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随着能源需求的不断扩大和环境保护意识的逐渐增强,天然气作为一种清洁、高效、优质的燃料逐渐成为了能源结构中的主力军,天然气的开发和利用问题越来越受到重视,本文中对气体渗流理论的研究则是指导高效开发气藏的重要依据。天然气是多组分、低密度、低粘度、高可压缩性流体,它的粘度与压缩系数等物性参数是随压力变化的函数,由此得到的气体渗流方程具有强非线性。本文中结合通用的建模条件,根据质量守恒方程、真实气体状态方程以及Darcy定律建立了气体不稳定非线性渗流的数学模型,在此基础上,遵循该方程中非线性项的发展完善步步推进,主要研究了三种模型的建立以及求解过程,分别是:(1)Fetkovich/Arps联合产量递减模型;(2)Carter典型曲线模型;(3)气体非线性渗流模型(考虑到物性参数μgcg随压力变化时气体的非线性问题)。这三种模型从起初不考虑非线性项得到的结果,到最后利用新方法演绎出完全考虑非线性项随压力时时变化的求解过程,反映出研究气体非线性问题的完整思路。求解Fetkovich/Arps联合产量递减模型时,本文应用了Laplace变换和Stehfest数值反演方法得到该模型的产量递减曲线图版。而求解Carter典型曲线模型时,首先是利用Al-Hussainy等人定义的拟压力进行对方程进行线性化,然后应用相同的方法得到Carter典型图版。应用这两种模型可以预测气藏生产动态及生产数据分析,估计气藏的性质,如地层渗透率、井筒附近的地层污染情况、气藏大小等等。求解第三种模型时,本文考虑了定压和定产两种情况,在求解过程中寻求了一种新方法,即先利用Russell拟压力对气体非线性方程进行线性化,然后,运用了褶积和气藏物质平衡方法得出随压力时时变化的气体非线性项在Laplace空间中的表达式,再结合数值反演方法得到真实空间中方程的解析解,为了验证这种新方法的准确性,本文还利用有限差分方法得到数值结果与之比较,两者达到了很好的一致性。同时把常用的液体解析解与气体解析解进行比较,发现在拟稳态阶段二者曲线发生偏离,证明气体非线性存在对结果的影响。这种新的求解气体非线性模型的方法是相对准确的,由此得到产量图版和压力图版可以应用于气井的生产动态预测和气井的试井分析。