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应用动态滑脱效应对致密气藏和页岩气藏进行产能分析 摘要 页岩气藏和一些致密气藏有复杂的、多种类型的孔隙尺寸分布，包括纳米级的空隙尺寸，通过这些孔道在多重机理流动作用下引起气体的运移。在1986年，Ertekin等人针对致密气藏开发了一种方法用来解释两种作用机理作用（压力差驱动和浓度差驱动）流动中视Klinkenberg气体滑脱因子不是一个常数，这一观点普遍适用于致密气藏。在本文中，我们拓展了页岩气藏的动态滑脱效应，因为我们认为在致密气藏中多重机械流能够发生。最近的研究已经证实页岩气藏有复杂的空隙结构，这可能包括了油母岩质中的纳米级孔隙，我们首先开发了一数值模型，用动态滑脱效应来解释在无机质和有机质骨架内的多重机械流。在这一表达式中能够解释油母岩质中的非稳定态解吸作用。接着我们使用数模进行了一系列的产能预测来粗略地证实在致密气藏中多种作用机理流动的原因。最后，我们通过改变拟变量改善了现代瞬时流量法来介绍动态滑脱和解吸效应，并证实了在模拟和实际例子中这一方法的实用性。因此本文最主要的贡献就是在储层中展现多重机械（非达西）流的现代瞬时流量法使用的论证。我们认为这一方法对从页岩气和致密气层中获得的产能数据的分析很有用。因为它真实地得到了在这类地层中流动的物理特性。 引言 非常规气藏特殊的储集和运移特征需要改善的了的常规油气工程方法来解释这些特殊性质。随着在北美低渗（致密）气藏和页岩气藏广泛成功地开发，于是迫切需要开发新技术来得到水力压裂和储层性质的定量评估以便油气田的开发。由于这些储层的超低渗特性，常规的试井（瞬时压力）分析不是实用的，因为这些方法需要长时间的关井才能得到定量结果。尽管试井设计与分析的替代方法正在研发之中（例如2007年地Barree）但石油工程师们越来越依赖于将瞬时流量分析法作为试井分析的替代方法。 应用常规瞬时流量分析法到超低渗储层的一个根本问题就是：目前的这些方法都是在假定是层流的情况下得到的，例如流动遵循达西定律。我们已经观测到页岩气藏孔隙尺寸分布广泛，包括在某些情况下与有机质关联的纳米级孔隙（例如2009年地Louck等）。王等人（2009年）鉴定了在页岩气中可能存在的四种孔隙介质：有机质、无机质、天然裂缝和由于水力压裂造成的孔隙空间。因此通过页岩基质的气体流动可能有望在一些大尺寸介质中以一些机械流的方式流动。Javadpour（2009年）提出在页岩气藏中能够发生如下机械流：平流、滑脱和扩散；他证实了表观气体渗透率的压力和温度、气体组分和孔隙尺寸相关性。更复杂的是：气体可能通过吸附作用储集在最佳的纳米级孔隙中。 我们的目标就是首先研发简单但是精确的方法来模仿页岩气藏中在不同尺寸介质中的运移，如图1所示，然后相应地改善瞬时流量分析技术。出于本文研究的这些目的，我们将只关注于在基质上（包括有机质）的机械运移。 图1 页岩气藏中孔隙尺寸对运移机理作用的影响说明。流动首先发生在井筒的大孔隙，接着稍好点的孔隙尺寸，包括在油母岩质中通过纳米级孔隙的分子运移。由Javadpour等人改进（2007年）。 本文中在致密气藏/页岩气藏中用于模拟基质运移而使用的这一方法应用了动态滑脱效应，正如Ertekin等人（1986年）提出的那样，用于模拟在较大的半微孔（孔隙直径在2-50纳米之间的）和大孔隙（孔隙直径大于50纳米的）中的多种机理作用流动，以及用来模拟在微孔隙大小（孔隙直径小于2纳米的）非稳定扩散。动态滑脱表明随着压力的下降表观气体渗透率在增大。首先我们提出了一种数学模型来体现这些过程（在微孔隙中的吸附作用），并说明用于模拟煤气层（CBM）储藏的商业模拟器是如何被用于解释动态滑脱效应的，我们也说明了现代瞬时流量分析技术是如何被改善以便来解释由于拟变量（压力和时间）的改变而引起的动态滑脱效应和解吸作用进而影响表观气体渗透率改变的。最后，我们在模拟和实际油气藏中测试了我们新的瞬时流量分析法。 理论 在某些致密气藏或页岩气藏中，由于气体分子在孔隙表面的滑脱，气体分子的平均自由通道可能类似于或稍大于平均有效岩石孔侯半径。这种滑脱造成了可能添加到粘性（达西）流的附加流动。滑脱会引起表观气体渗透率（）高于通过同一多孔介质的单向流测得的渗透率。历史上，Klinkenberg方法（1941年，Klinkenberg）已经通过使用气体滑脱因子将修正的气体渗透率应用到液体等效渗透率上： （1） 通过岩心数据绘制表观气体渗透率与平均压力倒数的关系曲线（在高压情况下，由于气体分子的平均自由通道很小，气体滑脱效应可忽略不计），通常能从实验上得到气体滑脱因子。Klinkenberg方法通常假定b是常数，尽管测得b是随着压力的增加而增大的。Kl