457

22.1 模型建立和参数选取457

22.2 数值模拟结果分析459

22.2.1 非达西渗流对生产的影响459

22.2.2 配产对生产的影响462

22.2.3 外围渗透率变化对生产的影响466

22.2.4 对三类气井的综合评价468

第23章 凝析气藏的有效开发470

23.1 地质模型470

23.1.1 yh2-3凝析气田地质概况470

23.1.2 相态特征470

23.1.3 数学地质模型471

23.1.4 参数选取472

23.2 石蜡沉积对凝析气田开发动态和生产的影响473

23.2.1 枯竭式开采473

23.2.2 循环注气开采475

23.2.3 储层渗透率大小对开采效果的影响476

23.2.4 凝析气重组分含量大小对开采效果的影响477

23.3 示例计算478

23.3.1 模拟参数选择478

23.3.2 凝析气井近井地带地层油气渗流特征479

23.3.3 产能计算479

第24章 低渗含硫气藏的有效开发481

24.1 气藏地质481

24.1.1 气藏构造特征481

24.1.2 地层及沉积相特征482

24.1.3 储层特征484

24.1.4 气藏流体、温度、压力系统及气水界面分析494

24.2 产能分析499

24.2.1 各气井无阻流量499

24.2.2 气井产能分析500

24.3 气藏数值模拟501

24.3.1 模拟模型501

24.3.2 数值模拟关键因素501

24.3.3 气井出水分析502

24.3.4 开发方案设计502

24.3.5 开采方式505

24.3.6 方案预测505

第25章 含CO2火山岩致密气藏的有效开发509

25.1 裂缝对底水气藏气井见水时间影响509

25.1.1 cs1井509

25.1.2 cs1-2井510

25.1.3 cs平3井510

25.1.4 cs平4井511

25.1.5 xs14井511

25.1.6 xs23井513

25.1.7 xs27井513

25.2 储层开发特征对直井底水锥进影响分析514

25.2.1 气层厚度影响分析514

25.2.2 气层打开程度底水锥进分析517

25.2.3 产气量对底水锥进影响519

25.3 储层开发特征对水平井底水脊进影响分析523

25.3.1 水平井避水高度影响分析523

25.3.2 产气量对底水脊进影响分析523

参考文献526