氣藏工程設(shè)計石油工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

1、重慶科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題 目 氣藏工程設(shè)計 學(xué) 院 石油與天然氣工程學(xué)院 專業(yè)班級 石油工程（油藏工程） 學(xué)生姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 年 12 月 28 日開題報告填寫要求1.開題報告作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作開始后2周內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及系主任審查后生效。2.開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標準格式（可從教務(wù)處網(wǎng)址上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見。3.學(xué)生查閱資料的參考文獻理工類不得少于10篇，其它不少于12篇（

2、不包括辭典、手冊）。4.“本課題的目的及意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析”至少2000字，其余內(nèi)容至少1000字。畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告1.本課題的目的及意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析1.1課題目的及意義 近年來，隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，能源消費需求不斷攀升，其中天然氣消費需求的增長速度已經(jīng)超過煤炭和石油，天然氣供需矛盾突出，尤其是短期供需不平衡矛盾，已影響了城市供氣安全和人民生活環(huán)境的改善，阻礙了天然氣產(chǎn)業(yè)的有序發(fā)展，能源供應(yīng)安全已經(jīng)成為國家安全的重要組成部分，尋求能源供應(yīng)多元化與降低能源對外依存度就成為我國能源工業(yè)面臨的核心問題之一。同時，由于長期以來我國能源消費結(jié)構(gòu)不合理，煤炭消費比例過高，天然氣、水

3、電及可再生能源等清潔能源的消費比例非常低，這種以煤為主的能源結(jié)構(gòu)導(dǎo)致溫室氣體排放和其他各種污染排放不斷激增，致使我國在環(huán)境保護、應(yīng)對氣候變化及節(jié)能減排等方面臨著巨大的國際壓力和國內(nèi)挑戰(zhàn)。因此未來我國能源供應(yīng)及消費必須向低碳、清潔、高效，及多元化方向發(fā)展，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)勢在必行1。頁巖氣作為低碳、清潔的新興能源，廣泛分布于我國海相、陸相盆地，是一種重要的非常規(guī)天然氣資源。頁巖氣的形成和富集有著自身獨特的特點，往往分布在盆地內(nèi)厚度較大、分布廣的頁巖烴源巖地層中，以吸附或游離狀態(tài)為主要的存在方式。較常規(guī)天然氣相比，頁巖氣開發(fā)具有開采壽命長和生產(chǎn)周期長的優(yōu)點，大部分產(chǎn)氣頁巖分布范圍廣、厚度大，且普遍含氣

4、，這使得頁巖氣井能夠長期地以穩(wěn)定的速率產(chǎn)氣。我國頁巖氣資源豐富，加快頁巖氣勘探開發(fā)能夠直接增加我國天然氣供應(yīng)、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、緩解減排壓力、保障能源供應(yīng)安全、提高能源利用效率、拉動油氣裝備制造業(yè)發(fā)展、帶動基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以及培育新的經(jīng)濟增長點2。本次設(shè)計方案研究目標區(qū)塊為頁巖區(qū)塊。該區(qū)塊總體為我國南方丘陵山地，受到來自北西方向擠壓應(yīng)力作用，以正向構(gòu)造為主，各背斜帶之間以寬緩向斜帶為界。該地區(qū)交通較為便利，區(qū)內(nèi)各場鎮(zhèn)間均有公路相通。該地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，常年平均氣溫1517。根據(jù)目前勘探開發(fā)情況，將該區(qū)塊下志留統(tǒng)龍馬溪組下部上奧陶統(tǒng)五峰組約86m層段含氣泥頁巖段作為本區(qū)主要的目的層。該地區(qū)五

5、峰組龍馬溪組總體上分布穩(wěn)定，尤其是目的含氣層段在地震剖面和連井對比剖面上都有很好的響應(yīng)。在早期氣藏地質(zhì)研究的基礎(chǔ)上，應(yīng)用開發(fā)實驗資料、測試和試氣資料，開展氣藏工程論證，評價和預(yù)測氣井產(chǎn)能，研究氣藏技術(shù)經(jīng)濟界限和開發(fā)技術(shù)政策，進行開發(fā)概念方案設(shè)計，預(yù)測可能達到的生產(chǎn)規(guī)模，評價、優(yōu)選推薦方案3。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國內(nèi)外頁巖氣基礎(chǔ)理論研究現(xiàn)狀 在傳統(tǒng)的油氣勘探中，人們一直認為烴源巖只生成油氣不能儲藏；而近年來的研究證實，頁巖氣不僅生成于烴源巖，而且還能大量存儲于其中。 頁巖氣是指主體位于暗色泥頁巖或高碳泥頁巖中，以吸附或游離狀態(tài)為主要存在方式的天然氣聚集。它是天然氣生成以后在烴源巖層內(nèi)就

6、近聚集的結(jié)果，具有“原地”成藏得特點。在頁巖氣藏中，天然氣頁可以存在于夾層狀的粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、甚至砂巖地層中。頁巖氣是一種重要的非常規(guī)天然氣資源，其特殊的賦存方式使之不受圈閉的控制，因此有人把他歸屬于“連續(xù)性氣藏”。 頁巖氣有多種成因類型，可以是生物成因、熱成因、也可以是生物-熱成因。作為生物成因氣，通過埋藏早期的成巖作用或侵入的大氣降水中富含的細菌微生物活動而形成；作為熱成因氣，通過在埋藏較深或溫度較高時干酪跟的熱降解或低熟生物氣再次裂解形成，以及油和瀝青達到高成熟時二次裂解生成4。1.2.2國內(nèi)外頁巖氣開發(fā)前景研究現(xiàn)狀20世紀80年代到90年代，盡管受到石油工程技術(shù)的制約，

7、但一些石油公司 如米歇爾（Mitchell）能源公司等仍然堅持在滲透率極低的細粒儲層（文中主要是指頁巖，但實際上包括細粒硅質(zhì)碎屑巖和碳酸鹽巖）中進行油氣勘探開發(fā)探索。石油公司早期采用水平井開發(fā)頁巖氣，并在奧斯汀白堊層中進行了先導(dǎo)試驗。后來，該技術(shù)在沃斯堡（Fort Worth）盆地以北的巴奈特（Barnett）頁巖儲層開發(fā)中進行了推廣應(yīng)用。同時，石油公司開始試驗應(yīng)用新的完井與增產(chǎn)技術(shù)，例如多級水力壓裂技術(shù)、滑溜水壓裂液（包括線性和交聯(lián)凝膠）以及不同尺寸的支撐劑。21世紀初，由于天然氣價格升高，以及在鉆井、完井和開發(fā)方面的技術(shù)突破，使得用水平井開采巴奈特頁巖變得經(jīng)濟可行。頁巖氣藏初期產(chǎn)量高、天然

8、氣價格高，這極大地促進了頁巖氣開采的發(fā)展，而且頁巖區(qū)塊的均質(zhì)性強、橫向分布廣并具有達幾萬平方公里生產(chǎn)面積的“資源區(qū)帶”，從而引發(fā)了一場頁巖氣革命，形成了一個新的、直到現(xiàn)在還在繼續(xù)發(fā)展的頁巖油氣勘探開發(fā)方向5。但從國內(nèi)外頁巖氣開發(fā)現(xiàn)狀來看，頁巖氣勘探開發(fā)還存在許多問題亟待解決的問題，包括機理分析與研究、實驗測試與分析、有利選區(qū)與評價、含氣特點與模擬、產(chǎn)能分析及預(yù)測、壓裂技術(shù)與壓裂液、精確導(dǎo)向與儲層改造等。頁巖氣藏開發(fā)成本高，難度大，以及技術(shù)上的缺陷都是制約頁巖氣勘探開發(fā)的主要原因。因此，需要創(chuàng)新頁巖氣儲層評價技術(shù)、射孔優(yōu)化技術(shù)、水平井技術(shù)和壓裂技術(shù)，逐步形成適合我國頁巖氣特點的開發(fā)技術(shù)是關(guān)鍵。還

9、有就是鑒于目前國內(nèi)頁巖氣研究隊伍力量十分薄弱以及管理機制的不健全，這些都需要國家管理層得積極努力4-13。1.2.3國內(nèi)外頁巖氣開發(fā)技術(shù)研究現(xiàn)狀頁巖氣藏的特性決定了頁巖氣只有在特定條件下才能被開采出來。與含氣頁巖有關(guān)的特征包括缺少明顯的蓋層和圈閉、無清晰的氣水界面、天然裂縫發(fā)育、最終采收率低于常規(guī)氣藏以及極低的基巖滲透率14。由于頁巖的致密性，具有商業(yè)開發(fā)價值的頁巖氣藏儲層厚度都比較大。自從頁巖氣產(chǎn)業(yè)化以來，國內(nèi)外都在儲層評價、水平井增產(chǎn)、射孔優(yōu)化和壓裂增產(chǎn)技術(shù)上不斷創(chuàng)新以尋求最佳的經(jīng)濟效益15。美國將頁巖氣田開發(fā)周期劃分為5個階段，即資源評估、勘探啟動、早期開采、成熟開采和產(chǎn)量遞減階段。在資

10、源評估階段需要對頁巖及其儲層潛力做出評估。在勘探啟動階段開始鉆探試驗井，測試壓裂并預(yù)測產(chǎn)量。進入早期開采階段后，開始快速開發(fā)，建立相應(yīng)標準。在成熟開采階段進行生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比，確定氣藏模型，形成開發(fā)數(shù)據(jù)庫。經(jīng)過一定時間的開采后，進入到產(chǎn)量遞減階段，為了減緩產(chǎn)量遞減速度，在此階段通常需要實施再增產(chǎn)措旅，如重復(fù)壓裂、人工舉升等。整體看這5個階段，開發(fā)頁巖氣所采用的技術(shù)與常規(guī)天然氣開發(fā)技術(shù)都是有所區(qū)別的。伴隨頁巖氣開發(fā)技術(shù)的逐步成熟，我國頁巖氣勘探開發(fā)的進程也不斷加快。為了適應(yīng)勘探開發(fā)的形勢，基于頁巖氣開發(fā)技術(shù)方面的進展以及前人所做的工作，認為可從以下幾個方面進行重點研究和攻關(guān)：第一，頁巖氣資源量(儲量

11、)評價。該研究方向涉及頁巖氣基質(zhì)孔隙度、裂縫系統(tǒng)、頁巖氣吸附規(guī)律以及含氣飽和度的評價方法。第二，頁巖氣滲流機理研究。對于滲流機理，要設(shè)計出適用于頁巖氣的多種滲流方式下的試驗裝置及測試方法，通過試驗，建立頁巖氣滲流規(guī)律。第三，水平井及水平井壓裂裂縫優(yōu)化技術(shù)。著重研究水平井參數(shù)及水平井壓裂裂縫參數(shù)在不同頁巖儲層特征下對頁巖氣井產(chǎn)能的影響。第四，頁巖氣儲集層的儲層保護技術(shù)。由于頁巖儲集層孔隙度、滲透率很小，鉆井和儲層改造過程中儲層保護極其重要，包括鉆井液體系選擇、壓裂過程中工作液的選取等。第五。適應(yīng)頁巖氣儲層特征的數(shù)值模擬器的開發(fā)和應(yīng)用。我國水平井鉆井技術(shù)與欠平衡鉆井技術(shù)已經(jīng)比較成熟，2005年以來

12、，西南油氣田先后引入LWD、旋轉(zhuǎn)地質(zhì)導(dǎo)向、FEMWD等先進裝備，2007年應(yīng)用欠平衡鉆井技術(shù)完成廣安002H1井鉆井作業(yè)，水平井段超過2000m。在固井方面，泡沫水泥固井技術(shù)從二十世紀80年代就已在我國部分油氣田進行應(yīng)用，目前在青海油田花土溝、吐哈油田巴喀、勝利油田草橋、鄂爾多斯氣田、河南油田氣井中均取得了較好的應(yīng)用效果，技術(shù)已相對成熟。目前國內(nèi)完井常采用工藝包括射孔完井，如TCP射孔、水力噴射射孔，以及多功能組合管柱試油完井等，這些技術(shù)在國內(nèi)各油氣田均得到廣泛應(yīng)用。對于儲層的改造技術(shù)，水力壓裂、酸化工藝廣泛應(yīng)用于國內(nèi)油氣井增產(chǎn)。其中連續(xù)油管水力噴射加砂壓裂在大慶、長慶、四川、吐哈等油田得到成

13、功應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上發(fā)展的水平井分段水力噴射加砂壓裂技術(shù)也較成熟。中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院在壓裂設(shè)計與研究方面具有較高的水平，目前正在針對頁巖儲層的特性開展相應(yīng)的儲層改造液體體系和優(yōu)化設(shè)計研究。在壓裂設(shè)備方面，我國許多油氣田已從國外進口了大型的壓裂設(shè)備，如四川井下作業(yè)公司先后引進了FC-2251-Q型壓裂車、HQ2000型壓裂車、FBRCIOOARC混砂車、HRIOM連續(xù)油管作業(yè)等設(shè)備，可以完全滿足水力壓裂施工的需要。再次增產(chǎn)可采用重復(fù)壓裂技術(shù)、人工舉升技術(shù)。大慶油田成功應(yīng)用了裂縫轉(zhuǎn)向重復(fù)壓裂技術(shù)，可以實現(xiàn)裂縫有效控制，氣舉排水在煤層氣開發(fā)中已經(jīng)被大量采用16-18。1.2.4國內(nèi)外頁巖氣

14、開發(fā)現(xiàn)狀世界頁巖氣勘探開發(fā)正呈蔓延之勢，對國際能源格局的影響日益顯著。一方面，美國頁巖氣開發(fā)加速發(fā)展，投資增加，鉆井活躍，儲量、產(chǎn)量持續(xù)高速增長，有力地助推美國走向能源獨立的步伐；另一方面， 受美國頁巖氣開發(fā)成功的激勵，中國、印度、澳大利亞和歐洲一些國家也在積極開發(fā)本國頁巖氣資源?？鐕茉垂就ㄟ^資產(chǎn)收購、公司兼并等方式，大規(guī)模進入頁巖氣開發(fā)領(lǐng)域。頁巖氣已成為世界油氣勘探開發(fā)的重要領(lǐng)域和發(fā)展趨勢。2005年以來，在技術(shù)進步和市場需求的強勁推動下，美國頁巖氣開發(fā)進入了快速發(fā)展階段，成本降低，氣價下降，而頁巖氣產(chǎn)量不斷增長。面臨金融危機和低迷的經(jīng)濟形勢，美國頁巖氣開發(fā)未受到明顯影響，反而逆勢而上，

15、持續(xù)發(fā)展6。據(jù)評價（EIA，2011），美國頁巖氣技術(shù)可采資源量達24.4萬億立方米，比5年前發(fā)布的3.6萬億立方米（ARI，2006）增加近20萬億立方米。據(jù)統(tǒng)計，2005年美國頁巖氣探明儲量不足0.5萬億立方米，到2009年增長到1.72萬億立方米，2011年進一步增長至3.0萬億立方米，6年增長了6倍以上，年均增長率接近35%。預(yù)計未來1020年，美國頁巖氣將保持較快發(fā)展態(tài)勢，儲產(chǎn)量仍將不斷增長，為美國實現(xiàn)能源獨立、增強能源安全發(fā)揮重要作用1，6-7。我國頁巖氣的研究總體上處于前期的探索和準備階段，自2005年以來才開始進行大規(guī)模的早期評價階段，并取得了一定的成績，特別是2009年中國石

16、油在威遠實施的第一口井深2800m的頁巖氣深井(威201)，標志著中國頁巖氣進入實質(zhì)性勘探開發(fā)階段，而且計劃10年內(nèi)建成國內(nèi)首個頁巖氣開發(fā)實驗區(qū)6。近兩年，我國土資源部、國家能源局等政府部門從地質(zhì)調(diào)查評價、資源管理、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、科技攻關(guān)等方面大力推進頁巖氣開發(fā)，中國石油、中國石化、中國海油等企業(yè)則從勘探、開發(fā)、技術(shù)研發(fā)等方面直接從事頁巖氣勘探開發(fā)。地方政府、民營企業(yè)及國外企業(yè)都熱情高漲，伺機進入頁巖氣開發(fā)領(lǐng)域8,19。參考文獻：1 高建.2010-2015年中國頁巖氣行業(yè)市場研究及投資分析預(yù)測報告M.北京,北京中投信德產(chǎn)業(yè)研究中心,2010.2 聶海寬，唐玄等.頁巖氣成藏控制因素及中國南方頁巖氣

17、發(fā)育有利區(qū)預(yù)測J.石油學(xué)報,2009，30（4）. 3 李士倫.氣田開發(fā)方案設(shè)計M.北京,石油工業(yè)出版社,2006.4 徐國盛，徐志星,等.頁巖氣研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢J.成都理工大學(xué)學(xué)報,2011,38（6）.5 蘇珊，史密斯,等.國際石油公司頁巖氣開發(fā)技術(shù)策略分析與展望J.石油鉆探技術(shù),2014,42（5）.6 楊登科，王勇.國內(nèi)外頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)研究現(xiàn)狀及進展J.石油化工應(yīng)用,2012,31(2).7 陳思偉，敬曉鋒.分析國內(nèi)外頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)研究現(xiàn)狀及進展J.中國石油和石化標準與質(zhì)量,2013,(9).8 陳尚斌.中國頁巖氣研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢J.石油學(xué)報,2010,31(4).9 邵曉

18、州.頁巖氣研究新進展及開發(fā)瓶頸分析J.斷塊油田,2011,19(6).10 張金川.頁巖氣理論研究的基礎(chǔ)意義J.地質(zhì)通報, 2011,30(2-3).11 欒永樂.國外頁巖氣主要鉆井、開采技術(shù)調(diào)研J.內(nèi)蒙古石油化工,2012(6).12 郭昊.頁巖氣鉆井關(guān)鍵技術(shù)及難點研究J.石油化工應(yīng)用,2013,32(6）.13 崔思華.頁巖氣鉆完井技術(shù)現(xiàn)狀及難點分析J.天然氣工業(yè),2011,31(4)14 劉德華.頁巖氣開發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀及研究方向J.天江漢石油學(xué)報,2011,33(1)15 李武廣.頁巖氣開發(fā)技術(shù)與策略綜述J.天然氣與石油,2011,2.16 劉洪林.國外頁巖氣鉆完井、儲層改造技術(shù)現(xiàn)狀及我國適

19、應(yīng)性分析J.天然氣工業(yè),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 劉滿平.我國頁巖氣產(chǎn)業(yè)開發(fā)前景、經(jīng)驗借鑒及模式選擇J.中國能源,2012,34(7). 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告2.本課題的任務(wù)、重點

20、內(nèi)容、實現(xiàn)途徑 2.1本課題的任務(wù)(1)充分查閱相關(guān)文獻資料，學(xué)習(xí)總結(jié)相關(guān)方法思路。(2)翻譯與設(shè)計相關(guān)的英文文獻（不少于20000字符數(shù)）。(3)按要求完成設(shè)計內(nèi)容，即針對給定的頁巖氣藏制定一整套的氣藏工程設(shè)計方案，包括氣田概況、儲量評價、產(chǎn)能評價、氣藏工程和開發(fā)方案設(shè)計五部分。2.2本課題的重點內(nèi)容 （1）根據(jù)頁巖區(qū)塊的地層資料，確定該頁巖氣藏內(nèi)的儲層的壓力和溫度系統(tǒng)； （2）根據(jù)頁巖區(qū)塊已有的5口生產(chǎn)井的數(shù)據(jù)，建立地質(zhì)模型； （3）根據(jù)頁巖區(qū)塊游離氣吸附氣的含氣量確定地質(zhì)儲量； （4）根據(jù)頁巖氣藏開發(fā)經(jīng)驗確定該頁巖氣藏的廢棄壓力，并由廢棄壓力計算該頁巖氣藏的可采儲量和采收率； （5）根據(jù)頁巖區(qū)塊已有的5口生產(chǎn)井的試采資料對頁巖氣藏的試采特征進行了分析和確定合理產(chǎn)量范圍； （6）根據(jù)頁巖區(qū)塊的儲層分布特征、試采特征及頁巖氣的開發(fā)特點制定氣藏合理的確定合理的開發(fā)層系和開發(fā)方式； （7）根據(jù)頁巖氣開發(fā)的特點確定開發(fā)井型，由氣田開發(fā)經(jīng)濟極限法確定合理的井網(wǎng)密度、經(jīng)濟極限井距；通過對單井模型的數(shù)值模擬來優(yōu)化水平井所處氣藏位置和最佳長度；全區(qū)采用數(shù)值模擬來優(yōu)化井網(wǎng)形式； （8）用數(shù)值模擬確定氣藏合理開發(fā)方案，以獲得最好的經(jīng)濟效益。 2.3本課題的實現(xiàn)途徑(1)充分利用所學(xué)的專業(yè)知識；(2)分析課題任務(wù)書，通過查閱美國SPE會議論文、CNKI中國學(xué)