国外页岩气渗流理论探索研究介绍

页岩气勘探综述通过学习调研，使我们对页岩气的成藏机理、地质特点、储层评价等方面有了一定的了解，对页岩气勘探开发的前景有进一步认识，对非常规油气勘探增强了信心。

页岩气大部分位于泥页岩或高碳泥页岩中，以吸附、游离状态为主要存在方式聚集的天然气。

在页岩气藏中，天然气也存在于页岩夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，甚至砂岩地层中，页岩气藏是天然气生成后在源岩内或短距离运移就近聚集的结果，它与常规天然气藏最明显的区别是“自生自储”。

一、国内外页岩气勘探开发的情况根据有关资料介绍：全球页岩气资源量很丰富，预计达456.24×1012ｍ3，主要分布在北美、中亚、中国、中东北非和前苏联。

美国的页岩气资源量达14.2×102ｍ3－19.8×102ｍ3。

目前已对多个含气盆地进行商业性开采，页岩气的产量超过了200×108ｍ3，占美国天然气产量的3%。

加拿大紧随美国之后积极开展了页岩气的勘探开发试验。

页岩气的研究勘探开发最早始于美国，1821年，美国就打了第一口具有工业性的页岩天然气井，该井井深8米，由于产气量少，没有引起人们重视。

到1926年，东肯塔基和西弗吉尼亚盆系页岩气田的发现，到20世纪70年代美国能源部才发起并实施对页岩气的研究与开发。

页岩气的产量从1979年－1999年净增7倍。

研究的重要进展是认识到页岩气的吸附作用机理，使页岩气的储量和产量得以大幅度提高。

到2005年美国页岩气的产量占天然气总产量的45%。

美国页岩气主要来之于中－古生界地层中，目前勘探开发的区域正由东北部地区的12个盆地向中西部地区的盆地拓展。

据有关研究部门介绍：我国页岩气资源也十分丰富，预计资源量达100×1012ｍ3，约为常规天然气源资量的两倍。

在我国四川盆地、中下扬子、吐哈等盆地页岩十分发育，最大厚度达1400米，这些地区的页岩都具有页岩气成藏的基本条件，勘探开发的潜力很大。

我国的页岩气勘探开发研究刚起步。

国内外页岩气研究进展摘要：页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。

从某种意义来说,页岩气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果。

在目前的经济技术条件下, 页岩气是天然气工业化勘探的重要领域和目标。

美国页岩气勘探的巨大成功,极大地鼓舞了在世界范围内的类似页岩层序中寻找天然气资源的勘探热情，已成为全球油气资源勘探开发的新亮点，正在我国油气资源领域孕育着新的重大突破。

关键词：页岩气勘探资源现状1 国内外页岩气勘探开发概况据Rogner（1997）估计，全球页岩气资源量为456.24×1012m3，主要分布于北美、中亚、中国、拉美、中东、北非和前苏联，其中约40%将是可采出的，即世界页岩气可采资源量为180×1012m3。

按2008年的世界天然气产量计算，仅全球页岩气资源就可以生产60年。

1.1 北美地区以北美加拿大为例：加拿大页岩气资源分布广、层位多,预测页岩气资源量超过28.3×1012m3,其中加拿大西部不列颠哥伦比亚地区的白垩系、侏罗系、三叠系和泥盆系的页岩气资源量约7.1×1012 m3。

目前,已有多家油气生产商在加拿大西部地区进行页岩气开发试验,2007年该区页岩气产量约8.5×108 m3,其中3口水平井日产量较高(9.9×104~14.2×104 m3)。

然而，美国的页岩气主要发现于中-新生代（D-K) 地层中，其页岩气广泛的商业性开采直到1980年实施了非常规燃料免税政策以后，特别是1981年Mitchell 能源公司在得克萨斯州北部Fort Worth盆地Barnett页岩钻探了第一口页岩气井后，再一次引起了人们对页岩气的兴趣。

先后继续对页岩气投入了开发，产量如图1-1所示：2006年，美国页岩气井增至40000余口，页岩气产量达到311×108 m3，占全国天然气总产量的 5.9%，至2007年,美国页岩气产气盆地已有密歇根盆地(Antrim页岩)、阿帕拉契亚盆地(Ohio、Marcellus页岩)、伊利诺伊盆地(New Albany 页岩)、沃斯堡盆地(Barnett页岩)和圣胡安盆地(Lewis页岩)、俄克拉河玛盆地(Woodford页岩)、阿科马盆地(Fayetteville页岩)、威利斯顿盆地(Bakken页岩)等20余个盆地。

国内外页岩气研究进展摘要：页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。

从某种意义来说,页岩气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果。

在目前的经济技术条件下, 页岩气是天然气工业化勘探的重要领域和目标。

美国页岩气勘探的巨大成功,极大地鼓舞了在世界范围内的类似页岩层序中寻找天然气资源的勘探热情，已成为全球油气资源勘探开发的新亮点，正在我国油气资源领域孕育着新的重大突破。

关键词：页岩气勘探资源现状1 国内外页岩气勘探开发概况据Rogner（1997）估计，全球页岩气资源量为456.24×1012m3，主要分布于北美、中亚、中国、拉美、中东、北非和前苏联，其中约40%将是可采出的，即世界页岩气可采资源量为180×1012m3。

按2008年的世界天然气产量计算，仅全球页岩气资源就可以生产60年。

1.1 北美地区以北美加拿大为例：加拿大页岩气资源分布广、层位多,预测页岩气资源量超过28.3×1012m3,其中加拿大西部不列颠哥伦比亚地区的白垩系、侏罗系、三叠系和泥盆系的页岩气资源量约7.1×1012 m3。

目前,已有多家油气生产商在加拿大西部地区进行页岩气开发试验,2007年该区页岩气产量约8.5×108 m3,其中3口水平井日产量较高(9.9×104~14.2×104 m3)。

然而，美国的页岩气主要发现于中-新生代（D-K) 地层中，其页岩气广泛的商业性开采直到1980年实施了非常规燃料免税政策以后，特别是1981年Mitchell 能源公司在得克萨斯州北部Fort Worth盆地Barnett页岩钻探了第一口页岩气井后，再一次引起了人们对页岩气的兴趣。

先后继续对页岩气投入了开发，产量如图1-1所示：2006年，美国页岩气井增至40000余口，页岩气产量达到311×108 m3，占全国天然气总产量的 5.9%，至2007年,美国页岩气产气盆地已有密歇根盆地(Antrim页岩)、阿帕拉契亚盆地(Ohio、Marcellus页岩)、伊利诺伊盆地(New Albany 页岩)、沃斯堡盆地(Barnett页岩)和圣胡安盆地(Lewis页岩)、俄克拉河玛盆地(Woodford页岩)、阿科马盆地(Fayetteville页岩)、威利斯顿盆地(Bakken页岩)等20余个盆地。

页岩气藏渗流及数值模拟研究一、本文概述Overview of this article页岩气藏作为一种重要的非常规天然气资源，近年来在全球范围内受到了广泛的关注和研究。

由于其储层特性复杂，开发难度大，渗流规律及数值模拟研究成为了页岩气藏开发的关键问题。

本文旨在深入探讨页岩气藏的渗流特性，建立相应的数值模拟模型，为页岩气藏的合理开发提供理论支持和技术指导。

Shale gas reservoirs, as an important unconventional natural gas resource, have received widespread attention and research worldwide in recent years. Due to the complex reservoir characteristics and high development difficulty, the study of seepage laws and numerical simulation has become a key issue in the development of shale gas reservoirs. This article aims to deeply explore the permeability characteristics of shale gas reservoirs, establish corresponding numerical simulation models, and provide theoretical support and technical guidance for the rational development of shale gasreservoirs.本文首先将对页岩气藏的地质特征和渗流特性进行概述，包括页岩储层的岩石学特征、孔渗结构、渗流机制等。

页岩气藏气体流动机理及数值模拟研究页岩气是一种以页岩为主要储层的天然气资源，由于其在储层中的特殊性质，其流动机理和数值模拟研究对于有效开发和利用页岩气具有重要意义。

在页岩气藏中，气体流动的机理主要包括渗流机理和吸附机理。

渗流机理是指气体在页岩储层中的渗流过程，主要受到渗透率、孔隙度和渗透率分布等因素的影响。

吸附机理是指气体在页岩储层中与页岩表面发生吸附作用，主要受到吸附等温线和吸附解吸速率等因素的影响。

为了研究页岩气藏中气体的流动机理，数值模拟成为一种重要的研究手段。

数值模拟可以通过建立数学模型和计算方法，模拟气体在页岩储层中的流动过程，对气体的渗流和吸附行为进行定量描述。

数值模拟可以通过改变渗透率、孔隙度和吸附等温线等参数，研究它们对气体流动的影响，从而为页岩气藏的开发和利用提供科学依据。

在数值模拟研究中，常用的方法包括有限差分法、有限元法和边界元法等。

这些方法可以通过离散化储层模型，将连续的流动方程转化为离散的代数方程，然后通过迭代求解，得到气体在储层中的流动状态。

数值模拟可以通过改变模型的边界条件和参数，模拟不同的开发方案和条件，评估其对气体产量和开发效果的影响。

然而，数值模拟研究也存在一些挑战和限制。

首先，页岩气藏储层复杂多变，储层参数的确定和模型的建立存在一定的不确定性。

其次，数值模拟需要大量的计算资源和时间，对计算机性能和算法效率提出了较高的要求。

此外，数值模拟结果的可靠性和准确性也需要通过与实际生产数据和实验结果进行验证。

尽管存在一些挑战，但数值模拟研究对于页岩气藏的开发和利用具有重要意义。

通过数值模拟，可以评估不同的开发方案和条件对气体产量和开发效果的影响，优化开发策略，降低开发成本。

此外，数值模拟还可以预测页岩气藏的产量潜力和剩余资源，为储量评价和资源管理提供科学依据。

页岩气藏气体流动机理和数值模拟研究对于有效开发和利用页岩气具有重要意义。

通过研究气体在页岩储层中的渗流和吸附行为，可以揭示气体流动的机理，为开发策略的制定和优化提供依据。

第13卷第2期重庆科技学院学报（自然科学版）2011年4月收稿日期：2010-11-29基金项目：国家重大专项（2008ZX05022-005）作者简介：胡进科（1985-），男，四川合江人，西南石油大学在读硕士研究生，研究方向为页岩气储层保护理论与技术、欠平衡钻完井。

页岩是一种渗透率极低的沉积岩，通常被认为是油气运移的天然遮挡。

在含气油页岩中，天然气产自其中，页岩既是气源岩，又是储层。

天然气可以储存在页岩岩石颗粒之间的孔隙空间或裂缝中，也可以吸附在页岩中有机物的表面上。

我国页岩气勘探开发起步较晚，尚有待进一步发展完善。

美国是世界上勘探开发页岩气最成功的国家。

在此我们对国外页岩气勘探开发现状进行分析，以资借鉴。

1资源量概况从全球范围来看，页岩气拥有巨大的资源量。

据统计，全世界的页岩气资源量约为456.24×1012m 3，相当于致密砂岩气和煤层气资源量的总和，具有很大的开发潜力，是一种非常重要的非常规资源[1]。

页岩气资源量占3种非常规天然气（煤层气、致密砂岩气、页岩气）总资源量的50%左右，主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非、拉丁美洲、前苏联等地区，与常规天然气相当。

页岩气的资源潜力甚至还可能明显大于常规天然气。

世界各地区非常规天然气分布和资源量情况如表1和图1所示，图1中1tcf=2.8317×1010m 3。

2勘探开发情况2.1勘探勘探方面主要采用地震勘探技术。

高分辨率三维地震技术有助于准确认识复杂构造、储层非均质国外页岩气勘探开发综述胡进科李皋1陈文可2姚远3蒋延娜4（1.西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都610500；2.中石化江苏油田钻井处泥浆公司，扬州225263；3.中石化胜利油田钻井泥浆公司，东营257064；4.中石化西南石油局地质录井公司，绵阳621605)摘要：美国是世界上勘探开发页岩气最成功的国家，主要采用水平井+水力压裂进行开发。

页岩气国内外研究现状及存在问题前言页岩气是当今油气藏勘探的前沿领域，也是新近石油地质研究的热门课题。

有的学者甚至用“炙手可热”来形容目前美国页岩气的勘探开发热潮。

美国页岩气的勘探与开发已完全商业化运作，其勘探开发技术处于绝对领先地位，除加拿大外，中国及其他国家才刚刚起步，下面简单回顾一下美国页岩气历史，美国第一口商业性页岩气井是由WiliamHart于1825年在纽约弗雷多尼亚开钻，这也是世界上第一口商业性页岩气井，位于泥盆纪页岩中，1970年代晚期至1980年代早期，美国开始实施页岩气工程（EGSP），开始了大量的地质评价工作和钻探工作，1981年，Barnett页岩第一口发现井开钻，并注入CO2、N2聚合物流体，1991年，在Barnett页岩中钻探第一口水平井，1997年，聚合物注入持续减少，而首次采用水力压裂造缝，1998年Devon能源公司在特克萨斯东部试用压裂技术，2001年首次运用微震作构造裂缝图，2003年，Barnett页岩页岩气获得成功，这得益于水平钻井和压裂技术。

2003年，实施了穿过Marcellus 页岩至志留系地层的钻探，未取得有效成果，但表明Marcellus很有希望，果然在2004年，Marcellus页岩取得圆满成功，美国页岩气产量快速增长。

据分析中国页岩气具有良好的勘探前景,中国对页岩气的勘探研究也在逐步展开。

在四川、鄂尔多斯、渤海湾、松辽、江汉、吐哈、塔里木和准噶尔等盆地均有页岩气成藏的地质条件。

随着我国国民经济的快速发展，对石油天然气的需求日益增长，据专家估计，以我国目前的经济发展态势，10年后我国对油气的年消费将由目前的4亿多吨增加到6--8亿吨，油气进口的大幅提高存在诸多风险，因此，要做好立足国内的充分准备，而依靠常规油气藏的勘探难以满足需求，非常规油气特别是煤层气、页岩气的勘探将会日益重要，2009年美国的页岩气产量已经突破1000亿方，极大地增加了我国寻找页岩气的信心。

页岩气跨尺度渗流模型及其应用研究以页岩气跨尺度渗流模型及其应用研究为题，本文将探讨页岩气的渗流模型以及其在不同尺度下的应用。

第一部分：引言页岩气作为一种非常重要的非常规天然气资源，在能源领域具有巨大的潜力。

然而，由于页岩气储层的复杂性和渗流机理的不确定性，有效开发和生产页岩气仍然面临着很多挑战。

因此，建立准确的跨尺度渗流模型，并应用于页岩气的开发和生产中具有重要的意义。

第二部分：页岩气渗流模型页岩气渗流模型是研究页岩气储层渗流行为的关键工具。

基于渗流理论和实验数据，研究者们提出了各种各样的模型来描述页岩气在储层中的流动特性。

其中，最常用的模型是双渗流模型和多孔介质模型。

双渗流模型通过将页岩气储层划分为裂缝和母岩两个渗流区域，分别考虑了裂缝和母岩的渗流特性。

而多孔介质模型则将页岩气储层看作是一个均质多孔介质，通过介质参数的确定来描述渗流行为。

这些模型在解释页岩气储层的渗流机制和预测页岩气产能方面发挥了重要作用。

第三部分：页岩气跨尺度渗流模型的应用在页岩气开发和生产中，除了需要建立准确的渗流模型外，还需要考虑不同尺度下的渗流特性。

从微观尺度来看，页岩气储层是由纳米级孔隙和裂缝组成的复杂多孔介质。

通过分子模拟和纳米尺度实验，可以揭示页岩气在纳米级孔隙中的渗流行为。

从介观尺度来看，页岩气储层是由微米级孔隙和裂缝组成的多孔介质。

通过扫描电镜和气体吸附实验，可以研究页岩气在微米级孔隙中的渗流行为。

从宏观尺度来看，页岩气储层是由毫米级裂缝和孔隙组成的多孔介质。

通过压力测试和产能试井，可以评估页岩气储层的渗流能力和产能。

第四部分：页岩气跨尺度渗流模型的应用案例以某页岩气储层为例，本文介绍了在不同尺度下应用的页岩气跨尺度渗流模型。

首先，通过纳米尺度的分子模拟和实验，研究了页岩气在纳米级孔隙中的渗流特性。

然后，通过微米尺度的扫描电镜和气体吸附实验，揭示了页岩气在微米级孔隙中的渗流行为。

最后，通过宏观尺度的压力测试和产能试井，评估了页岩气储层的渗流能力和产能。

国外页岩气勘探开发技术作者：敏锐来源：《石油知识》 2018年第5期敏锐页岩气的勘探方法多种多样，多学科综合勘探是主流发展方向。

微地震压裂监测技术这是近年来在低渗透油气藏压裂改造领域中的一项重要新技术。

该项技术通过在临井中的检波器来监测相对应的压裂井在压裂过程中诱发的微地震波，来描述压裂过程中裂缝生长的几何形状和空间展布。

它能实时提供压裂施工产生裂隙的高度、长度和方位角，利用这些信息可以优化压裂设计、优化井网或其他油田开发措施，从而提高采收率。

国外已将微地震监测技术视为确定水力压裂裂缝方位和形状的一种重要的实用方法。

三维地震技术有助于准确认识复杂构造、储层非均质性和裂缝发育带，可以提高探井(或开发井)的成功率，裂缝的存在会引起地震反射特征的改变，往往裂缝存在的区域也是页岩气高产区域，应用高分辨率三维地震可以识别裂缝，主要利用属性（比如曲率、相干）及方位AVO识别裂缝。

微地震监测是一种主要用于油气田开发的新的地震方法，可以在水力压裂过程中对裂缝进行实时监测，进而优化压裂设计，已经成为页岩气开发的关键技术。

水平井技术页岩气开发中主要使用垂直井和水平井。

2002 年以前，垂直井是美国页岩气开发的主要井型。

在2002 年Devon 能源公司在Barnett页岩的7 口试验水平井取得了巨大成功后，美国页岩气的开采才大力推广水平井，水平井已然成为页岩气生产开发的主要钻井方式。

而垂直井主要用来提供储层特征、钻井、压裂参数。

水平井的成本虽然比垂直井高1～2倍，但其产量却是垂直井3倍多。

水平钻井取得成功的关键是有效的井身设计，这利于节约完井和管理成本。

钻井作业采用泥浆系统、井下钻具以及定向设备等常规钻井技术。

通常，水平段越长，最终采收率和初始开采速度就会得到越大的提高。

完井技术完井过程既要提高储层渗透率，又要避免储层损害，这直接关系到页岩气的采收率。

页岩气井通常采用泡沫水泥固井技术。

泡沫水泥具有浆体稳定、密度低、渗透率低、失水小、抗拉强度高等特点，因此泡沫水泥有良好的防窜效果，能解决低压易漏长封固段复杂井的固井问题，而且水泥侵入距离短，可以减小储层损害。

页岩气国内外研究现状及存在问题前言页岩气是当今油气藏勘探的前沿领域，也是新近石油地质研究的热门课题。

有的学者甚至用“炙手可热”来形容目前美国页岩气的勘探开发热潮。

美国页岩气的勘探与开发已完全商业化运作，其勘探开发技术处于绝对领先地位，除加拿大外，中国及其他国家才刚刚起步，下面简单回顾一下美国页岩气历史，美国第一口商业性页岩气井是由WiliamHart于1825年在纽约弗雷多尼亚开钻，这也是世界上第一口商业性页岩气井，位于泥盆纪页岩中，1970年代晚期至1980年代早期，美国开始实施页岩气工程（EGSP），开始了大量的地质评价工作和钻探工作，1981年，Barnett页岩第一口发现井开钻，并注入CO2、N2聚合物流体，1991年，在Barnett页岩中钻探第一口水平井，1997年，聚合物注入持续减少，而首次采用水力压裂造缝，1998年Devon能源公司在特克萨斯东部试用压裂技术，2001年首次运用微震作构造裂缝图，2003年，Barnett页岩页岩气获得成功，这得益于水平钻井和压裂技术。

2003年，实施了穿过Marcellus 页岩至志留系地层的钻探，未取得有效成果，但表明Marcellus很有希望，果然在2004年，Marcellus页岩取得圆满成功，美国页岩气产量快速增长。

据分析中国页岩气具有良好的勘探前景,中国对页岩气的勘探研究也在逐步展开。

在四川、鄂尔多斯、渤海湾、松辽、江汉、吐哈、塔里木和准噶尔等盆地均有页岩气成藏的地质条件。

随着我国国民经济的快速发展，对石油天然气的需求日益增长，据专家估计，以我国目前的经济发展态势，10年后我国对油气的年消费将由目前的4亿多吨增加到6--8亿吨，油气进口的大幅提高存在诸多风险，因此，要做好立足国内的充分准备，而依靠常规油气藏的勘探难以满足需求，非常规油气特别是煤层气、页岩气的勘探将会日益重要，2009年美国的页岩气产量已经突破1000亿方，极大地增加了我国寻找页岩气的信心。

页岩气储层多级压裂水平井非线性渗流理论研究一、本文概述本文旨在深入研究和探讨页岩气储层多级压裂水平井的非线性渗流理论。

随着全球能源需求的持续增长，页岩气作为一种重要的清洁能源，其开发和利用受到了广泛关注。

然而，页岩气储层具有低孔、低渗、非均质性强等特点，使得其开发面临诸多挑战。

因此，研究页岩气储层的多级压裂水平井非线性渗流理论，对于提高页岩气开采效率、降低开采成本、实现页岩气资源的可持续利用具有重要的理论和实践意义。

本文首先对页岩气储层的基本特性进行概述，包括其地质特征、储层物性、渗流特性等。

然后，详细介绍多级压裂水平井的基本原理和技术特点，包括压裂设计、裂缝扩展、裂缝网络形成等过程。

在此基础上，重点研究非线性渗流理论在页岩气储层多级压裂水平井中的应用，包括渗流模型的建立、求解方法的选择、渗流规律的揭示等。

本文还将探讨非线性渗流理论在页岩气储层多级压裂水平井中的实际应用，包括渗流模拟、产能预测、优化决策等方面。

通过实际案例的分析和模拟，验证非线性渗流理论的有效性和可靠性，为页岩气储层的开发提供理论支持和技术指导。

本文还将对页岩气储层多级压裂水平井非线性渗流理论的发展趋势进行展望，以期为未来页岩气资源的开发和利用提供新的思路和方法。

二、页岩气储层渗流特性分析页岩气储层是一种典型的低孔低渗储层，其渗流特性相较于常规储层具有显著的不同。

页岩气储层中，由于页岩的微观结构复杂，裂缝和孔隙分布不均，使得气体在储层中的流动变得极为复杂。

因此，深入研究页岩气储层的渗流特性，对于提高页岩气开采效率和优化开采工艺具有重要意义。

在页岩气储层中，气体的流动主要受到基质渗透率、裂缝渗透率、裂缝间距、裂缝开度以及气体物理性质等多种因素的影响。

其中，基质渗透率是页岩气储层渗流特性的重要参数之一。

由于页岩的微观结构复杂，基质渗透率往往较低，这限制了气体在基质中的流动能力。

而裂缝渗透率则相对较高，是气体在页岩气储层中流动的主要通道。