致密气藏占我国非常规天然气资源的一半以上,具有良好的发展前景。高效开发致密气藏对保障我国能源供应、促进社会经济发展具有长远的战略意义。由于特殊的地质特征和复杂的渗流机理,致密气藏具有储层物性差、自然产能低、产量下降快、稳产状况差等区别于常规气藏的特点,且通常需要采用水平井及水力压裂等增产措施才能达到工业气流。因此,深入研究致密气藏不同井型的基础渗流理论,揭示各类气井和地层参数对致密气藏开发造成的影响,对准确把握气井生产动态、指导致密气藏合理开发具有重大的理论价值和现实意义。本文以致密气藏不稳定渗流理论及产量递减规律为研究对象,在充分调研国内外研究现状的基础上,基于水平井、压裂水平井两种井型,依次建立了致密气藏考虑应力敏感效应、低速非达西渗流(启动压力梯度)和同时考虑应力敏感效应和启动压力梯度的渗流数学模型。综合运用气藏渗流力学、气藏工程原理、数学物理方法、复杂数学求解方法(Laplace变换、Duhamel原理、Sturm-Liouville特征值、正交变换、摄动理论及Stehfest数值反演),求取了各类模型的解析解,通过绘制压力响应典型曲线及产量递减典型曲线,分析了各类地质及生产参数对曲线形态的影响。本文的工作丰富了致密气藏不稳定渗流研究的相关理论,为致密气藏的合理高效开发提供了一定的理论指导。完成的主要工作如下:(1)结合广泛的国内外文献调研,从室内实验、物理模拟、理论模型、生产影响多方面,进一步认识了致密气藏应力敏感效应和启动压力梯度的渗流机理,确定了渗透率变异指数式模型和低速非达西运动方程为应力敏感效应和启动压力梯度的定量表征公式。(2)结合渗透率变异模型和渗流力学基本理论,针对均一和双重两种介质、水平井和压裂水平井两种井型,分别建立了考虑应力敏感效应影响的致密气藏气井渗流数学模型,应用Pedrosa代换、正则摄动理论,结合Laplace变换和正交变换方法,求取了各模型的定产生产的压力解和定压生产的产量解。(3)结合低速非达西运动方程和渗流力学基本理论,针对均一和双重两种介质、水平井和压裂水平井两种井型,分别建立了考虑启动压力梯度影响的致密气藏气井渗流数学模型,应用Laplace变换、正交变换方法和格林函数理论,求取了各模型的定产生产的压力解和定压生产的产量解。(4)从渗流力学基本理论出发,针对均一和双重两种介质、水平井和压裂水平井两种井型,分别建立了同时考虑应力敏感效应和启动压力梯度影响的致密气藏气井渗流数学模型,并求取了各模型的定产生产的压力解和定压生产的产量解。(5)通过Stehfest数值反演法及杜哈美原理获得了实空间下的模型解,分别绘制了各个模型的无因次拟压力及其导数典型曲线、无因次产量及其导数典型曲线,并对曲线上的各个流动阶段进行了详细划分。(6)对各个模型的敏感性参数进行分析,重点分析了渗透率模量和启动压力梯度对产量递减动态的影响,同时还考虑了井筒储集系数、表皮系数、裂缝条数、裂缝间距、裂缝半长、弹性储容比及窜流系数等参数的影响。(7)基于本文建立的模型,结合实际井的生产数据进行拟合分析,验证了理论的正确性和实用性。本文在前人对低渗致密气藏渗流理论研究的基础上,进一步深化了对气井试井理论及不稳定产量递减分析的研究,可为准确预测开发动态、指导压裂施工设计提供一定的理论依据。