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广义致密气(下文简称致密气)包括致密砂岩气和页岩气,中国具有大批产量丰富的致密气田亟待开发。致密气属低孔低渗气藏,赋存方式和渗流机理复杂,此外,需经过大型压裂改造措施才能获得工业气流。因此,对致密气的渗流机理及压裂井产能计算方法进行研究,能为我国非常规天然气资源的开发提供重要参考。虽然致密砂岩气和页岩气都属于都具有低孔隙度低渗透率的特点,但是二者在储层特征、赋存方式和渗流机理上存在着很大的差异。因此,本文首先将致密砂岩气和页岩气的成藏模式、储层特征及渗流机理进行对比研究,总结了二者之间的异同点。进一步以鄂尔多斯盆地东部上古生界致密砂岩气和四川盆地龙马溪组页岩气为实例分析了两种致密气藏各自的特征,为下一步的渗流机理研究做好铺垫。基于Knudsen数的概念,本文对致密气藏基质纳米级微观孔隙的渗流机理展开研究,分析发现,气体在致密气藏中的流动受Kundsen数的影响,孔喉半径是影响Knudsen数的主要参数之一,不同的Knudsen数范围对应着各自的流动域,并表现出特定的非达西流动特征。本文推导了适合各流动域的储层表观渗透率表达式和渗透率修正系数,分析了Kn数和温度、压力等参数对表观渗透率的影响。之后利用流动域的分类和流动规模尺度的概念,建立了3种致密气藏渗流理想物理模型。在认清致密气渗流机理和建立渗流模型之后,本文对致密气藏压裂直井产能进行研究。提出了能够考虑储层内滑脱和扩散效应的表观储层渗透率、能够考虑裂缝内惯性非达西效应的视裂缝渗透率和视裂缝等效井径的概念。在此基础上推导了以下4种致密气藏压裂直井的产能计算公式:(1)考虑裂缝内惯性非达西效应;(2)考虑裂缝内惯性非达西效应和储层中启动压力梯度的复合非达西效应;(3)考虑裂缝内惯性非达西效应和储层中滑脱效应的复合非达西效应;(4)考虑裂缝内惯性非达西效应和储层中Knudsen扩散效应的复合非达西效应。最后,本文将视裂缝等效井径应用到多段压裂水平井中,利用压降叠加原理,推导了致密气藏多段压裂水平井的产量计算方法,考虑了裂缝内惯性非达西效应、储层中启动压力梯度、储层中滑脱效应和Knudsen扩散效应对压裂水平井产能的影响。分析发现,裂缝内惯性非达西效应和启动压力梯度会对压裂气井的产能产生不利的影响,导致气井的产量偏低。Knudsen扩散效应能够增加显式储层渗透率,极大地提高气井产量,使致密气藏在开采的过程中保持一定的产气能力。