2018年, 第29卷, 第7期　刊出日期：2018-07-10

  

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  《天然气地球科学》2018-7期封面及目次

  《天然气地球科学》-期封面及目次

  天然气地球科学. 2018, 29(7): 1-2.

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天然气地质学
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  渤海海域中部古近系湖相碳酸盐岩储层成岩演化特征

  吕正祥, 王先东, 吴家洋, 卿元华

  天然气地球科学. 2018, 29(7): 921-931. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.05.005

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  渤海海域中部石臼坨凸起沙河街组优质储层分布是决定油气藏分布的关键要素，而成岩作用是控制沙河街组湖相碳酸盐岩储层发育的关键因素，准确分析成岩作用是提高该地区沙河街组储层预测的重要保障。利用偏光显微镜、荧光显微镜、扫描电镜、阴极发光、电子探针等实验分析技术，确定储层特征和成岩演化序列；利用黏土矿物X-射线衍射确定成岩阶段；利用气液两相包裹体均一温度和氧同位素地质温度计分析碳酸盐自生矿物的形成时期。沙河街组碳酸盐岩储层的岩石类型主要是生屑云岩，其次为砂屑云岩；储集空间以残余粒间原生孔和生物体腔孔为主；成岩作用主要特征为发育不同产出形态、多期次的自生白云石；建立了成岩演化序列，最终成岩阶段为中成岩B期；对储集物性有利的成岩作用是早成岩阶段形成的衬垫状白云石和同生期形成的包壳状白云石，其早期形成减弱了随后的压实作用对储层孔隙的破坏强度。
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  北部湾盆地流二段3类烃源岩的生烃成藏特征

  傅宁, 刘建升

  天然气地球科学. 2018, 29(7): 932-941. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.06.002

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  传统研究认为北部湾盆地主力烃源岩为整个流二段湖相烃源岩。应用大量原油和岩石的地球化学分析资料，结合沉积和地质资料,重新对北部湾盆地流二段烃源岩进行了生烃和油气成藏研究。研究结果表明，古近纪沉积的流二段不同层段烃源岩的质量差异较大，明显存在着优质（油页岩）、好和一般3种不同类型的烃源岩。3类烃源岩的生烃和成藏研究表明，3类烃源岩对油藏的贡献各不相同，其中优质烃源岩[丰度高、类型好（Ⅰ型）、产油率达500mg/g_TOC]贡献最大，它对涠西南凹陷和乌石凹陷原油产量的贡献高达80%；好烃源岩[丰度中等、类型较好（Ⅱ₁型）、产油率为300mg/g_TOC]次之，对原油产量的贡献仅为20%；而一般烃源岩[丰度较低、类型较差（Ⅱ₂）、产油率仅为200mg/g_TOC]对凹陷原油的贡献极少。由此表明，厚度不大（厚约为50～100m）、质量极好的流二段底部优质湖相烃源岩才是北部湾盆地真正的主力烃源岩。优质烃源岩生成的原油主要成藏于流二段、流三段、长流组和角尾组，而好烃源岩生成的原油则主要成藏于流一段和涠洲组。3类烃源岩丰度、类型、生烃能力及成藏方面的差异，决定了北部湾盆地的油气勘探必须寻找到优质烃源岩才能提高勘探的成功率。
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  超深层致密砂岩构造裂缝特征及其对储层的改造作用——以塔里木盆地库车坳陷克深气田白垩系为例

  杨海军, 张荣虎, 杨宪彰, 王珂, 王俊鹏, 唐雁刚, 周露

  天然气地球科学. 2018, 29(7): 942-950. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.06.018

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  库车坳陷克深气田是塔里木盆地天然气上产增储的最重要战场之一，也是国家“一带一路”能源大通道的主要气源区，但产气储层埋深超过6 000m，网状缝—垂向缝发育、密度为3~12条/m，基质孔隙度平均为3.8%，基质渗透率平均为0.128×10^-3μm²。为揭示超深层裂缝对储层性质及天然气高产稳产的影响。综合岩心、薄片及成像测井资料，对库车坳陷克深气田巴什基奇克组致密砂岩储层构造裂缝特征进行了表征，并分析了构造裂缝对储层的改造作用。克深气田的构造裂缝包括近EW向、高角度为主的张性裂缝和近NS向、直立为主的剪切裂缝2组，前者充填率相对较高，后者多数未被充填；微观构造裂缝多为穿粒缝，缝宽10~100μm；构造裂缝在FMI成像测井图像上以平行式组合为主。构造裂缝对克深气田储层的改造作用主要体现在3个方面：构造裂缝直接提高了储层渗透率;沿构造裂缝发生溶蚀作用有效改善孔喉结构;早期充填裂缝仍可作为有效渗流通道。背斜高部位是构造裂缝渗透率的高值区，控制了天然气的富集高产。网状及垂向开启缝与储层基质孔喉高效沟通，形成视均质—中等非均质体，可使天然气产量高产且长期稳产。
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  塔里木盆地巴楚隆起吐木休克断裂带构造特征及形成演化

  董洪奎, 李洪辉, 杜德道, 陈永权, 严威, 王珊

  天然气地球科学. 2018, 29(7): 951-960. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.06.009

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  巴楚隆起是塔里木盆地重要的含油气构造单元，因其断裂构造特征与演化异常复杂，严重制约了对该区构造特征及演化的认识和油气勘探工作。基于地震剖面的精细地质解释，并结合塔里木盆地巴楚隆起构造演化背景及最新的钻井资料，利用断层相关褶皱理论，识别出吐木休克断裂带3段不同的冲断—褶皱构造样式。西段由一条单一的倾向巴楚隆起的基底卷入型高角度逆冲断层构成。中段除发育南西倾向的主冲断层外，还发育由巴楚隆起向阿瓦提凹陷方向的盖层滑脱构造。同时，断裂上盘褶皱核部发育第四纪正断层。东段为典型基底卷入型楔状冲断构造，冲断构造前锋位于中寒武统膏盐层，上寒武统以上发育低角度的盲冲断层为特征，主冲断层位移量为倾向阿瓦提凹陷的反冲断层吸收。根据地震剖面解释结果及构造演化恢复，认为由基底卷入型主冲断层和盖层滑脱型反冲断层及其相关褶皱构成的深部挤压冲断构造体系，定型于新近纪末。中段挤压隆起顶部中和面附近发育的小型张拱性正断层，形成于第四纪早中期。
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  鄂尔多斯盆地西南部延长组7段致密油充注影响因素分析

  杨智峰, 曾溅辉, 韩菲

  天然气地球科学. 2018, 29(7): 961-972. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.06.011

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  通过岩心观察、试油资料分析、岩石薄片鉴定、CT三维成像与主控因子分析等技术手段，研究了鄂尔多斯盆地延长组7段(长7段)致密油的源—储组合特征，明确了致密油充注的主控因素。结果表明:鄂尔多斯盆地长7段发育源夹储、源—储互层与储夹源3种源—储岩性组合类型；不同源—储岩性组合内部发育薄层、中厚层与厚层3类烃源岩；构造裂缝、层理缝与微观孔喉网络为长7段主要的源—储通道。烃源岩厚度与源—储岩性组合是影响致密油充注的主要因素，源—储通道的影响相对较弱。厚层优质烃源岩是致密油充注的物理基础，剩余压力为致密油充注的主要动力，源—储岩性组合是致密油充注的空间场所。中厚层烃源岩与源夹储及源—储互层型岩性组合发育的区域为致密油有利的充注区。
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  中东扎格罗斯盆地构造演化与油气分布

  刘小兵, 温志新, 王兆明, 贺正军, 宋成鹏

  天然气地球科学. 2018, 29(7): 973-981. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.06.008

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  扎格罗斯盆地是中东地区重要的含油气盆地之一，已探明储量巨大。通过区域构造演化、盆地构造划分、油气分布特征和油气成藏主控因素研究，认为扎格罗斯盆地由被动陆缘盆地演化而成现今的前陆盆地，经历了早古生代克拉通—弧后伸展阶段、晚古生代弧后伸展阶段、中生代被动陆缘盆地阶段和晚中生代—新生代前陆盆地演化阶段。扎格罗斯山前缘断裂带和高扎格罗斯断裂带将盆地自西南向东北划分为前渊带、简单褶皱带和山前冲断带等3个构造带。扎格罗斯盆地前渊带以油田为主，简单褶皱带以气田为主，山前冲断带挤压构造变形强烈,油气难以保存。下白垩统Kazhdumi组烃源岩为中—新生界储层的主要油源，志留系Gahkum组泥页岩为古生界储层的主要气源；新生界碳酸盐岩为主力储层，其次是白垩系Sarvak组和上二叠统Dalan组碳酸盐岩；前渊带以蒸发岩和泥页岩盖层为主，简单褶皱带则以泥页岩盖层为主。背斜构造和盖层类型为油气成藏的主要控制因素。
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  胶结物对深水扇含气砂岩地震响应特征的影响

  姚淑凡, 丁文龙

  天然气地球科学. 2018, 29(7): 982-989. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.05.009

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  成岩作用的变化会影响砂岩的岩石物理性质，进而使其地震响应特征发生变化，对于含气砂岩储层，则会干扰对孔隙度和含气性的地震解释。胶结程度是影响砂岩岩石物理性质的重要成岩因素，以珠江口盆地深水扇含气砂岩为例，通过对薄片、测井数据的分析，认为不同钻井处的含气砂岩，其胶结物含量有所不同。根据研究区砂岩特征，选用可以描述胶结物含量变化的接触胶结模型，建立了岩石物理模型，分析了地震响应与胶结物含量变化的关系，证明了胶结物含量的差异正是造成研究区含气砂岩地震响应变化的主要原因。基于以上认识，将研究区划分为强溶蚀—弱胶结、弱溶蚀—强胶结2个成岩相,提出以成岩相的不同，分区域开展含气性地震解释，在强溶蚀—弱胶结成岩相内，含气砂岩顶面为强振幅“亮点”型三类AVO异常，在弱溶蚀—强胶结成岩相内，含气砂岩顶面呈较弱振幅的三类AVO异常，没有明显的“亮点”特征。
非常规天然气
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  富有机质页岩增产改造氧化液浸泡离子溶出行为

  康毅力, 豆联栋, 游利军, 陈强, 程秋洋

  天然气地球科学. 2018, 29(7): 990-996. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.05.010

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  页岩储层富含有机质、黄铁矿等还原性组分，因而氧化溶蚀致裂是极具潜力成为一种新的页岩油气层增产改造技术。以往研究侧重于页岩氧化后孔隙结构及传质能力的变化，但对页岩氧化过程水溶液性质变化关注不多，而水溶液性质又与压裂液返排、黏土水化作用、水相圈闭损害缓解等密切相关。选取四川盆地龙马溪组富有机质页岩粉体样品，实验测试了页岩粉体样品与蒸馏水、不同浓度氧化液浸泡过程水溶液离子组成、pH、电导率和浊度等参数，精细描述了页岩氧化反应过程。实验结果表明，页岩氧化液浸泡时溶液中Fe³⁺、Ca^2+、Mg²⁺等离子的浓度大幅度增加、pH降低、电导率和浊度增加。分析认为，氧化液选择性溶解页岩中黄铁矿、有机质等还原性组分和(铁)白云石、方解石等碳酸盐矿物，释放出离子；或将矿物集合体分散成粒径更小的微粒，从微观层面上“破碎”页岩中部分矿物，形成溶蚀孔和微裂缝，有利于提高页岩渗透率；宜合理调控入井氧化液浓度和氧化处理时间，优化设计处理工艺；页岩氧化改造后的返排液处理，可沿用现行的页岩压裂返排液处理方法和工艺。
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  重庆周缘下志留统龙马溪组和下寒武统牛蹄塘组页岩有机质孔隙发育及演化特征

  王朋飞, 姜振学, 吕鹏, 金璨, 李鑫, 黄璞

  天然气地球科学. 2018, 29(7): 997-1008. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.06.012

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  针对重庆周缘下志留统龙马溪组和下寒武统牛蹄塘组2套海相页岩已经进行了规模勘探与开发，但2套页岩的产气效果却存在较大差别，其中龙马溪组页岩产气量大，稳产时间长；牛蹄塘组页岩产气量小，稳产时间短。因此，以重庆周缘龙马溪组和牛蹄塘组页岩样品为研究对象，通过有机碳含量测试、全岩XRD分析、等效镜质体反射率测试、聚焦离子束扫描电子显微镜（FIB-SEM）及聚焦离子束氦离子显微镜（FIB-HIM）观察，结合地层埋藏史及生烃演化史分析，对2套页岩的有机质孔隙及演化特征进行了研究。研究结果表明：2套页岩的有机质孔隙发育特征存在较大差别。龙马溪组页岩固体干酪根内有机质孔隙数量少、孔径小，连通性差；但龙马溪组页岩迁移有机质内部孔隙数量多、孔径大，连通性好；牛蹄塘组页岩固体干酪根内不发育孔隙，而迁移有机质内部孔隙数量少、孔径小及连通性差；影响2套页岩有机质孔隙发育的最重要的因素是热演化程度。牛蹄塘组页岩固体干酪根孔隙由于过度演化而大量消失，只保留少量的迁移有机质孔隙；而龙马溪组页岩由于热演化程度适中，发育大量的迁移有机质孔隙，固体干酪根只保留少量孔隙。适宜的热演化程度能够保证页岩有机质孔隙的大量发育期和生烃高峰期的耦合，为页岩气生成之后第一时间得到有效赋存提供必要的有机质孔隙。针对中国南方下寒武统牛蹄塘组页岩气的勘探开发应重点寻找热演化程度适中（2.0%O<3.0%），即分布在古隆起边缘的页岩分布区。
天然气地球化学
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  塔中地区中深1C井寒武系原油低聚硫代金刚烷含量分析

  马安来, 朱翠山, 顾忆, 李慧莉

  天然气地球科学. 2018, 29(7): 1009-1019. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.06.007

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  中深1井、中深1C井在塔里木盆地寒武系盐下获得油气突破，中寒武统阿瓦塔格组（∈₂a）和下寒武统肖尔布拉克组（∈₁x）原油在地球化学特征上存在较大差异。对中深1井 ∈₂a原油和中深1C井∈₁x原油进行银盐离子柱色层分离，获得含硫非烃，使用气相色谱—质谱方法在中深1C井原油含硫非烃检测出完整的低聚硫代金刚烷系列，包括硫代单金刚烷、硫代双金刚烷和硫代三金刚烷系列，分析了26个化合物的质谱特征，并与文献质谱特征进行对比。除了含有[M-SH]和[M-CH ₃+]特征离子外，硫代金刚烷具有较强的分子离子，分子离子为硫代双金刚烷和硫代三金刚烷的基峰。使用D₁₆-单金刚烷作为定量内标，中深1井、中深1C井寒武系原油中低聚硫代金刚烷含量分别为7.36μg/g、8 758.02μg/g，表明中深1C井肖尔布拉克组原油为强烈硫酸盐热化学还原作用(TSR)的残余油，而中深1井阿瓦塔格组原油基本未受TSR作用。中深1C井原油极高的金刚烷和二苯并噻吩系列化合物含量分别为83 872.20μg/g和57 212.5μg/g，而中深1井原油中金刚烷和二苯并噻吩系列化合物含量仅为2 180.27μg/g和421.3μg/g，进一步支持中深1C井寒武系原油经历了强烈的TSR作用。中深1C井肖尔布拉克组油气藏温度大于160℃，地层水中丰富的SO^2-₄、Mg²⁺为油气藏中的原油发生强烈TSR提供了条件。
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  准噶尔盆地烷烃气碳同位素组成及来源

  裴立新, 刚文哲, 朱传真, 刘亚洲, 何文军, 向宝力, 董岩

  天然气地球科学. 2018, 29(7): 1020-1030. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.05.012

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  通过对全盆地烷烃气碳同位素组成进行分析，明确了准噶尔盆地烷烃气成因类型、来源及分布。准噶尔盆地天然气主要包括成熟—过成熟油型气、成熟—过成熟煤型气、过渡气和生物气等。准噶尔盆地烷烃气碳同位素倒转普遍，碳同位素倒转原因包括细菌氧化作用、油型气和煤型气混合、不同源煤型气混合以及同源不同阶煤型气混合。准噶尔盆地煤型气包括3类：①煤型气重烃气碳同位素组成较重(δ¹³C₂＞-26.0‰)，主要为成熟—高成熟，来源于侏罗系烃源岩；②煤型气重烃气碳同位素组成相对较轻(δ¹³C₂＜-26.0‰)，成熟度范围广，来源于侏罗系、二叠系乌尔禾组和佳木河组烃源岩中的一套或多套；③煤型气重烃气碳同位素组成分布范围广，主要为高—过成熟，来源于石炭系烃源岩。
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  贵州地区牛蹄塘组底部烃源岩地球化学特征

  贾智彬, 侯读杰, 孙德强, 姜玉涵, 张自鸣, 洪梅

  天然气地球科学. 2018, 29(7): 1031-1041. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.05.008

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  优质烃源岩发育与热水沉积有着紧密的联系，通过对贵州地区下寒武统牛蹄塘组底部烃源岩地球化学特征研究发现，牛蹄塘组底部地层受陆源输入和热水沉积作用共同影响。沉积物中稀土元素总量变化范围较大，受热水沉积作用影响强的地层稀土元素总量极低。牛蹄塘组底部As、Sb元素异常富集和正Eu异常表明，热水沉积作用对黔东南的羊跳剖面和九门剖面影响较强，对黔西的联兴和温水剖面影响较弱。δEu/Al值可用来判别并指示热水沉积作用的影响强度，对热水沉积作用的理论研究具有指导意义。
天然气开发
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  致密火山岩气藏水相和油相圈闭损害实验评价——以南堡凹陷5号构造沙河街组为例

  朱宽亮, 吴晓红, 康毅力, 游利军, 田键, 宋静晗

  天然气地球科学. 2018, 29(7): 1042-1050. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.05.015

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  致密火山岩气藏通常与致密砂岩气藏呈互层分布，尽管储层岩石物性与致密砂岩气藏类似，但致密火山岩气藏水相圈闭和油相圈闭损害却未能引起关注。为了揭示致密火山岩气藏水相和油相圈闭损害潜力，选取南堡凹陷沙河街组致密火山岩气藏储层岩心，开展了水相和油相毛管自吸与液相返排实验评价，并与沙河街组致密砂岩气藏液相圈闭损害进行对比。结果表明：①致密火山岩气藏储层岩石水相和油相毛管自吸能力弱于致密砂岩，致密砂岩既亲水又亲油，致密火山岩亲油性更强；②沙河街组致密火山岩气藏液相圈闭损害呈现“三低”特点，即毛管自吸进液量低、液相返排率低和渗透率损害率低；③沙河街组致密火山岩气藏水相圈闭损害比油相圈闭损害更严重。孔喉呈多峰分布、裂缝发育、存在大量溶蚀孔等孔喉结构差异是造成致密火山岩气藏水相和油相圈闭损害显著区别于致密砂岩气藏的重要原因。致密火山岩气藏钻井过程中，需控制裂缝性漏失，避免水基或油基工作液滤液进入裂缝侧面储层深处；控制压裂等增产改造措施规模，以防沟通底水诱发水相圈闭损害；在开发生产过程中要制定合理工作制度，预防凝析油析出引起的油相圈闭损害。
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  基于连续拟稳定法的页岩气体积压裂水平井产量计算

  曾凡辉, 王小魏, 郭建春, 郑继刚, 李亚州, 向建华

  天然气地球科学. 2018, 29(7): 1051-1059. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.06.003

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  水平井体积压裂是开发页岩气藏的关键技术。体积压裂后，未改造区域的流动为受微纳米孔隙介质控制的非线性渗流，而改造区域的流动则是由微米级裂缝网络控制的达西渗流。综合考虑页岩气藏体积压裂后的多尺度流动、页岩气解吸附、扩散等特点，建立了耦合未改造区域和改造区域流动的稳态产量计算模型；在此基础上，首次运用连续拟稳定法，考虑压力波不稳定扩散，结合物质平衡方程建立了页岩储层体积压裂水平井非稳态产量计算方法，并对页岩气体积压裂水平井非稳态产量的影响因素进行了分析。结果表明：基于连续拟稳定法建立的产量预测模型具有求解过程简单、计算速度快，与数值模拟结果吻合程度高的特点；页岩气的解吸效应主要影响生产中后期的产量；随着体积压裂区半径、压裂区渗透率、扩散系数、朗格缪尔体积的增大，页岩气井产能增大，且增加幅度逐渐减小；朗格缪尔压力对产量的影响较小。该方法为页岩气体积压裂水平井非稳态产量的计算提供了理论依据。
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  致密气藏气井非稳态线性渗流特征分析新方法

  吴明涛, 王晓冬, 姚天福

  天然气地球科学. 2018, 29(7): 1060-1066. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.04.007

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  压裂后的致密气藏气井在生产过程中的较长时间内均表现为非稳态线性渗流，因此对该类气井线性流特征分析是进行气藏开发方案设计及生产数据分析的理论基础。针对致密气藏非稳态渗流方程，首先定义考虑应力敏感效应的拟压力函数，将天然气非线性渗流偏微分方程初步线性化。再利用Boltzmann变换方法将偏微分方程转化为常微分方程，通过打靶法结合四阶龙格库塔方法求解方程。将计算所得结果与数值模拟器Eclipse对比，二者吻合度较高，验证了模型的正确性。定流压生产时，分析压敏指数对气井早期产量变化以及压力场分布的影响，结果表明：压敏指数越高，产量递减越迅速，压力场延滞效应越严重。将模型运用到实际气井生产数据分析当中，可得到较为准确的结果。研究成果为致密气藏气井非稳态线性渗流特征的分析提供了一种快捷而精确的半解析求解模型。