致密油/页岩油开发渗流理论与开发技术

　　本书针对致密油/页岩油储层及其开采的特点，通过实验、计算、理论推导和实际应用相结合的方法建立了致密油/页岩油开发的渗流理论与技术。主要包括多尺度介质多相渗流规律、压力传播动边界渗流问题、多区耦合渗流数学模型、多阶段开发指标预测模型、提高采收率机理和方法、多场耦合渗流理论等；重点阐述了致密油/页岩油开发储层流体的渗流机理、有效驱动渗流理论、多尺度非线性渗流规律及实验技术、多尺度多区多场耦合非线性渗流理论及这些理论与方法在工程技术中的应用等。

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目录
前言
第一篇致密油/页岩油开采渗流理论和产能预测方法
第1章致密油/页岩油藏开发特征3
1.1致密油/页岩油的基本特征3
1.2储层特性4
1.2.1储层基质微观孔隙结构特征4
1.2.2储层微裂缝特性12
1.2.3储层孔隙度、渗透率特征13
1.2.4储层矿物组成17
1.3储层应力敏感性19
1.3.1覆压下的孔隙度测试19
1.3.2覆压下的渗透率测试21
1.3.3裂缝岩心应力敏感评价23
1.4致密油/页岩油藏开发的地质表征26
1.4.1页岩油储层特征27
1.4.2致密油储层特征28
1.5致密油/页岩油压裂工艺技术30
1.5.1长井段压裂30
1.5.2水平井多级压裂31
1.5.3水平井体积压裂32
1.6致密油/页岩油藏开发的动态特征34
1.6.1致密油/页岩油藏开发方式34
1.6.2致密油/页岩油藏开采现状36
第2章致密油/页岩油开发技术及开发方法38
2.1致密油/页岩油水平井钻井技术38
2.1.1水平井钻井技术简介38
2.1.2水平井钻井技术的应用39
2.1.3现代水平井钻井技术的发展趋势40
2.2单一压裂水平井降压开采40
2.2.1多级压裂水平井技术40
2.2.2单一压裂水平井降压开采技术42
2.3工厂化生产模式44
2.3.1致密油/页岩油开发的工厂化钻井模式44
2.3.2致密油/页岩油开发的工厂化压裂模式47
第3章致密油/页岩油储层渗流规律物理模拟52
3.1启动压力梯度52
3.1.1启动压力梯度产生机理52
3.1.2实验方法和步骤53
3.1.3实验结果及分析55
3.2可动油饱和度58
3.2.1饱和油渗吸实验59
3.2.2实验结果及分析60
3.3油水相对渗透率曲线62
3.3.1实验方法与原理62
3.3.2实验结果及分析65
3.4储层水驱油孔隙动用规律69
3.4.1核磁共振测试原理69
3.4.2岩石孔隙中水的赋存状态70
3.4.3岩石孔隙中的可动油72
3.5微裂缝岩心渗流特征74
3.6常规岩心与含裂缝岩心串并联驱油效果分析75
3.6.1实验原理75
3.6.2实验方法77
3.6.3实验结果与分析77
第4章含水条件下多尺度介质多相渗流规律79
4.1纳微米管束气-水-油流动规律79
4.1.1实验材料、仪器及方法79
4.1.2实验结果及分析81
4.2裂缝性岩心气水渗流规律84
4.2.1人工裂缝特征对渗流规律的影响84
4.2.2岩心的气-液两相流动91
4.3多尺度岩心水渗吸95
4.3.1水的赋存状态分布特征95
4.3.2水在岩心中的微观渗吸实验98
4.3.3水的渗吸实验109
4.3.4水对岩心破裂强度的影响112
4.4压裂液伤害对渗流的影响127
4.4.1实验材料127
4.4.2实验方法128
4.4.3实验结果及分析129
第5章致密油/页岩油开采压力传播动边界渗流问题136
5.1直井压力传播动边界渗流数学模型136
5.2压裂井压力传播动边界渗流数学模型140
5.2.1单一裂缝直井动边界传播模型140
5.2.2复杂裂缝直井动边界传播模型141
5.2.3多级压裂水平井动边界传播模型141
5.3致密油/页岩油渗流压力传播规律142
5.3.1致密油/页岩油储层直井渗流压力传播规律142
5.3.2致密油/页岩油储层压裂水平井渗流压力传播规律144
5.4压力传播动边界影响因素分析152
第6章致密油/页岩油开采直井渗流数学模型155
6.1直井开采稳态产能模型155
6.1.1致密油/页岩油压裂直井稳态压力分布155
6.1.2致密油/页岩油压裂直井开采稳态产能模型157
6.1.3致密油/页岩油直井开采产能影响因素159
6.2直井开采非稳态产量预测模型162
6.2.1致密油/页岩油压裂直井开采非稳态压力分布162
6.2.2致密油/页岩油直井开采非稳态产能模型162
6.2.3致密油/页岩油直井开采产量影响因素164
第7章致密油/页岩油藏多级压裂水平井渗流数学模型170
7.1致密油/页岩油藏多级压裂水平井多区耦合渗流物理模型170
7.2致密油/页岩油藏多级压裂水平井多区耦合渗流数学模型174
7.2.1模型假设174
7.2.2多区耦合渗流数学模型175
7.2.3各小区渗流数学模型177
7.3致密油/页岩油藏多级压裂模拟方法180
7.4致密油/页岩油藏流-固耦合渗流数学模型182
7.5考虑渗吸特征的渗流数学模型183
7.6考虑溶解气驱的渗流数学模型191
第8章致密油/页岩油藏水平井多阶段开发指标预测模型197
8.1多阶段、多区耦合数学模型解析解197
8.2压力场及饱和度场求解199
8.3模型检验204
第9章致密油/页岩油藏开发动态变化规律及影响因素206
9.1启动压力梯度对致密油/页岩油藏开发产量影响规律206
9.2应力敏感性对致密油/页岩油藏开发产量影响规律207
9.3渗吸特征对致密油/页岩油藏开发产量影响规律208
9.4溶解气油比对致密油/页岩油藏开发产量影响规律209
第10章致密油/页岩油开发流场变化规律与产能影响因素分析211
10.1致密油/页岩油开发流场变化规律研究211
10.1.1渗吸置换作用211
10.1.2缝间激励作用219
10.2致密油/页岩油藏开发产能影响因素分析222
10.2.1岩石-流体性质因素对致密油/页岩油藏产量的影响223
10.2.2压裂开发工艺因素对致密油/页岩油藏产量的影响231
10.3油藏开发经济效益评价及压裂工艺参数优化238
10.3.1经济效益评价方法238
10.3.2压裂开发工艺参数优化方法240
10.4致密油/页岩油藏高效开发方法252
第二篇多介质驱替页岩油提高采收率机理和方法
第11章页岩油多重介质多尺度多相流动规律257
11.1CO2/H2O-页岩油相态特征257
11.1.1页岩油相态特征257
11.1.2CO2相态特征258
11.1.3H2O相态特征258
11.2页岩油储层CO2/H2O-页岩油多相流动规律259
11.2.1纳微米孔隙岩心CO2/H2O-页岩油多相流动规律259
11.2.2带裂缝页岩CO2/H2O-页岩油流动规律260
第12章超临界CO2/H2O驱替页岩油流动机理262
12.1超临界CO2/H2O混合驱替页岩油多尺度多相流动机理262
12.1.1超临界CO2/H2O驱替页岩油研究现状262
12.1.2页岩油储层CO2/H2O-页岩油相态变化规律及超临界特征264
12.1.3纳微米孔隙CO2/H2O-页岩油流动传输机理266
12.1.4微米级微裂缝CO2/H2O-页岩油流动机理266
12.2页岩储层多尺度介质固液界面行为与多相流体传输机制267
12.3超临界CO2/H2O混合驱提高采收率机理268
第三篇致密油/页岩油开采多场耦合渗流理论
第13章致密油/页岩油开采多场耦合作用机理273
13.1应力场耦合作用对致密油/页岩油渗流规律的影响273
13.1.1岩样选取及物性273
13.1.2实验设备及实验方法274
13.1.3实验结果与分析274
13.1.4应力场作用耦合机理278
13.2渗流场-应力-介质变形耦合作用机理281
13.2.1实验样品选取及物性281
13.2.2实验设备与实验方法282
13.2.3Biot数实验结果与分析283
第14章水平井分段压裂多场耦合非线性渗流理论286
14.1致密油/页岩油输运的多场耦合作用机理286
14.1.1流-固耦合286
14.1.2流-热耦合287
14.1.3固-热耦合287
14.2流-固耦合理论基础287
14.2.1渗流场的控制方程287
14.2.2应力场控制方程288
14.3致密油/页岩油水平井流-固耦合简化数学模型290
14.4致密油/页岩油水平井流-固耦合参数的非均匀分布模型291
14.4.1已有的水力压裂页岩储层的介质模型291
14.4.2孔隙度的非均匀全流场分布模型292
14.4.3固有渗透率的非均匀全流场分布模型294
14.4.4弹性模量的非均匀模型295
14.4.5Biot数模型296
第15章致密油/页岩油多场耦合数值模拟方法297
15.1致密油/页岩油产能预测问题的压力场数值模型297
15.2快速模拟方法及算例分析298
15.3流-固耦合效应对页岩油产能预测的影响301
15.3.1弹性模量的影响301
15.3.2Biot数的影响302
15.3.3泊松比的影响303
15.3.4在不同区域上流-固耦合效应的强弱分析304
15.4压裂缝网特征对产量的影响305
15.5不同区块典型生产井的模拟验证和产量预测307
参考文献313