巖溶地區(qū)頁巖氣鉆井平臺塔基變形機(jī)理及風(fēng)險控制研究成果摘要

項目通過已有塔基變形工程案例、取樣測試、收集資料基本查明巖溶地區(qū)鉆井平臺地基的地質(zhì)條件；對巖溶區(qū)工程地質(zhì)條件（特殊巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)等)、不良地質(zhì)現(xiàn)象（巖溶塌陷等)的研究、巖土體的動力特性進(jìn)行研究、對塔基變形機(jī)理進(jìn)行研究，并分類歸納。對不同類型鉆井平臺塔基變形，進(jìn)行防治對策研究，形成巖溶地區(qū)頁巖氣鉆井平臺勘查設(shè)計技術(shù)要求草案。研究監(jiān)測方法和監(jiān)測手段，形成塔基變形風(fēng)險控制技術(shù)體系。,項目通過已有塔基變形工程案例、取樣測試、收集資料基本查明巖溶地區(qū)鉆井平臺地基的地質(zhì)條件；對巖溶區(qū)工程地質(zhì)條件（特殊巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)等)、不良地質(zhì)現(xiàn)象（巖溶塌陷等)的研究、巖土體的動力特性進(jìn)行研究、對塔基變形機(jī)理進(jìn)行研究，并分類歸納。對不同類型鉆井平臺塔基變形，進(jìn)行防治對策研究，形成巖溶地區(qū)頁巖氣鉆井平臺勘查設(shè)計技術(shù)要求草案。研究監(jiān)測方法和監(jiān)測手段，形成塔基變形風(fēng)險控制技術(shù)體系。 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)散和流動機(jī)理研究，把握其地下運移的規(guī)律；建立新的頁巖氣計算模型，構(gòu)建多尺度、多重介質(zhì)方程，綜合考慮頁巖氣運移機(jī)理以及與巖石力學(xué)之間耦合作用;開發(fā)一套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的頁巖氣開采數(shù)值模擬器;運用數(shù)值模擬對國內(nèi)外典型頁巖氣區(qū)塊開采進(jìn)行產(chǎn)能預(yù)測與開發(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)。

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)上對頁巖氣的流動機(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驗室基礎(chǔ)上搭建了頁巖氣機(jī)理分析測試平臺，自行設(shè)計了頁巖氣高溫高壓等溫吸附儀、滲透率測試儀等裝置及用于校準(zhǔn)頁巖實驗的標(biāo)準(zhǔn)測試樣品。針對頁巖的超低滲透性，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)儲存于基質(zhì)和孔隙/裂縫中的頁巖氣的組成成分，提高了對頁巖氣產(chǎn)量來源的機(jī)理認(rèn)識；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，在實際頁巖氣井的測試中，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)的會議，并邀請了多名國內(nèi)外專家來做學(xué)術(shù)報告。本課題對認(rèn)識頁巖氣開發(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