随着我国经济的持续增长,能源需求量不断增加,而石油作为一种不可再生能源,已经不能够满足当前经济发展的需求,且常规油气资源终将会有枯竭的一天,目前国内自主开采的供应量已经远远不能够满足需求量,故而寻找石油的替代品已经成为了当务之急。油页岩作为一种资源量巨大的非常规油气资源,是一种富含有机质的可燃性沉积岩。在一定温度时,干馏能使得油页岩内的油母质发生分解并生成页岩油。根据新的一轮油气资源评估,我国油页岩资源折算成页岩油可以达到476.4亿吨,是常规油气资源的1.5倍,总储量居世界第四位。其中我国东北松辽盆地地区油页岩总量占全国资源量的47%,在国内占有量最多,但埋藏较深。制约油页岩开采利用的主要因素是油页岩的开发利用技术,当前油页岩的开采技术主要包括地面干馏和原位开采技术,地面干馏技术往往针对浅层油页岩,且具有高污染、低效率的特点;相比之下,地下原位开采技术则具有经济、环保、加热效率高的特点,但是地质、工程等一系列的因素对油页岩原位开采技术的应用有很大影响,采用现场试验将会消费巨大的财力和物力,而数值模拟实验则提供了一种安全、快速、低成本的方法。针对众城油页岩公司开发的IFCD技术以及在东北松辽盆地松原市扶余县境内进行的油页岩原位开采现场试验,笔者开展简单了井组布井模式、平行井组布井模式、六边形井组布井模式和IFCD技术优越性的数值模拟研究,取得的主要成果如下:(1)对尺寸差距巨大的模型进行数值模拟时,对建立的模型实体进行切块,能够提升模型非结构化网格自动生成的成功率。(2)根据松辽盆地原位开采现场试验工程地质情况,建立单压裂隙-单注气井基本模型(模型Ⅰ)、双压裂隙-单注气井模型(模型Ⅱ)、双压裂隙-双等深注气井模型(模型Ⅲ)和双压裂隙-双不等深注气井模型(模型Ⅳ),并对模型进行数值模拟研究,发现加大油页岩层的压裂程度,提升注气速率,增加注气井数量,注气井贯穿压裂隙加热油页岩层时,油页岩的开发利用越彻底。(3)通过建立55种多注气井、多生产井、不同井距的平行井组布井模式模型,并进行数值模拟研究,发现注气井-注气井间距和注气井-生产井间距对油页岩加热效果的影响,对平行井组模型进行筛选,相对优选的注气井-注气井井距约是8~10m,注气井-生产井井距约在20m左右。(4)为研究六边形井组布井模式在原位开采过程中油页岩的加热效果,开展不同井距(30-45m)双压裂隙模型的数值模拟研究,发现注气加热持续时间不同时,最优的井距不同,注气时间小于500天时,最优井距为30m;注气时间为500~1000天时,最优井距为35m;注气时间100~1500天时,最优井距为40m;注气时间大于1500天时,最优井距为45m;故而在注气时间足够的情况下,应当适量加大布井井距。(5)为研究六边形井组布井模式原位开采过程中,压裂隙之间的间距对油页岩加热效果的影响,建立不同压裂隙间距的模型BⅠ(d=2.5m)和模型BⅡ(d=3.5m),并进行数值模拟研究,发现注气时间小于600天时,模型BⅠ加热效果好;注气时间大于600天时,模型BⅡ加热效果好;在注气时间足够的情况下,可适当加大压裂隙之间的间距。(6)在不利用IFCD技术进行原位开采模拟,单纯注气加热时,温度场扩散较慢,且前期注入热量多被上覆岩层所吸收,热量损失率较高。故而针对松辽盆地埋藏深、层薄的油页岩,相比于IFCD技术方法,单纯从注气井井口注入热量,对热量的消耗与损失更大,故利用IFCD技术方法在松辽盆地进行原位开采具有更大的优势。