页岩气藏是指以富有机质页岩为气源岩、储层或盖层,在页岩地层中不间断供气、连续聚集而成的一种非常规气藏。作为一类特殊的自生自储气藏,在储层特征、气体的赋存状态及运移机理、开发方式等方面均与常规油气藏存在较大的差异,常规油气藏的开发理论和方法也不能直接拿来应用于指导页岩气藏开发,这些都制约着页岩气经济、高效开采。本文以四川盆地南部W工区某志留系龙马溪组页岩气藏为研究对象,通过对页岩储层和页岩气运移、产出机理的认识,以渗流力学和油气藏工程原理为基础,以试井和数值模拟技术为手段,对页岩储层地质特征、压裂水平井的渗流特征、产能模型以及开采机理等方面进行研究,完成了以下工作并取得了一些认识:(1)在调研大量国内外文献的基础上,以四川盆地南部W工区某志留系龙马溪组页岩气藏为研究对象,从页岩的岩石矿物、储层物性、有机地化、含气性等四个方面对页岩储层进行表征与评价,结果显示了 w工区龙马溪组海相黑色页岩有着良好的勘探开发价值。针对w工区页岩气藏建立了考虑岩相、有机碳、属性参数的三维地质模型。该研究为页岩气藏数学建模及数值模拟提供了可靠的地质认识。(2)在调研大量国内外文献的基础上,对页岩气的赋存状态、运移及产气机理等进行了系统、深入的分析,主要内容包括:①页岩气在储层中的多尺度流动、微观运移特征;②页岩气在微孔隙及裂缝中的Darcy渗流、非线性渗流机理;③页岩气在有机质表面的吸附—解吸机理;④页岩气产出过程。该研究认识为建立符合页岩气藏渗流机理的数学模型奠定了理论基础。(3)阐述了页岩气藏开发中体积压裂的特征与内涵,介绍了水平井分段压裂工艺,对复合气藏无限导流多级压裂水平井进行了压力动态分析,研究了裂缝半长、裂缝导流能力、裂缝间距、SRV半径、内区渗透率、扩散系数、Langmuir体积及Langmuir压力等因素对气井产能的影响,可知增大改造区域半径和渗透率可以提高页岩气井的产能,因此,在实际开发中可以适当提高压裂规模,增大体积裂缝网络系统规模,提高页岩气开发效果。该研究认识为页岩气藏多级压裂水平井的产能预测奠定了理论基础。(4)考虑页岩气的吸附—解吸机理,将基质作为气源,基于传统的双重介质模型无法准确描述在压裂过程中起裂扩展并相互连通的天然裂缝与多级次生裂缝,将气体在水力主裂缝中的流动视为高速非达西流动,将气体在一级和二级次生裂缝中的流动视为Darcy渗流,建立了适用于描述页岩体积改造储层的三重介质渗流数学模型;建立了表征页岩气藏多段压裂水平井开发的数值模型,包括储层模型、流体模型;将水力主裂缝作为离散裂缝,将一级次生裂缝与二级次生裂缝视为两个等效多孔连续体,基于自相似原理建立了三重介质椭球体裂缝网络模型;研究了页岩气藏压裂水平井的开采机理,并分析了不同吸附模式、高速非达西流、初始吸附气含量以及多级裂缝渗透率对页岩气井生产动态的影响。研究结果表明:①页岩气藏开发必须考虑页岩气吸附效应的影响,延时吸附模式为表征页岩气的吸附一解吸机理的有效方式;②在高导流能力人工裂缝中,非达西效应的影响显著,由于附加阻力的存在,会导致渗流能力降低,产能下降;③在页岩气藏开发中后期,初始吸附气含量越大,气井的累积产气量越大;④各级裂缝渗透率大小是气井产能的最主要影响因素,其中水力主裂缝与二级次生裂缝的影响尤为显著。本文的研究认识可为指导页岩气藏高效开发提供基础理论依据。更多还原