页岩气多尺度渗流数值模拟及完井优化设计开题报告.doc

目录 第一部分 文献综述 2 第1章 页岩气资源分布及开发现状 2 1.1 国外页岩气资源分布及开发现状 2 1.2 国内页岩气资源分布及开发现状 5 第2章 页岩气物性研究 7 2.1 页岩气储层岩石物性研究 7 2.2 页岩气储存状态 9 2.3 页岩渗流率测定 10 2.4 页岩气储层裂缝发育及描述 11 第3章 页岩气渗流规律 12 3.1 页岩气微观渗流机理 12 3.2 页岩气孔隙渗流模型 15 3.3 页岩气裂缝渗流模型 16 第4章 页岩气藏压裂水平井完井参数优化设计 17 4.1 页岩气藏压裂水平井产能预测模型 17 4.2 页岩气藏数值模拟技术 20 4.3 页岩气藏水平井压裂完井参数优化 21 第二部分 开题报告 25 一、研究目的和意义 25 二、国内外研究现状 26 2.1 页岩气微观渗流特征研究 26 2.2 页岩气多尺度渗流模型研究 27 2.3 页岩气储层水平井压裂参数优化设计 28 三、研究内容与技术路线 29 3.1 研究内容 29 3.2 技术路线 30 四、创新点 30 五、预期目标及成果 30 六、进度安排 31 第一部分 文献综述 第1章 页岩气资源分布及开发现状 随着今年来世界常规油气资源的新增储量不断减少，常规油气产量也在不断下降，人们对非常规油气资源的勘探开发越来越重视，非常规油气资源在能源供给中所占的比例越来越大。页岩气是非常规油气资源的重要组成部分，而且在美国最近几年的页岩气革命的鼓舞下，世界许多国家都开始大力开发页岩气资源。 页岩气储层渗透率极低，气体在储层中流动阻力很大，需要对储层进行改造才能实现商业性开采，使得页岩气开采具有成本高、技术要求高、开采周期长的特点，因此要开发好页岩气储层，必须对页岩气的勘探和开发技术进行研究[]。 水平井水力压裂技术是形成美国页岩气革命的关键，水平井压裂可以增大井筒与地层接触面积，改善气体流动通道，减少气体流动阻力，从而可以提高单井产量和最终采收率，改善单井经济效益。水平井水力压裂一般是沿着水平井筒压开多条裂缝，由于水力压裂技术成本高，要投入大量的资金，因此有必要对页岩气藏水平井水力压裂进行参数优化设计，从而达到最大增产效果，获得最优经济效益。 1.1 国外页岩气资源分布及开发现状 页岩气资源在全球范围内分布比较广泛，如图1所示，全世界的页岩气资源量约为456.24×1012m3，相当于致密砂岩气和煤层气资源量的总和，具有很大的开发潜力。 国外页岩气资源储量丰富的国家主要有美国，阿根廷，墨西哥，南非，澳大利亚和加拿大等。美国是世界上最早发现、研究、勘探和开发页岩气的国家。美国的页岩主要发育在20个州21个大小不等的盆地里，目前商业开采主要集中在5个盆地，即密歇根盆地的Antrim页岩、阿巴拉契亚盆地的Ohio页岩、福特沃斯盆地的Barnett页岩、伊利诺伊盆地的New Albany页岩和圣胡安盆地的Lewis页岩。其中，Barnett页岩是当前美国页岩气开发的主力层位，也是目前各国页岩气勘探开发学习的样本，据美国地质调查局（USGS）必威体育精装版的统计，其资源量约0.74万亿立方米。 早在1976年，美国能源部就对东部页岩气进行了地质、地球化学和石油工程的研究，发现了Antrim页岩、Ohio页岩、NewAlbany页岩、Barnett页岩和Lewis页岩等五大页岩气系统，并进行了工业开采[]。20世纪90年代以来，美国、加拿大等北美国家页岩气勘探取得成效，开发技术趋于成熟[]。 经过多年的发展，目前美国页岩气藏开发主要采用水平井套管完井及分段压裂技术。2006年，美国页岩气藏水平井套管完井及分段压裂技术获得重大突破，页岩气从摸索阶段转向了大规模开发，2011年产量达1800亿立方米，占到天然气总产量的22.6%，而预计2035年美国页岩气产量将占到本土天然气总产量45％。 图1 世界页岩气资源可采储量分布示意图（EIA） 加拿大是继美国之后世界上第二个对页岩气进行勘探开发的国家，加拿大页岩气资源也十分丰富，且资源分布面积广、涉及地质层位多，主要分布在西部盆地地区，包括不列颠哥伦比亚省东北部中泥盆统的霍恩河盆地和三叠系Montney页岩，艾伯塔省与萨斯喀彻温省的白垩系Colorado群，魁北克省的奥陶系Utica页岩，新不伦瑞克省和新斯科舍省的石炭系Horton Bluff页岩。根据加拿大非常规天然气协会（CSUG）的资源评价结果，加拿大页岩气的资源量大于42.5万亿立方米，其中霍恩河盆地和Montney的页岩气资源最为丰富，其页岩气资源量为39.08万亿立方米。 目前，已有多家油气生产商在加拿大西部地区进行页岩气的开采或开发试验，但与美国相比，加拿大页岩气开发还处于初级阶段，尚未进行大规模的商业性开采。2004年，不列颠哥伦比亚省能源矿产部将页