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海上低渗致密砂岩气分布广、资源潜力巨大,但普通气井一般无工业气流,自然产能低,难以大量开发。近几年来逐步形成了以水平井钻井与分段压裂为主体的核心技术,广泛应用于低渗透油气资源的开发,并获得了巨大的商业成功。但目前面临着压裂水平井产能影响因素众多、非线性流动影响显著等内在问题,从而导致气井产能评价困难、压裂参数难以优化、配产方案不合理等实际问题。本文以分段压裂水平井为主要研究对象,从气体渗流基本理论出发,建立了符合水平井流态特征的地层-裂缝耦合产能评价模型,同时重点研究了裂缝应力敏感、高速非达西及气体滑脱等非线性流动对产能模型的影响,编制了相应的计算程序,并将研究成果与数值模拟手段结合,应用于海上低渗透气藏水平井的产能评价、动态预测等方面。获得的主要研究结果如下:(1)应用气体流动特征和多区复合流动等相关原理,建立了胶囊型地层数学模型,利用Fourier正反演等数理手段推导出解析表达式,并提供了相应的数学处理结果;应用压力叠加及多区连续流动原理,建立了地层-裂缝耦合的水平井流动数学模型,使用数值离散方法建立线性方程组,最终通过矩阵化进行求解,其研究成果作为水平井产能评价的理论基础。(2)建立考虑包括裂缝内的高速非达西流动、应力敏感效应及地层内气体滑脱流动等在内的非线性流动机理模型,通过特殊的坐标变换将其转换为线性产能模型,以便充分利用已有成果;利用裂缝离散等手段更新坐标系统,从而形成非线性迭代解,以获得低渗透压裂水平井非线性产能解。(3)在水平井产能模型基础上,通过绘制相应的流量分布图版、产能影响图版及IPR曲线对影响气井产能的地质工程等因素进行定量分析。同时利用正交试验、灰色关联分析等方法优选地质、裂缝参数,并综合分析得到了影响水平井产能最主要的三个因素为:裂缝穿透比、裂缝长度、内区穿透比,提出了压裂改造的重点应在于尽可能地增加裂缝长度和减小井距来提高低渗透气井产能的增产建议。(4)以海上某低渗气藏相关地质信息为基础,建立全生命周期数值模拟模型,以20年累积产量为目标函数,通过制定一系列试验方案优选水平井完整参数,其优选结果与本文模型优选结果基本一致,证明了本文研究成果具有较好的应用前景。