气固湍流燃烧的多尺度耦合基础研究

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1、附件11“页岩油气高效开发基础理论”重大项目指南国家经济的快速发展必然对油气资源产生持续的高强度需求，但我国常规油气资源增储上产难度较大，只能靠增加原油和天然气进口来解决问题，从而造成油气对外依存度不断升高，能源安全存在隐患。美国页岩油气勘探开发的成功，引起了世界各国的高度重视，为寻求解决油气资源问题提供了新的途径。我国页岩油气可采资源量与美国大致相当，但地质条件更加复杂、埋藏深度更深、地层年代更老、水资源更匮乏，因此产生了一系列新的科学技术问题。譬如，页岩油气渗流机理、开采理论认识不清，导致现

2、有的设计技术较大程度上还停留在工程尺度和经验模仿层面，无法在更广泛区域形成工业产能。因此，立足我国页岩油气开发实际，有针对性地对页岩在动态流固耦合作用下的变形、断裂与多尺度渗流机理、页岩油气复杂井型钻完井和长期有效的缝网体压裂理论与设计新方法开展研究是十分必要和紧迫的，具有重要的科学价值和实际工程意义。一、科学目标针对页岩油气高效开发难题，围绕应力敏感性超低渗透页岩渗流机理、页岩力学、化学与流体、固体双重耦合的井筒完整性、页岩动态随机断裂与缝网扩展等关键科学问题，以提高页岩油气单井产量、减少物耗

3、与保护环境为目标，开展从宏观到细观的页岩油气渗流与动态断裂理论研究，采用不同尺度物理模拟手段，实现页岩气解吸附、汇聚、渗流关键过程的3井型与人工缝网的匹配和耦合调控，形成页岩油气产能预测、页岩地层复杂井型钻完井理论和长期有效的缝网体压裂理论，在非常规能源开发基础理论、研究方法和设计技术上取得原创性的突破。二、研究内容（一）页岩非线性工程地质力学特征与预测理论。研究页岩天然裂缝、节理、断层等地质特征描述方法，建立非连续页岩脆度评价理论、扰动后精细分层地应力模型、基于三维孔隙弹性理论的异常高压孔隙压

4、力模型与预测方法，分析力学、化学与热耦合条件下的页岩非线性变形动态破坏规律，构建深层各向异性页岩地层的岩石物理预测理论与方法。（二）多重耦合下的页岩油气安全优质钻井理论。研究力学与化学、流体与固体双重耦合作用下的超长裸眼水平井页岩井筒失稳和储层污染规律，建立水平井井筒完整性理论，探索新型钻完井方式，形成钻完井评估和设计方法。（三）页岩地层动态随机裂缝控制机理与新概念压裂理论。建立页岩人工裂缝扩展大型物理模拟方法，研究各向异性页岩随机损伤-断裂特性与缝网体形成规律，发展人工裂缝与天然裂缝交织的多裂

5、缝压裂理论，探索新概念无水压裂方式，形成水平井水力裂缝网络设计方法。（四）页岩油气多尺度渗流特征与开采理论。研究页岩储层多尺度流体运移机制以及微纳米尺度和宏观尺度的数值模拟方法，建立页岩油气藏的试井解释、产能预测和开发潜力评价等理论和方法，形成复杂地质条件下的井工厂优化设计方法。三、资助期限5年（2015年1月至2019年12月）四、资助经费 1500万元五、申请注意事项    （一）3申请人应当认真阅读本项目指南和通告，不符合项目指南和通告的申请项目不予受理。（二）申请书的附注说明选择“页岩油

6、气高效开发基础理论”（以上选择不准确或未选择的项目申请将不予受理）。（三）本项目由工程与材料科学部负责受理，项目申请代码为E0403。3