【正文】 據(jù)以上數(shù)據(jù)可以求出每日變化的井底流動(dòng)壓力。對(duì)于產(chǎn)水量而言，呈逐年遞減狀態(tài)，如圖 、圖 。 井 別 評(píng)價(jià)井 井 型 水平井 海拔高程 地面海拔： 補(bǔ)心海拔： 頁(yè)巖氣合理生產(chǎn)方式研究 25 續(xù)表 生產(chǎn)井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析 (寧 201H1 井 )： 根據(jù)已知生產(chǎn)數(shù)據(jù)可知，寧 201H1 井其記錄 了從 2020 年 7 月到 2020 年 10 月31 日的參數(shù)變化，根據(jù)其油壓、產(chǎn)水量及產(chǎn)氣量的變化，將寧 201H1 井的生產(chǎn)歷史大致分為 2 個(gè)階段分別為正常生產(chǎn)階段和采氣民用階段，如圖 、圖 。則任意 x 處的流量為 : 2. 2 ( y ) . 2 ( ) )()eg b L Lx s c e g g er r LVpd p d pq N x L h C y x L hd t p p d t???? ????? ? ? ? ?????? () 式中： qxsc ——x 處的質(zhì)量流量， kg/d； h——地層有效厚度， m； ye——供氣邊界長(zhǎng)， m； L——裂縫間距，同時(shí)也為基質(zhì)寬度； N——裂縫個(gè)數(shù)。 其中： d g d=/bM V V? ? （ ） id b b i= L L Lp pV V V pP pP??????? ??? （ ） b g w m T O C( 1 ) ( 1 ) T O CWWS S T O C? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? （ ） 式中： dV ——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的解吸氣體積， m3； ?——孔隙度，無因次； b? ——標(biāo)準(zhǔn)狀況下的容積密度， kg/m3； w? ——標(biāo)準(zhǔn)狀況下的水的密度， kg/m3； m? ——標(biāo)準(zhǔn)狀況下的骨架密度， kg/m3； TOC? ——標(biāo)準(zhǔn)狀況下的有機(jī)碳密度， kg/m3； Sw——含水飽合度，無因次； 頁(yè)巖氣合理生產(chǎn)方式研究 21 TOC——有機(jī)碳的體積分?jǐn)?shù)，無因次； LV ——Langmuir 體積，表征頁(yè)巖的最大吸附能力， m3/kg； ip ——原始地層壓力， MPa； LP ——Langmuir 壓力， MPa； p ——平均地層壓力， MPa。 滲流速度： Kdpvdx?? （ ）產(chǎn)量公式： ( 2 )ggx s cA v K L N h dpq B B d x?? ??? （ ） 等溫壓縮定義推導(dǎo)，產(chǎn)量公式如式（ ）所示： 22( y ) . ( ) )()..()eweg b L Le g g er r Lx s c s cg b L Le g g er r LVpd p d px L h C y x L hd t p p d tqqVpd p d py L h C y L hd t p p d t????????????? ? ???? ? （ ） 式中： scg sc scp ZTB Z T p?， Tsc=293K， psc=； qxsc——x 處在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的質(zhì)量流量， kg/d； 頁(yè)巖氣合理生產(chǎn)方式研究 19 K——?dú)鈱佑行B透率， mD； h——?dú)鈱佑行Ш穸龋?m； μ——?dú)怏w有效粘度， ； Z——偏差系數(shù)，無因次； g? ——標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體密度， kg/m3； T——地層溫度， K； ye——裂縫半長(zhǎng)， m； x——距井眼任意半徑， m； L——裂縫寬度， m； N——裂縫條數(shù)； xe——射孔段長(zhǎng)度， m。 D ——擴(kuò)散系數(shù)， 2/md 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 由于頁(yè)巖氣藏在開采過程中打開了地層，使得地層壓力降低，靠近井筒附近的氣體膨脹流出，壓力降傳遞至儲(chǔ)層中氣體吸附層，吸附氣開始從頁(yè)巖基質(zhì)和裂縫中解吸出來，再經(jīng)擴(kuò)散作用，最終進(jìn)入生產(chǎn)井筒內(nèi)，其大致會(huì)經(jīng)歷如下三個(gè)階段： （ 1）在鉆井過程及完井過程中產(chǎn)生在儲(chǔ)層裂縫及孔隙系統(tǒng)中的游離氣會(huì)因?yàn)榕蛎涀饔枚鴱母邏毫^(qū)域流向低壓力區(qū)域，且頁(yè)巖基質(zhì)及微孔隙和微裂縫表面開始解吸； （ 2）因?yàn)闈舛炔畹拇嬖冢坞x氣、解吸氣開始從基質(zhì)系統(tǒng)向裂縫系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)散； （ 3）最后在流動(dòng)勢(shì)差作用下，游離氣和解吸氣通過滲流通道，再流入生產(chǎn)井筒內(nèi)。 頁(yè)巖氣通過頁(yè)巖基質(zhì)、微孔隙系統(tǒng)的 擴(kuò)散可分為擬穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散和非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散兩種，當(dāng)擴(kuò)散為擬穩(wěn)態(tài)時(shí)，符合 Fick第一定律；而頁(yè)巖氣中的擴(kuò)散為非穩(wěn)態(tài)時(shí)，擴(kuò)散過程符合 Fick第二定律。且隨著儲(chǔ)層初始?jí)毫εc臨界解吸壓力越來越接近，頁(yè)巖氣解吸就越快。當(dāng)其達(dá)到飽和時(shí)，吸附態(tài)與游離態(tài)又形成新的平衡。如， Ross等在研究加拿大侏羅系頁(yè)巖中發(fā)現(xiàn)， Kentuck東部的 Appalachian盆地頁(yè)巖氣主產(chǎn)區(qū)的 Huron下段的泥頁(yè)巖儲(chǔ)集層有機(jī)碳比上下緊鄰的頁(yè)巖都高，甲烷吸附氣量也豐富，這說明了 有機(jī)碳與甲烷吸附能力關(guān)系密切。 （ 2）地層溫度的影響 頁(yè)巖氣吸附是物理吸附，無化學(xué)作用。 結(jié)合式（ ）， Langmuir等溫 吸附曲線如下圖所示： 圖 Langmuir等溫吸附曲線 根據(jù)（ Bo Song等， 2020）對(duì) Langmuir等溫吸附定律的研究認(rèn)為，在頁(yè)巖氣吸附解吸過程中考慮頁(yè)巖儲(chǔ)層平均孔隙度影響的基礎(chǔ)上應(yīng)用等溫吸附定律，應(yīng)引入一個(gè)描述吸附解吸過程的量，即吸附解吸因子 Cads，其表達(dá)式如下： Langmuir 體積 1/2 極限吸附氣量 Langmuir 壓力 (P， MPa) 氣體吸附體積， (m3/t) 頁(yè)巖氣合理生產(chǎn)方式研究 13 22l o g ( / )1( , , ) e x p ( )22 Lia d s i L c ppC C p p A? ???? ? ? （ ） 4 1 . 0 2 1 5( 6 8 7 5 . 3 4 / 2 . 4 2 9 8 1 0 0 . 1 9 9 2 )c i iA p p ???? ? ? ? () 通過上式可以看出，隨著儲(chǔ)層孔隙度增加，則 Ac增加，使得 Cads也將增大，這表明孔隙度越大，吸附解吸因子就越大，導(dǎo)致吸附氣量也就越多。于是頁(yè)巖氣吸附量與壓力之間有如下關(guān)系式 : ()1m bpVV bp? ? () 上式中， V——等溫吸附量， m3/t； Vm——Langmuir等溫吸附常數(shù)， m3/t； b——Langmuir等溫壓力常數(shù)， 1/MPa； p——?dú)怏w壓力， MPa。 Langmuir 等溫吸附定律： Langmuir 等溫吸附定律是法國(guó)化學(xué)家 Langmuir 于1916 年通過結(jié)合 動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)，研究了固體表面的吸附特性，從而提出了三點(diǎn)假設(shè)： （ 1） 吸附作用發(fā)生在單分子層； （ 2） 被吸附的分子與分子之間無相互作用力； （ 3） 吸附固體表面均勻。 頁(yè)巖氣吸附解析擴(kuò)散滲流機(jī)理 頁(yè)巖氣藏與常規(guī)氣藏兩者之間最大差異在于前者有吸附 氣的存在，頁(yè)巖儲(chǔ)層因其特殊的成藏作用而產(chǎn)生大量的吸附氣，而在開發(fā)過程中，因地層壓力的下降，使得發(fā)生了解吸附作用，形成游離氣，再被采出。而以吸附狀態(tài)依附在頁(yè)巖基質(zhì)及其裂縫表面的吸附氣所占比例最大，占 20%80%且有機(jī)質(zhì)的含量及儲(chǔ)層壓力與吸附氣含量密切相關(guān)， 有機(jī)質(zhì)含量越高、儲(chǔ)層壓力越高，往往導(dǎo)致吸附氣的含量也越高。故國(guó)內(nèi)只能按常規(guī)儲(chǔ)層物性分析方法進(jìn)行測(cè)試，故無法與北美頁(yè)巖物性進(jìn)行對(duì)比。 圖 四川盆地及周邊下古生界黑色頁(yè)巖 與北美 Bart 頁(yè)巖礦物組成對(duì)比三角圖 頁(yè)巖氣合理生產(chǎn)方式研究 9 表 四川盆地及鄰區(qū)下古生界黑色頁(yè)巖粘土礦物組成統(tǒng)計(jì)表 含量 九老洞組 龍馬溪組 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值 粘土礦物相對(duì)含量 S I/S 0 10% % 0 17% % I 65% 100% % 56% 100% % K 0 6% % 0 7% % C 0 29% 11% 0 24% % C/S 0 18% % 0 4% 4% 混層比 I/S 0 40% % 0 15% % c/s 0 45% 40% 0 30% 30% Bart 頁(yè)巖層中粘土礦物的主要成分為微含蒙皂石的伊利石。 有機(jī)質(zhì)的特征：由于頁(yè)巖氣儲(chǔ)層中含有大量的有機(jī)質(zhì)，故有機(jī)質(zhì)的豐度和成熟度對(duì)頁(yè)巖氣資源量有著極為重要的影響。 （ 3）篩選和推導(dǎo)考慮解析貢獻(xiàn)的頁(yè)巖氣井產(chǎn)能方程。國(guó)內(nèi)正將處于頁(yè)巖氣開發(fā)的黃金時(shí)代，對(duì)頁(yè)巖氣其的滲流機(jī)理和開發(fā)技術(shù)的研究將對(duì)國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣開發(fā)進(jìn)程起到較大的推動(dòng)作用。 2020年，郎兆新 [32]使用擬三維方法和等值滲流阻力法，提出了多井底水平井產(chǎn)能條件上的產(chǎn)能計(jì)算公式。之后， Soliman等又考慮由于水力壓裂的原因，使得裂縫分為橫向裂縫及縱向裂縫的實(shí)際情況后，提出了定壓條件下的壓裂水平井產(chǎn)能計(jì)算模型，此產(chǎn)能模型也可以用于致密氣藏水平井產(chǎn)能計(jì)算。1996年， Elgaghad， Osisanya 和 Tiab[25]提出了適用于復(fù)雜泄油區(qū)域的水平井產(chǎn)能方程，西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 采用拆分的方法假設(shè)油藏包含了一系列半圓和矩形，其是對(duì)水平井 產(chǎn)能公式研究的一種新嘗試。 1983年， Borisov[21]在考慮了水平井發(fā)展歷程及生產(chǎn)原理的前提上，提出了預(yù)測(cè)水平井產(chǎn)能的理論模型，并推出適用于單相不可壓縮穩(wěn)態(tài)流動(dòng)且其泄油區(qū)域?yàn)闄E圓的水平井產(chǎn)能解析公式。 國(guó)內(nèi)外水平井產(chǎn)能方程發(fā)展歷程 目前為止，全球范圍內(nèi)已有 70個(gè)國(guó)家通過水平井技術(shù)來開發(fā)油氣田，且都取得的很好的經(jīng)濟(jì)效益。 2020年 8月 17日，啟動(dòng)綦江頁(yè)巖氣項(xiàng)目。 1966年，在四川威 5井寒武系龍馬溪組頁(yè)巖中獲得日產(chǎn)氣 104m3，是中國(guó)最早的頁(yè)巖產(chǎn)氣井。同年，張利萍經(jīng)研 究表明煤層氣的解吸過程是其吸附過程的逆過程，處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的氣體分子因溫度、壓力等條件的變化而變化，導(dǎo)致動(dòng)能的增加以用來克服引力場(chǎng)，吸附氣體從煤層內(nèi)表面自由脫離而成為游離相氣體。由于頁(yè)巖在地層中的擴(kuò)散作用將對(duì)氣態(tài)烴的運(yùn)移起到極大的影響，繼續(xù)生成大量天然氣，將因生烴膨脹作用使得富余的天然氣向外擴(kuò)散運(yùn)移，此時(shí)無論頁(yè)巖儲(chǔ)集層本身情況，還是相對(duì)較薄的互型分布的砂巖儲(chǔ)層，都出現(xiàn)了普遍的飽和含氣的特性。 2020年，李新景等人 [17]提出了一種頁(yè)巖氣藏產(chǎn)能分析方法，應(yīng)用于預(yù)測(cè)具有裂縫和孔隙的雙重介質(zhì)泥頁(yè)巖儲(chǔ)層的產(chǎn)能，但若在分析過程中忽略了頁(yè)巖氣藏吸附作用的影響，結(jié)果將會(huì)遠(yuǎn)低于其資源開發(fā)潛力；但若忽視了頁(yè)巖儲(chǔ)集層巖石物性和微孔隙裂縫的發(fā)育情況，則會(huì)高估其開發(fā)價(jià)值。 近些年來，頁(yè)巖氣工業(yè)在北美獲得了蓬勃的發(fā)展，使得國(guó)內(nèi)不少專家學(xué)者們意識(shí)到國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景及必要性。 2020年， Bello等人 [14]提出了 片狀基質(zhì)雙孔介質(zhì)非穩(wěn)態(tài)的滲流模型，并通過運(yùn)用不同的形狀因子方程，調(diào)整其參數(shù)，最終得到了不穩(wěn)定線性反應(yīng)，提出了適用于分析裂縫性頁(yè)巖氣藏不穩(wěn)定線性流動(dòng)特征矩形儲(chǔ)層雙孔介質(zhì)的模型。吸附氣體的解吸能力隨解吸時(shí)的時(shí)間、壓力及被吸附體積的不同而不同。在 1993年， Luffel， Hopkins和 Schettler[9]共同采用三種方法測(cè)量了頁(yè)巖氣基質(zhì)滲透率，包括：原有的氦測(cè)量方法，還引入了脈壓測(cè)試法和使用氦及甲烷的脫氣測(cè)試法，其測(cè)試結(jié)果表明，在較高的生產(chǎn)壓力下，多重微孔隙依然可以保持良好流通，因此，對(duì)于極低滲透率的儲(chǔ)層來說，基質(zhì)滲透率為常頁(yè)巖氣合理生產(chǎn)方式研究 3 數(shù) ，固定不變。然而由于脫氣實(shí)驗(yàn)的測(cè)量是基于氣體在基質(zhì)中的運(yùn)移而不是裂縫中的運(yùn)移，所以運(yùn)用脫氣測(cè)量方法測(cè)出的頁(yè)巖儲(chǔ)層的滲透率結(jié)果將產(chǎn)生很大的誤差。 1987年， Ozkan等人 [5]成功運(yùn)用層狀基質(zhì)模型分析了圓柱形封閉儲(chǔ)層區(qū)域定壓生產(chǎn)下的滲流特征。由于頁(yè)巖氣的成因和流入流出規(guī)律不同于常規(guī)天然氣，因此對(duì)其滲流機(jī)理及儲(chǔ)層物性的研究是很重要的。 同氣井產(chǎn)能相同，頁(yè)巖氣井產(chǎn)能也是一個(gè)生產(chǎn)能力參數(shù)，反映了油氣井受儲(chǔ)層地質(zhì)條件影響下的目前生產(chǎn)能力。目前美國(guó)已發(fā)現(xiàn)豐富的頁(yè)巖氣資源 ,擁有世界領(lǐng)先的勘探開發(fā)技術(shù) ,取得了豐富的成果 ,并已進(jìn)入頁(yè)巖氣開發(fā) 的快速發(fā)展階段。據(jù)研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，全球頁(yè)巖氣資源總量達(dá) 456 萬億方 ,相當(dāng)于另外兩種非常規(guī)能源（煤層氣和致密砂巖氣）資源量之和。 Percolation diffusion mechanics 。 本文的研究是對(duì)該區(qū)塊頁(yè)巖氣產(chǎn)能預(yù)測(cè)