●序i
前言iii
章緒論1
1.1頁岩氣概念及聚集機理1
1.1.1頁岩1
1.1.2頁岩氣3
1.1.3頁岩氣聚集機理4
1.2世界頁岩氣勘探開發歷程5
1.2.1美國6
1.2.2加拿大6
1.2.3中國7
1.2.4其他地區8
1.3中國頁岩氣及頁岩氣藏特征9
1.3.1頁岩氣特征9
1.3.2頁岩氣藏特征10
1.3.3四川盆地頁岩氣藏地質特征14
1.4頁岩壓裂技術發展歷程41
1.4.1國外頁岩壓裂技術發展歷程41
1.4.2我國頁岩壓裂技術發展歷程42
1.5頁岩氣水平井體積壓裂機理及返排研究現狀46
1.5.1頁岩氣水平井多簇競爭起裂與縫網擴展46
1.5.2頁岩壓裂液水化作用機理49
1.5.3頁岩儲層壓裂液自吸—返排機理50
1.5.4頁岩儲層動態表觀滲透率研究51
1.5.5頁岩氣水平井體積壓裂滲流規律研究54
1.5.6頁岩氣水平井體積壓裂返排制度優化57
參考文獻60
第2章頁岩力學特征及多簇競爭起裂研究66
2.1頁岩微觀結構及岩石力學特征66
2.1.1頁岩微觀損傷及岩石力學實驗66
2.1.2岩心礦物組成及分析69
2.1.3頁岩微觀損傷機理74
2.1.4頁岩試樣孔滲變化規律77
2.1.5頁岩力學特征及破壞模式80
2.2頁岩氣水平井多簇裂縫競爭起裂研究84
2.2.1頁岩氣水平井滲流-應力耦合起裂模型85
2.2.2頁岩氣水平井分段多簇裂縫競爭起裂研究113
2.2.3裂縫擴展準則125
2.2.4模型求解方法126
2.2.5模型驗證127
參考文獻131
第3章頁岩氣水平井多簇射孔競爭起裂與擴展應用133
3.1多簇射孔競爭起裂與均衡擴展研究應用133
3.1.1多簇射孔競爭起裂主控因素及機制134
3.1.2頁岩氣水平井多簇射孔壓裂均衡擴展調控153
3.2頁岩氣水平井改進交替壓裂縫網調控應用157
3.2.1改進交替壓裂提高縫網復雜程度157
3.2.2頁岩氣水平井改進交替壓裂應用實例161
參考文獻174
第4章壓裂液與頁岩作用機理176
4.1頁岩黏土礦物水化機理研究176
4.1.1伊利石/蒙脫石體積膨脹特征177
4.1.2伊利石/蒙脫石膨脹應力特征178
4.1.3伊利石/蒙脫石表面吸附水狀態181
4.1.4實驗小結182
4.2頁岩水化前後微觀表征183
4.2.1電鏡掃描實驗研究183
4.2.2孔隙結構壓汞實驗研究188
4.2.3氮氣吸附實驗研究194
4.2.4實驗結果194
4.2.5實驗小結200
4.3頁岩水化微觀機理研究201
4.3.1微觀結構對黏土礦物水化特征的影響201
4.3.2黏土水化對頁岩微觀結構影響機理205
4.3.3實驗小結209
4.4壓裂液與頁岩作用後性質演化特征210
4.4.1頁岩潤濕性變化特征210
4.4.2壓裂液礦化度特征變化216
4.4.3壓裂液表面張力特征222
參考文獻224
第5章頁岩儲層自吸及返排規律研究226
5.1頁岩儲層強制自吸-返排模型226
5.1.1毛細管水相流動方程226
5.1.2頁岩毛細管自吸-返排模型232
5.1.3頁岩儲層自吸影響因素233
5.1.4頁岩儲層返排影響因素236
5.2頁岩儲層返排液表觀滲透率模型238
5.2.1分形基本理論239
5.2.2頁岩儲層返排流量方程241
5.2.3返排液表觀滲透率模型242
5.2.4滲透率液相影響因素分析246
5.3頁岩儲層返排氣水兩相滲透率模型248
5.3.1氣水兩相滲透率模型248
5.3.2模型可靠性驗證255
5.3.3影響因素分析257
參考文獻261
第6章頁岩儲層動態表觀滲透率研究2
6.1頁岩氣多尺度運移機理2
6.1.1頁岩氣賦存特征2
6.1.2頁岩氣多重運移機制265
6.2頁岩納米孔表觀滲透率模型274
6.2.1有機質表觀滲透率模型275
6.2.2無機質表觀滲透率模型275
6.2.3頁岩毛細管孔徑修正276
6.2.4模型驗證及影響因素分析280
6.3頁岩基質表觀滲透率模型286
6.3.1表觀滲透率模型286
6.3.2模型驗證287
6.3.3影響因素分析292
頁岩復雜縫網表觀滲透率模型298
.1復雜縫網裂縫基本參數獲取298
.2單裂縫應力敏感滲透率計算模型301
.3頁岩復雜縫網表觀滲透率模型306
.4模型驗證及影響因素分析308
參考文獻321
第7章頁岩氣水平井體積壓裂滲流規律研究324
7.1壓裂水平井物理模型324
7.2封閉箱型氣藏點源函數325
7.2.1無限大地層點源函數325
7.2.2無限大地層線源函數326
7.2.3封閉邊界線源函數327
7.2.4封閉邊界箱形氣藏點源函數329
7.3頁岩氣藏基質滲流模型329
7.4頁岩氣藏縫網流動模型332
7.4.1氣相流動模型333
7.4.2水相流動模型335
7.4.3輔助方程336
7.5頁岩氣藏壓裂水平井非穩態滲流模型336
7.5.1瞬態滲流模型336
7.5.2非穩態滲流模型339
7.5.3模型求解342
7.6模型驗證與應用346
7.6.1模型對比與驗證346
7.6.2模型應用348
參考文獻3
第8章頁岩氣壓裂水平井支撐劑回流規律研究365
8.1支撐劑回流及控制機理365
8.1.1支撐劑回流機理365
8.1.2支撐劑回流的危害365
8.1.3纖維穩砂控制機理366
8.2壓裂井支撐劑回流力學分析366
8.2.1基本假設366
8.2.2支撐劑回流力學模型分析367
8.2.3壓裂井射孔孔眼處支撐劑拱破壞準則375
8.3頁岩氣返排裂縫中流體高速流動模型377
8.3.1裂縫中流體流動方程377
8.3.2支撐劑回流臨界流速計算模型380
8.3.3支撐劑回流臨界產量計算模型381
8.4壓裂井支撐劑回流影響因素分析381
8.4.1基本參數381
8.4.2模型驗證382
8.4.3影響因素分析385
8.5本章小結389
參考文獻389
第9章頁岩氣水平井體積壓裂返排制度優化390
9.1頁岩氣井氣液兩相流井筒壓降模型390
9.1.1水平段壓降計算模型390
9.1.2斜段壓降計算模型405
9.1.3垂直段壓降計算模型412
9.1.4水平井返排井筒積液判斷模型419
9.1.5攜液臨界流量計算模型419
9.1.6實例分析421
9.2頁岩氣水平井體積壓裂返排制度優化軟件424
9.2.1井口油嘴節流模型424
9.2.2返排制度實時調整優化軟件427
9.3頁岩氣水平井體積壓裂返排制度實例429
9.3.1寧H5-5井返排制度優化設計430
9.3.2威204H12-1井返排制度優化設計435
參考文獻446
