页岩气开发储层气相渗透率动态变化规律及控制机理

Dynamic variation of gas permeability in shale reservoir influences the production and extraction efficiency of shale gas, and has becoming a significant proposition for shale gas recovery. In this study, dynamic variation characteristics of the gas permeability during shale gas recovery will be revealed by a series of laboratory experiments. Furthermore, the type of the gas permeability variation will be summarized. By respectively analyzing the effects of effective stress, matrix shrinkage and gas slippage on the gas permeability change, the controlling mechanism of the three effects will be cleared. Combining with the effect of Knudsen diffusion, we will establish the model predicting the gas permeability variation during the primary gas flow state (including gas slippage flow, transition flow and free molecular flow). The relationship between the gas permeability variation and reservoir properties will be established by coupling shale stress-strain, pore-fracture system and material composition with the gas permeability variation. Based on that, we will reveal the identification pattern of the gas permeability variation. Research results will be useful for the favorable development area prediction and high-efficient extraction of shale gas.

页岩气开发储层气相渗透率动态变化影响页岩气产量及开采效率，已成为当前页岩气开发领域研究的热点和难点问题。本项目拟通过实验室模拟分析页岩气开采过程中气相渗透率动态变化规律，总结页岩气相渗透率变化类型。对有效应力、基质收缩、气体滑脱三个地质效应进行解耦分析，揭示三个地质效应对气体渗透率变化的控制作用及影响程度。综合考虑克努森扩散的影响，建立页岩气主要流态（滑脱流、过渡流和自由分子流）下页岩气相渗透率动态变化的预测模型。通过对页岩应力-应变、孔-裂隙系统、物质组成与气相渗透率变化的耦合关系分析，建立页岩气相渗透率变化与储层特性之间的联系，从而揭示页岩气相透率变化类型判别模式。研究成果为页岩气的有利开发区预测以及高效开采提供理论支撑。

页岩气开发储层气相渗透率动态变化影响页岩气产量及开采效率，已成为当前页岩气开发领域研究的热点和难点问题。本项目拟通过实验室模拟分析页岩气开采过程中气相渗透率动态变化规律，总结页岩气相渗透率变化类型。对有效应力、基质收缩、气体滑脱三个地质效应进行解耦分析，揭示三个地质效应对气体渗透率变化的控制作用及影响程度。综合考虑克努森扩散的影响，建立页岩气主要流态（滑脱流、过渡流和自由分子流）下页岩气相渗透率动态变化的预测模型。通过对页岩应力-应变、孔-裂隙系统、物质组成与气相渗透率变化的耦合关系分析，建立页岩气相渗透率变化与储层特性之间的联系，从而揭示页岩气相透率变化类型判别模式。通过本项目的研究，揭示了页岩气相渗透率动态变化规律及变化类型；阐明了有效应力、基质收缩和气体滑脱对不同类型页岩气相渗透率变化的控制作用，在此基础上建立了考虑三效应（有效应力、基质收缩、气体滑脱）的页岩气相渗透率动态变化预测模型。考虑努森扩散作用，建立了滑脱-自由分子流态下页岩气相渗透率变化的预测模型。基于多种测试分析技术，综合评价了页岩的骨架组成、微观结构等基本特征，揭示了页岩有机质类型、有机/无机孔隙发育特征，建立了页岩孔-裂隙系统划分方案和储层分类方法。构建了页岩气动态渗流的定量评价方法，进而分析了页岩物质组成、物性、孔喉微观结构对页岩气动态渗流的控制作用。通过应力应变-渗透性耦合实验，分析了页岩应变过程中裂纹扩展规律及渗透性变化特征，揭示了页岩应力应变-渗透性耦合关系。最后，明确了页岩气开发有利储层类型。