頁巖氣開發(fā)機(jī)理、模擬及優(yōu)化研究

本課題在2013年至2016年期間進(jìn)行了大量的文獻(xiàn)調(diào)研，在已有的工作基礎(chǔ)上對(duì)頁巖氣的流動(dòng)機(jī)理和模型進(jìn)行了全面總結(jié)，并據(jù)此建立了新的機(jī)理模型；在已有的油藏巖芯實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)上搭建了頁巖氣機(jī)理分析測(cè)試平臺(tái)，自行設(shè)計(jì)了頁巖氣高溫高壓等溫吸附儀、滲透率測(cè)試儀等裝置及用于校準(zhǔn)頁巖實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣品。針對(duì)頁巖的超低滲透性，推導(dǎo)建立了考慮滑脫效應(yīng)和吸附擴(kuò)散的新的頁巖氣滲流機(jī)理模型，并分析其對(duì)產(chǎn)量的影響；通過建立類組分模型和數(shù)值模擬，定量分析了分別以吸附態(tài)和自由態(tài)儲(chǔ)存于基質(zhì)和孔隙/裂縫中的頁巖氣的組成成分，提高了對(duì)頁巖氣產(chǎn)量來源的機(jī)理認(rèn)識(shí)；建立和完善了具有自主產(chǎn)權(quán)的頁巖氣開發(fā)的數(shù)值模擬器UNCONG，模擬器較好地解決了頁巖氣模型中裂縫系統(tǒng)、Knudsen擴(kuò)散和巖石變形的模擬；在UNCONG的基礎(chǔ)上建立了基于集合的歷史擬合和優(yōu)化流程，在實(shí)際頁巖氣井的測(cè)試中，該歷史擬合方法可以到達(dá)較高的準(zhǔn)確度。 課題培養(yǎng)了5名博士，發(fā)表了20多篇SCI論文，部分研究成果形成了軟件。課題實(shí)施期間，研究人員積極進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，參與了大量國內(nèi)外頁巖氣相關(guān)的會(huì)議，并邀請(qǐng)了多名國內(nèi)外專家來做學(xué)術(shù)報(bào)告。本課題對(duì)認(rèn)識(shí)頁巖氣開發(fā)機(jī)理、幫助我國在頁巖氣領(lǐng)域追趕國際先進(jìn)水平做出了貢獻(xiàn)。 2100433B

頁巖氣作為一種新型的非常規(guī)天然氣資源，開發(fā)潛力巨大。但我國頁巖氣的開發(fā)剛剛起步，在適合我國具體情況的頁巖氣開發(fā)機(jī)理及流動(dòng)模擬研究方面尚未形成一套完整有效的理論和方法。頁巖顯著特點(diǎn)是低孔隙度、低滲透率，頁巖氣在開發(fā)過程中涉及的流體運(yùn)移機(jī)理比常規(guī)天然氣復(fù)雜得多，開發(fā)難度更大。.本項(xiàng)目將開展頁巖氣在不同尺度的孔隙和裂縫所組成的多重介質(zhì)中的吸附、擴(kuò)散和流動(dòng)機(jī)理研究，把握其地下運(yùn)移的規(guī)律；建立新的頁巖氣計(jì)算模型，構(gòu)建多尺度、多重介質(zhì)方程，綜合考慮頁巖氣運(yùn)移機(jī)理以及與巖石力學(xué)之間耦合作用;開發(fā)一套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的頁巖氣開采數(shù)值模擬器;運(yùn)用數(shù)值模擬對(duì)國內(nèi)外典型頁巖氣區(qū)塊開采進(jìn)行產(chǎn)能預(yù)測(cè)與開發(fā)方案的優(yōu)化，從而為我國頁巖氣開發(fā)方案的確定提供科學(xué)依據(jù)。

《礦井突水模擬及機(jī)理分析研究》較系統(tǒng)地研究了石壕地區(qū)的水文地質(zhì)情況，分類研究了煤礦的突水情況，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多種方法相結(jié)合判別了突水水源，并對(duì)充水途徑進(jìn)行了論證。《礦井突水模擬及機(jī)理分析研究》的研究重點(diǎn)在于煤礦突水機(jī)理的分析，運(yùn)用MODFLOW軟件模擬突水過程。煤礦水害問題不僅嚴(yán)重影響礦山的正常生產(chǎn)，危及從業(yè)人員的人身安全，而且還對(duì)礦山所在地的生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。因此，煤礦水害的治理和研究、恢復(fù)生態(tài)、水資源的合理利用課題，一直是生產(chǎn)單位和科研機(jī)構(gòu)關(guān)注的重點(diǎn)，也是多年來的難點(diǎn)問題。