世界能源演变过程表明,利用天然气是当今世界的发展潮流。随着科技的进步和环保要求日益提高,天然气在各种能源中的地位将不断提升。自2000年以来,国内致密砂岩气藏储量和产量快速增长,预计2020年致密砂岩天然气年产量将占总产气量30%以上,是国内天然气未来增储上产最重要的领域之一。与常规天然气藏相比较,致密砂岩储层存在岩石孔隙结构复杂、气藏气水关系复杂、储层低渗致密、含水饱和度普遍较高、储量品质差、单井产气量低、气水同产、储量动用程度和采收率低等难题,亟需加强储层渗流机理研究,为提高单井产量和气藏采收率奠定理论基础,为效益开发提供技术支撑。本论文在大量调研国内外类似气藏地质与开发特征基础上,重点针对生产上面临的技术难题,以苏里格气田为主要研究对象,运用高压压汞、铸体薄片、气水相渗、核磁共振、气藏开发物理模拟和数值模拟等多种实验技术,以岩石学、油气藏渗流力学和气藏工程学等为理论指导,结生产动态分析,深化研究了致密砂岩气藏储层岩石微观孔喉结构和物性特征、砂岩微观孔喉中气水运动规律和致密砂岩气藏开发机理。取得的主要成果包括:(1)量化评价了不同渗透率砂岩微观孔喉结构特征,认识到致密砂岩中流体渗流通道以半径小于0.1μm微纳米孔喉为主,其比例占总孔喉可达到60%~80%,大于0.1μm孔喉仅占总孔喉20%~40%,前者对岩石渗透率起着主要控制作用。在此基础上,建立了微观孔喉结构模型,为气水渗流机理研究奠定了基础;(2)认识了气驱水充注成藏过程中含气饱和度(Sg)、地层压力(P)和储层渗透率(K)变化规律,拟合了含气饱和度经验计算公式。以鄂尔多斯盆地苏里格气田为例,通过实验测试、密闭取心分析和经验公式计算,建立了含气饱和度与储层渗透率关系图版,为低渗致密砂岩气藏储层含气性评价提供指导;(3)系统研究了致密砂岩中水相、气相和气水两相渗流特征和规律,明确了微观孔喉中气水择优渗流机理,建立了砂岩孔喉中四类残余水分布模式,发展了考虑启动压力的达西渗流方程,形成了基质渗流能力评价及对稳产贡献图版,为气井合理配产提供依据;(4)建立了渗流路径上孔隙压力与岩心长度函数关系(P~L函数),形成了动用半径与地层压力关系图版,确定了致密砂岩储层在不同含水条件下的动用半径大小,为类似气藏储量可动性评价、早期开发井网部署以及开发中后期井距优化加密提供了参考依据;(5)评价了储层渗透率、含水饱和度、配产与废弃压力、纵向非均质和平面非均质(储层砂体间存在阻流带以及平面动用范围)等多种因素对低渗致密砂岩气藏采收率的影响,为类似气藏科学开发奠定了基础。