頁巖氣開發(fā)機理、模擬及優(yōu)化研究

本課題在2013年至2016年期間進行了大量的文獻調(diào)研，在已有的工作基礎(chǔ)上對頁巖氣的流動機理和模型進行了全面總結(jié)，并據(jù)此建立了新的機理模型；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頁巖實驗的標準測試樣品。針對頁巖的超低滲透性，推導建立了考慮滑脫效應(yīng)和吸附擴散的新的頁巖氣滲流機理模型，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)量來源的機理認識；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較高的準確度。 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，研究人員積極進行學術(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)外專家來做學術(shù)報告。本課題對認識頁巖氣開發(fā)機理、幫助我國在頁巖氣領(lǐng)域追趕國際先進水平做出了貢獻。 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理比常規(guī)天然氣復雜得多，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、擴散和流動機理研究，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理以及與巖石力學之間耦合作用;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)塊開采進行產(chǎn)能預測與開發(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依據(jù)。

《礦井突水模擬及機理分析研究》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，并對充水途徑進行了論證?！兜V井突水模擬及機理分析研究》的研究重點在于煤礦突水機理的分析，運用MODFLOW軟件模擬突水過程。煤礦水害問題不僅嚴重影響礦山的正常生產(chǎn)，危及從業(yè)人員的人身安全，而且還對礦山所在地的生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響。因此，煤礦水害的治理和研究、恢復生態(tài)、水資源的合理利用課題，一直是生產(chǎn)單位和科研機構(gòu)關(guān)注的重點，也是多年來的難點問題。