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本科毕业设计开题报告

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2020年4月19日
文档仅供参考

本科毕业设计（论文）开题报告

题目：

学生姓名

学　号

教学院系
石油工程学院
专业年级
石油工程200 级
指导教师

职　称

单　　位
石油工程学院采油所

一． 课题研究的意义
随着石油工业的发展，水力压裂成了国内外油气层增产的最有效的方法之一。然而由于现场缺乏直接测量地层和裂缝参数的必要手段，因此石油工作人员很难认识和了解地层，从而不能有效的分析和评估压裂施工质量。尽管地层和水力压裂参数不能直接测量，可是油气井压裂停泵后的压力变化却直接反映了裂缝本身及周围地层的情况，因此能够利用压裂后压力测试资料来分析并求解有关参数。随着压裂技术的不断发展和完善，压后评估技术也受到了越来越广泛的重视。为了满足压裂施工的需要，压力分析解释技术也急需进一步发展和完善。

压裂后压降分析技术是压裂分析评估技术的核心，也是认识了解地层、分析和评估压裂施工质量的有效方法。利用压力降落分析技术，可在压裂后确定水力裂缝参数，科学合理的评估压裂施工质量，准确可靠的分析压裂施工的有效程度和失效原因，进而指导其它压裂井进行压裂施工设计和施工材料的选择;也可在压裂前进行小型压裂测试，确定主压裂的关键性参数，指导并及时修正压裂设计参数，提高压裂设计水平和施工效果;还能够用于重复压裂前诊断地层及裂缝情况，合理选井、选层，有针对性的选取压裂工艺技术为重复压裂设计提供可靠依据。然而随着水力压裂技术的进步与压裂施工范围的拓展，现有的二维压降分析模型有待进一步发展和完善，从而建立一种更全面，更合理的压降分析模型。

压力降落分析技术经发展和应用，逐步形成了认识压裂后裂缝及地层情况的有效分析解释技术，这对提高压裂施工质量和设计水平产生了重大的促进作用，可是，这项技术经发展和应用至今，仍面临不少问题。

二．压裂压力分析的研究现状
在水力压裂的初期，出于安全的考虑就已经开始了对注入压力的测量。1947年第一次压裂施工时，采用地面监测注入流体压力来保证压裂施工安全正常实施。1953年提出了裂缝内压力和注入流体体积之间的关系式；1955年研究了裂缝中流体压力和裂缝弹性变形的重要关系；195年Godbey和Hodges明确指出监测井底施工压力对完全弄清楚压裂过程和做出改进是很有必要的。1961年Perkin和Kern等人研究了缝中压力地层的弹性变形与裂缝宽度之间的关系。20世纪70年代末致密油气藏大型压裂施工已成为较普遍的作业措施，这迫切地需要实用的压裂压力分析技术来保证油田大型压裂施工的成功率和有效率。

Novotny于1977年发表了预测注入结束以后裂缝闭合期间压降的文章。1979年K.G.Nolte创造性地提出了利用小型压裂测试停泵后的压降曲线确定裂缝和压裂参数的方法，开辟了解释地下裂缝参数和评估压裂效果的新途径。其后，K.G.Nolte，W.S.Lee等人不断努力改进和完善压降曲线分析方法，建立了基于PKN、KGD、径向和椭圆形的二维裂缝延伸模型的相应二维压降曲线分析模型，这对认识压裂后地下裂缝具有重大意义，对改进压裂工艺和提高压裂理论水平有积极的作用。而且基于二维裂缝模型的压裂压力分析技术至今仍作为压裂压力分析的经典方法。可是，这些二维模型都假设裂缝高度为常数，即在压裂过程中裂缝的高度沿裂缝的长度方向为恒定值，而实际上，裂缝高度沿裂缝长度方向是变化的，因此，使用二维模型分析压降曲线得到的结果将与实际情况发生偏离。于是人们开始研究三维分析模型。自1978年Simonso等研究了压裂压力、岩石性质和应力对裂缝垂向增长的影响及其对产状的影响以来，Van Eekelen、Advani、Cleary与Settari以及Palmer都对拟三维裂缝模型进行了研究，根据不同的假设条件建立了相应的模型；1982年Nolte阐明将拟三维裂缝延伸模型用于拟合注入压力以预测缝高的延伸和其它参数，并为实施相关压裂压力的现场实践给出了处理和解释方法。Clifton和Abou-sayed以及Cleary等提出了全三维裂缝模型，用以描述更一般的裂缝延伸和二维流动问题。基于三维裂缝模型的压裂压力分析的开拓性工作是由Crockett和Cleary等完成的，她们为了满足压裂施工过程中的实时分析要求，提出了集总综合裂缝模型，开创了压裂压力分析技术的新局面。
对于裂缝闭合后的压力解释是由Nolte等人在1997年提出的，经过对此期间的压力分析，可得出油藏参数以及初滤失、裂缝长度等参数 Benelkadi等人提出利用裂缝闭合后的压力分析方法来提高水力压裂设计水平，并介绍了改该方法在阿尔及利亚In-Adaoui气田的应用。

国内对于施工过程的压裂压力分析依然采用1981年Nolte和Smith建立的双对数下净压力曲线与裂缝几何尺寸的变化关系，即Nolte-Smith图对于压降分析研究的较多，也比较系统。在20世纪80年代开始运用PKNKGD和Radial裂缝延伸模型对压降分析进行研究。1987年石油大学的王鸿勋、孟维宏[提出利用应力强度准则分析压降曲线初始段确定裂缝参数；1988年，石油勘探开发研究院的蒋阗提出了用断裂准则分析压降曲线。1990年石油大学的张士诚、王鸿勋建立了Palmer拟三维压降曲线分析模型，用应力强度因子准则研究了停泵后裂缝的延伸，提高了计算结果的准确性。1997年西南石油学院的古发刚将压降分析用于酸压施工资料分析中；大港油田钻采工艺研究院的张平等人对压裂后的压力资料进行了解释，提出了一种新的数学拟合方法，计算拟合压力，并研制了一套解释软件。 郭大立等建立了一个形式简明的拟三维模型，并采用数学拟合方法计算拟合压力。 西南石油学院的郭建春等人推导了一套用于分析压裂压降资料的三维模型，模型综合考虑了压裂液续流对裂缝延伸的影响，提出了以压力平方差获取拟合压力的方法。

三． 主要研究内容
1．回顾水力压裂的相关概念，了解压后压降分析技术的相关知识。
2. 加大对裂缝闭合后压力资料的应用，并对此时期的压力进行分析和解释。
3. 以新型的F函数曲线分析方法为基础上，进行曲线拟合确定拟合压力导数。由于压力导数放大了压力的变化，因此使用该方法能够更好的识别裂缝闭合点，进而更准确地确定闭合压力。
4. 经过对水力压裂裂缝闭合后线性流及径向流的分析与描述，建立线性流及径向流数学模型。
5. 编制计算机程序，利用小型压降压力数据求解储层压力、渗透率、滤失系数等参数，加深对储层的认识，为大型压裂设计提供依据。
四．研究思路．
1、研究方法
本论文基于理论方面的研究，经过建立合适的数学模型来模拟水力压裂裂缝闭合后的压力变化情况。合理的数学解释模型包括裂缝几何模型与温度场模型。为获得合理的裂缝几何尺寸、拟合压力、压裂液滤失系数等解释结果，解释模型必须能够准确描述压后裂缝动态响应以及压裂液滤失特征，解释方法必须科学合理，准确可靠。课题针对水力压裂裂缝闭合后的压降变化情况，对传统G函数压降分析法进行了改进。根据前人提出的一种新型的F函数分析法，同时在F函数理论的基础上采用数学拟合的方法计算闭合压力，利用压裂施工本身所反馈的信息，来加深对储层的认识，求取岩石力学参数。指导现场实践。
2、技术路线

前期调研
收集资料
整理资料
建立模型
编制程序
计算储层参数
计算结果分析
结论

3.可行性分析
(此处应该写前人的研究和前期的学习以及指导老师的情况)大型压裂设计过程中，需提供储层物性、岩石性质、流体性质等相关参数才能准确地确定大型压裂的施工参数，但对于某些特殊情况，如新区或未生产井，很难获取准确的储层物性参数，例如储层压力、渗透率、滤失系数等，因此需实施小型压裂测试，求取大型设计所需的相关参数。随着水力压裂技术的发展，压后裂缝诊断评估技术越来越受到广泛的应用:在主压裂前常进行小型压裂测试和解释，能够获取压裂所需的参数进而及时修改主压裂设计;在主压裂后进行压降分析，能够解释裂缝参数进而评价压裂施工效果，并更好地指导下一次压裂施工。

五. 设计的预期的结果
1. 全面了解闭合后压降分析的国内外现状；
2．建立较为符合实际的裂缝闭合后线性流及径向流数学模型；
3．编程闭合后压降分析程序，结合实例计算确定储层压力、渗透率、滤失系数等参数；
4．分析当前闭合后分析方法的缺点或不足。

六. 进度安排（与任务书保持一致）
序 号
设计（论文）各阶段内容
起止日期
1
收集并阅读文献（要求有读书笔记）
3.30-4.5
2
文献综述，完成开题报告。开题答辩
4.6-4.12
3
建立数学模型，研究数值计算方法

4.13-4.26
4
编制计算机程序求解。调试程序。
结合现场施工压力数据计算结果
4.27-5.30
5
分析计算结果、撰写毕业论文
6.1-6.10
6
制作答辩多媒体、准备论文答辩
6.11-6.17
7
论文答辩与成绩评定
6.18-6.24