气藏工程设计-石油工程学院毕业设计开题报告.doc

重庆科技学院毕业设计（论文）开题报告题 目 气藏工程设计 学 院 石油与天然气工程学院 专业班级 石油工程（油藏工程） 学生姓名 学号 指导教师 年 12 月 28 日开题报告填写要求1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作开始后2周内完成，经指导教师签署意见及系主任审查后生效。2.开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网址上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。3.学生查阅资料的参考文献理工类不得少于10篇，其它不少于12篇（不包括辞典、手册）。4.“本课题的目的及意义，国内外研究现状分析”至少2000字，其余内容至少1000字。毕业设计(论文)开题报告1.本课题的目的及意义，国内外研究现状分析1.1课题目的及意义 近年来，随着我国经济快速发展，能源消费需求不断攀升，其中天然气消费需求的增长速度已经超过煤炭和石油，天然气供需矛盾突出，尤其是短期供需不平衡矛盾，已影响了城市供气安全和人民生活环境的改善，阻碍了天然气产业的有序发展，能源供应安全已经成为国家安全的重要组成部分，寻求能源供应多元化与降低能源对外依存度就成为我国能源工业面临的核心问题之一。同时，由于长期以来我国能源消费结构不合理，煤炭消费比例过高，天然气、水电及可再生能源等清洁能源的消费比例非常低，这种以煤为主的能源结构导致温室气体排放和其他各种污染排放不断激增，致使我国在环境保护、应对气候变化及节能减排等方面临着巨大的国际压力和国内挑战。因此未来我国能源供应及消费必须向低碳、清洁、高效，及多元化方向发展，调整能源结构势在必行1。页岩气作为低碳、清洁的新兴能源，广泛分布于我国海相、陆相盆地，是一种重要的非常规天然气资源。页岩气的形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中，以吸附或游离状态为主要的存在方式。较常规天然气相比，页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点，大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。我国页岩气资源丰富，加快页岩气勘探开发能够直接增加我国天然气供应、优化能源结构、缓解减排压力、保障能源供应安全、提高能源利用效率、拉动油气装备制造业发展、带动基础设施建设，以及培育新的经济增长点2。本次设计方案研究目标区块为页岩区块。该区块总体为我国南方丘陵山地，受到来自北西方向挤压应力作用，以正向构造为主，各背斜带之间以宽缓向斜带为界。该地区交通较为便利，区内各场镇间均有公路相通。该地区属亚热带季风性湿润气候，常年平均气温1517。根据目前勘探开发情况，将该区块下志留统龙马溪组下部上奥陶统五峰组约86m层段含气泥页岩段作为本区主要的目的层。该地区五峰组龙马溪组总体上分布稳定，尤其是目的含气层段在地震剖面和连井对比剖面上都有很好的响应。在早期气藏地质研究的基础上，应用开发实验资料、测试和试气资料，开展气藏工程论证，评价和预测气井产能，研究气藏技术经济界限和开发技术政策，进行开发概念方案设计，预测可能达到的生产规模，评价、优选推荐方案3。1.2国内外研究现状1.2.1国内外页岩气基础理论研究现状 在传统的油气勘探中，人们一直认为烃源岩只生成油气不能储藏；而近年来的研究证实，页岩气不仅生成于烃源岩，而且还能大量存储于其中。 页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。它是天然气生成以后在烃源岩层内就近聚集的结果，具有“原地”成藏得特点。在页岩气藏中，天然气页可以存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、甚至砂岩地层中。页岩气是一种重要的非常规天然气资源，其特殊的赋存方式使之不受圈闭的控制，因此有人把他归属于“连续性气藏”。 页岩气有多种成因类型，可以是生物成因、热成因、也可以是生物-热成因。作为生物成因气，通过埋藏早期的成岩作用或侵入的大气降水中富含的细菌微生物活动而形成；作为热成因气，通过在埋藏较深或温度较高时干酪跟的热降解或低熟生物气再次裂解形成，以及油和沥青达到高成熟时二次裂解生成4。1.2.2国内外页岩气开发前景研究现状20世纪80年代到90年代，尽管受到石油工程技术的制约，但一些石油公司 如米歇尔（Mitchell）能源公司等仍然坚持在渗透率极低的细粒储层（文中主要是指页岩，但实际上包括细粒硅质碎屑岩和碳酸盐岩）中进行油气勘探开发探索。石油公司早期采用水平井开发页岩气，并在奥斯汀白垩层中进行了先导试验。后来，该技术在沃斯堡（Fort Worth）盆地以北的巴奈特（Barnett）页岩储层开发中进行了推广应用。同时，石油公司开始试验应用新的完井与增产技术，例如多级水力压裂技术、滑溜水压裂液（包括线性和交联凝胶）以及不同尺寸的支撑剂。21世纪初，由于天然气价格升高，以及在钻井、完井和开发方面的技术突破，使得用水平井开采巴奈特页岩变得经济可行。页岩气藏初期产量高、天然气价格高，这极大地促进了页岩气开采的发展，而且页岩区块的均质性强、横向分布广并具有达几万平方公里生产面积的“资源区带”，从而引发了一场页岩气革命，形成了一个新的、直到现在还在继续发展的页岩油气勘探开发方向5。但从国内外页岩气开发现状来看，页岩气勘探开发还存在许多问题亟待解决的问题，包括机理分析与研究、实验测试与分析、有利选区与评价、含气特点与模拟、产能分析及预测、压裂技术与压裂液、精确导向与储层改造等。页岩气藏开发成本高，难度大，以及技术上的缺陷都是制约页岩气勘探开发的主要原因。因此，需要创新页岩气储层评价技术、射孔优化技术、水平井技术和压裂技术，逐步形成适合我国页岩气特点的开发技术是关键。还有就是鉴于目前国内页岩气研究队伍力量十分薄弱以及管理机制的不健全，这些都需要国家管理层得积极努力4-13。1.2.3国内外页岩气开发技术研究现状页岩气藏的特性决定了页岩气只有在特定条件下才能被开采出来。与含气页岩有关的特征包括缺少明显的盖层和圈闭、无清晰的气水界面、天然裂缝发育、最终采收率低于常规气藏以及极低的基岩渗透率14。由于页岩的致密性，具有商业开发价值的页岩气藏储层厚度都比较大。自从页岩气产业化以来，国内外都在储层评价、水平井增产、射孔优化和压裂增产技术上不断创新以寻求最佳的经济效益15。美国将页岩气田开发周期划分为5个阶段，即资源评估、勘探启动、早期开采、成熟开采和产量递减阶段。在资源评估阶段需要对页岩及其储层潜力做出评估。在勘探启动阶段开始钻探试验井，测试压裂并预测产量。进入早期开采阶段后，开始快速开发，建立相应标准。在成熟开采阶段进行生产数据对比，确定气藏模型，形成开发数据库。经过一定时间的开采后，进入到产量递减阶段，为了减缓产量递减速度，在此阶段通常需要实施再增产措旅，如重复压裂、人工举升等。整体看这5个阶段，开发页岩气所采用的技术与常规天然气开发技术都是有所区别的。伴随页岩气开发技术的逐步成熟，我国页岩气勘探开发的进程也不断加快。为了适应勘探开发的形势，基于页岩气开发技术方面的进展以及前人所做的工作，认为可从以下几个方面进行重点研究和攻关：第一，页岩气资源量(储量)评价。该研究方向涉及页岩气基质孔隙度、裂缝系统、页岩气吸附规律以及含气饱和度的评价方法。第二，页岩气渗流机理研究。对于渗流机理，要设计出适用于页岩气的多种渗流方式下的试验装置及测试方法，通过试验，建立页岩气渗流规律。第三，水平井及水平井压裂裂缝优化技术。着重研究水平井参数及水平井压裂裂缝参数在不同页岩储层特征下对页岩气井产能的影响。第四，页岩气储集层的储层保护技术。由于页岩储集层孔隙度、渗透率很小，钻井和储层改造过程中储层保护极其重要，包括钻井液体系选择、压裂过程中工作液的选取等。第五。适应页岩气储层特征的数值模拟器的开发和应用。我国水平井钻井技术与欠平衡钻井技术已经比较成熟，2005年以来，西南油气田先后引入LWD、旋转地质导向、FEMWD等先进装备，2007年应用欠平衡钻井技术完成广安002H1井钻井作业，水平井段超过2000m。在固井方面，泡沫水泥固井技术从二十世纪80年代就已在我国部分油气田进行应用，目前在青海油田花土沟、吐哈油田巴喀、胜利油田草桥、鄂尔多斯气田、河南油田气井中均取得了较好的应用效果，技术已相对成熟。目前国内完井常采用工艺包括射孔完井，如TCP射孔、水力喷射射孔，以及多功能组合管柱试油完井等，这些技术在国内各油气田均得到广泛应用。对于储层的改造技术，水力压裂、酸化工艺广泛应用于国内油气井增产。其中连续油管水力喷射加砂压裂在大庆、长庆、四川、吐哈等油田得到成功应用，在此基础上发展的水平井分段水力喷射加砂压裂技术也较成熟。中国石油勘探开发研究院廊坊分院在压裂设计与研究方面具有较高的水平，目前正在针对页岩储层的特性开展相应的储层改造液体体系和优化设计研究。在压裂设备方面，我国许多油气田已从国外进口了大型的压裂设备，如四川井下作业公司先后引进了FC-2251-Q型压裂车、HQ2000型压裂车、FBRCIOOARC混砂车、HRIOM连续油管作业等设备，可以完全满足水力压裂施工的需要。再次增产可采用重复压裂技术、人工举升技术。大庆油田成功应用了裂缝转向重复压裂技术，可以实现裂缝有效控制，气举排水在煤层气开发中已经被大量采用16-18。1.2.4国内外页岩气开发现状世界页岩气勘探开发正呈蔓延之势，对国际能源格局的影响日益显著。一方面，美国页岩气开发加速发展，投资增加，钻井活跃，储量、产量持续高速增长，有力地助推美国走向能源独立的步伐；另一方面， 受美国页岩气开发成功的激励，中国、印度、澳大利亚和欧洲一些国家也在积极开发本国页岩气资源。跨国能源公司通过资产收购、公司兼并等方式，大规模进入页岩气开发领域。页岩气已成为世界油气勘探开发的重要领域和发展趋势。2005年以来，在技术进步和市场需求的强劲推动下，美国页岩气开发进入了快速发展阶段，成本降低，气价下降，而页岩气产量不断增长。面临金融危机和低迷的经济形势，美国页岩气开发未受到明显影响，反而逆势而上，持续发展6。据评价（EIA，2011），美国页岩气技术可采资源量达24.4万亿立方米，比5年前发布的3.6万亿立方米（ARI，2006）增加近20万亿立方米。据统计，2005年美国页岩气探明储量不足0.5万亿立方米，到2009年增长到1.72万亿立方米，2011年进一步增长至3.0万亿立方米，6年增长了6倍以上，年均增长率接近35%。预计未来1020年，美国页岩气将保持较快发展态势，储产量仍将不断增长，为美国实现能源独立、增强能源安全发挥重要作用1，6-7。我国页岩气的研究总体上处于前期的探索和准备阶段，自2005年以来才开始进行大规模的早期评价阶段，并取得了一定的成绩，特别是2009年中国石油在威远实施的第一口井深2800m的页岩气深井(威201)，标志着中国页岩气进入实质性勘探开发阶段，而且计划10年内建成国内首个页岩气开发实验区6。近两年，我国土资源部、国家能源局等政府部门从地质调查评价、资源管理、产业规划、科技攻关等方面大力推进页岩气开发，中国石油、中国石化、中国海油等企业则从勘探、开发、技术研发等方面直接从事页岩气勘探开发。地方政府、民营企业及国外企业都热情高涨，伺机进入页岩气开发领域8,19。参考文献：1 高建.2010-2015年中国页岩气行业市场研究及投资分析预测报告M.北京,北京中投信德产业研究中心,2010.2 聂海宽，唐玄等.页岩气成藏控制因素及中国南方页岩气发育有利区预测J.石油学报,2009，30（4）. 3 李士伦.气田开发方案设计M.北京,石油工业出版社,2006.4 徐国盛，徐志星,等.页岩气研究现状及发展趋势J.成都理工大学学报,2011,38（6）.5 苏珊，史密斯,等.国际石油公司页岩气开发技术策略分析与展望J.石油钻探技术,2014,42（5）.6 杨登科，王勇.国内外页岩气勘探开发技术研究现状及进展J.石油化工应用,2012,31(2).7 陈思伟，敬晓锋.分析国内外页岩气勘探开发技术研究现状及进展J.中国石油和石化标准与质量,2013,(9).8 陈尚斌.中国页岩气研究现状与发展趋势J.石油学报,2010,31(4).9 邵晓州.页岩气研究新进展及开发瓶颈分析J.断块油田,2011,19(6).10 张金川.页岩气理论研究的基础意义J.地质通报, 2011,30(2-3).11 栾永乐.国外页岩气主要钻井、开采技术调研J.内蒙古石油化工,2012(6).12 郭昊.页岩气钻井关键技术及难点研究J.石油化工应用,2013,32(6）.13 崔思华.页岩气钻完井技术现状及难点分析J.天然气工业,2011,31(4)14 刘德华.页岩气开发技术现状及研究方向J.天江汉石油学报,2011,33(1)15 李武广.页岩气开发技术与策略综述J.天然气与石油,2011,2.16 刘洪林.国外页岩气钻完井、储层改造技术现状及我国适应性分析J.天然气工业,2011,33(4). 17 Narayan Nair, Linn Energy .Cross-Play Shale Gas Well Performance Analysis.J.SPE166468 18 Charles R. Vanorsdale, Saudi Aramco . Production Decline Analysis Lessons from Classic Shale Gas WellsJ.SPE166205 19 刘满平.我国页岩气产业开发前景、经验借鉴及模式选择J.中国能源,2012,34(7). 毕业设计(论文)开题报告2.本课题的任务、重点内容、实现途径 2.1本课题的任务(1)充分查阅相关文献资料，学习总结相关方法思路。(2)翻译与设计相关的英文文献（不少于20000字符数）。(3)按要求完成设计内容，即针对给定的页岩气藏制定一整套的气藏工程设计方案，包括气田概况、储量评价、产能评价、气藏工程和开发方案设计五部分。2.2本课题的重点内容 （1）根据页岩区块的地层资料，确定该页岩气藏内的储层的压力和温度系统； （2）根据页岩区块已有的5口生产井的数据，建立地质模型； （3）根据页岩区块游离气吸附气的含气量确定地质储量； （4）根据页岩气藏开发经验确定该页岩气藏的废弃压力，并由废弃压力计算该页岩气藏的可采储量和采收率； （5）根据页岩区块已有的5口生产井的试采资料对页岩气藏的试采特征进行了分析和确定合理产量范围； （6）根据页岩区块的储层分布特征、试采特征及页岩气的开发特点制定气藏合理的确定合理的开发层系和开发方式； （7）根据页岩气开发的特点确定开发井型，由气田开发经济极限法确定合理的井网密度、经济极限井距；通过对单井模型的数值模拟来优化水平井所处气藏位置和最佳长度；全区采用数值模拟来优化井网形式； （8）用数值模拟确定气藏合理开发方案，以获得最好的经济效益。 2.3本课题的实现途径(1)充分利用所学的专业知识；(2)分析课题任务书，通过查阅美国