2015参考 开题

1、本科毕业设计（论文）开题报告油藏水力压裂井不稳定试井学生姓名模型研究学t=r. 号教学院系学院专业年级石油工程级指导教师职称单位大学1. 设计（论文）选题的目的、意义及国内外研究现状1.1设计（论文）选题的目的、意义油井生产中大部分压力降都产生在近井地带，为了提高油井产量，有 必要改善井筒表皮效应，提高近井地带地层渗透率。实践表明，人工水力 压裂对此最为有效。水力压裂过程是通过对目的储层泵注高粘度前置液， 以高压形成裂缝并延伸，而后泵注混有支撑剂的携砂液，携砂液可以继续 延展裂缝，同时携带支撑剂深入裂缝，最后使压裂液破胶降解为低粘度流 体流向井底反排而出，在地层中留下一条高导流能力的通道，以利

2、于油气 从远井地层流向井底。 压裂在油气田勘探开发中成为有效的技术措施，是因为它从以下几方面提高了油气层的生产能力：改变近井筒地带油气的渗流方式，沟通油气储集区，解除近井地带的污染，最终影响油气单井产量和 采收率。试井是油气藏动态描述、动态监测的重要手段之一，已成为油气勘探 开发工作中的一个重要组成部分。它是一种以油气渗流力学理论为基础， 以各种测试仪表为手段，通过对油井、气井或水井生产动态的测试来研究 测试井的各种特性参数和油层、气层、水层的生产能力，以及油层、气层、 水层之间，井与井之间联通关系的方法。通过试井分析，一方面可以提供 如油气井产能、油气藏的原始地层压力、地层渗透率、储层类型、

3、测试井 的完井效果、井底污染情况、油气层改造措施的效果、单井的控制储量、 测试井附近的油气层边界和井间联通情况等参数及动态特性；另一方面， 可以监测油气藏压力、产量等动态参数的变化，为调整方案提供科学依据。试井分析作为了解和控制油藏信息的一种手段，在压裂井的优化和评 价中起到了重要的作用。现代试井技术相对于常规试井技术来说具有更好 的实用性，通过对压裂井进行现代试井分析可以了解地层流体的流态，确 定裂缝半长、储层渗透率以及井筒存储系数、表皮系数等参数，这些参数对于评价压裂成功与否以及压裂后的增产效果非常重要。裂缝一般垂直于最小应力方向展开，有水平裂缝和垂直裂缝之分，也 有无限导流、有限导流和均

4、匀流之区别。虽然水力压裂可能产生各种各样 的裂缝，但是研究表明：在深度超过700m的地层中，压裂产生的裂缝基本上都是垂直裂缝。 因此，建立垂直裂缝井不稳定试井模型并求出模型的解， 最终根据求解结果计算出典型曲线，并从渗流机理上分析油藏、油井参数 对曲线特征的影响具有重要的理论和现实意义，本文即将对这一过程进行 分析和研究。1.2国内外研究现状国内外对垂直裂缝井都有不少研究，有关垂直裂缝井的研究始于二十世纪五十年代，但国内的研究相对国外来说起步较晚。本文在阅读文献、 资料调研的基础上对具有代表性的垂直裂缝井试井的研究工作进行了简要 的回顾。1958年，Dyes等人应用电模拟实验来研究人工垂直裂缝

5、对油井产能 和压力恢复分析的影响，他们认为在确定地层原始压力和渗透率时必须考 虑垂直裂缝的影响。1961年，Prats.等人研究了均质油藏中心一条垂直裂缝的压力不稳定 动态，建立了一个较为理想化的模型，假设裂缝为无限导流裂缝且支撑缝 高等于储层厚度。1963年，Scott利用热流量分析方法研究了油藏中心一条垂直裂缝的 不稳定压力动态，计算出无因次压力与无因次时间的典型曲线，再根据曲 线斜率求出不同的油藏、油井参数。1964年，Russell和Truitt等研究了无限导流垂直裂缝井的压力不稳 定动态，并提出试井早期呈线性流，晚期呈径向流，即裂缝附近的流动为 线性流，远的地方为径向流，并在此基础上

6、进行了试井模型研究，建立了 数学模型并求得模型的解析解。他们发现当裂缝长度过长时，计算得到的 kh值将大于真实值，因此，要想得到正确的kh值，需要对产能测试的结果进行校正，他们当时推荐应用Muskat方法校正。1972年，Raghavan，Cady和Ramey发表了一篇研究垂直裂缝试井方法的文章，文中以压力恢复试井方法为基础，绘制了典型曲线，并讨论了曲 线的特点，给出了地层解释的方法。文中应用MDH方法,Muskat法校正以及典型曲线拟合法来求取地层参数。1974 年和 1975 年，Ramey，Raghavan 和 Gringarten 分析了裂缝油藏的 压力动态，联合发表了两篇有关无限导流

7、垂直裂缝井试井的文章。文中绘制了较为实用的无限导流垂直裂缝的典型曲线，并讨论了曲线特征， 给出了曲线的应用。应用结果表明一些实测资料与典型曲线拟合不好，后 来经过研究发现无限导流垂直裂缝模型较为理想，在大型水利压裂中往往 不会出现导流能力无限大的裂缝，而是出现具有一定的渗透率的裂缝，这 种裂缝后来被解释为有限导流垂直裂缝。1977年，Cinco-Ley和Samaniego研究了井筒储存和表皮效应对垂直 裂缝井试井的影响。他们认为在早期由于裂缝表皮的影响，使得无因次压力和无因次时间的双对数曲线呈水平状，不同的裂缝表皮效应值使得曲线间差距很大，但随时间的延长，曲线间的差距变小，曲线逐渐接近于表皮系

8、数为 零的情况。这说明对于长时间的试井来说，裂缝表皮效应的影响逐渐消失,甚至可以忽略不计，但对于短时间的试井来说，表皮效应的影响不容忽略。对 于井筒储集效应的影响研究结果表明，对低导流能力的垂直裂缝来说，井筒储集的影响很小，但对于高导流能力垂直裂缝来说，特别是无限导流裂缝，井筒储集的影响是很严重的。1978年，Cinco-Ley和Samaniego联合发表了有限导流垂直裂缝井瞬 态压力行为的文章9，文中首次提出了双线性流的概念。并指出有限导流 垂直裂缝井的流动状态应分为四个阶段：即早期不稳定裂缝线性流、地层 裂缝双线性流、地层线性流和拟径向流四个阶段，并给出了用于描述每个 阶段相应的数学模型和

9、常规试井方法及现代试井方法。1981年，Cinco-Ley等人10发表了压裂井的瞬时压力分析的文章，文 中给出了具有井筒存储和裂缝表皮效应情况下有限导流垂直裂缝的导数图 版及其应用。1986年丄ee Sheng-Tai等人11发表了一篇有关有限导流垂直裂缝井瞬 时动态的文章，文中提出了一个近似的三线性流动模型，给出了其解析解， 该模型考虑了定压和定产的情形并考虑了表皮系数、井筒存储和裂缝存储 的影响。1991年，Azari和Wooden等人12给出了有限导流垂直裂缝井在定压 和定产两种条件下的解析解。这个解包含了裂缝到地层的水力扩散，裂缝 上的线性表皮效应，井筒储存和裂缝储存，压力的相分离以及

10、裂缝与地层 的高度比，并绘制了定压降情形下的典型曲线，此曲线给出了有限导流垂 直裂缝井不稳定试井中所有可能的流动阶段。流动阶段划分如下：裂缝线 性流，地层裂缝双线性流，裂缝基质之间的线性流，拟径向流和拟稳态流。1993年，Tiab13用无因次压力、无因次压力导数和无因次时间的双对 数曲线研究了各种油藏条件下不稳定试井的典型曲线的直接应用，而不进 行曲线的拟合。在此方法下研究了均匀流量垂直裂缝和无限导流垂直裂缝 两种情况。对于均匀流量垂直裂缝，根据无因次压力导数曲线将渗流分为 三个流动阶段：直线斜率为0.5的早期线性流，可计算得裂缝半长；直线斜率为0的无限边界拟径向流，可计算得渗透率和表皮系数；

11、直线斜率为 1的拟稳态流，可计算得泄油面积和形状因子。对于无限导流垂直裂缝， 根据无因次压力导数曲线得出第四种流动形态，称为双径向流，这种流动 形态介于早期线性流阶段和无限边界拟径向流阶段之间，其直线斜率为0.36，在没有线性流动时双径向流可用于计算裂缝半长，在非径向流情况下还可得到渗透率。2008年，Chavez等人14研究了无限大层状油藏变有限导流能力和变 表皮因子的垂直裂缝井的数学模型，并给出了考虑井筒储存在定压和定产 两种条件下的解析解，其解适用于微可压缩流体，得出的曲线可以反映井 附近及裂缝末端因导流能力和表皮因子变化而产生的影响。152012年，Amin发表了油气藏水力压裂井非常规

12、行为试井分析一文 该论文主要采用 3-D数值模拟分析了支撑剂压裂作业后的压裂井非常规流 动特性。二十世纪八十年代以后，国内学者对压裂井试井理论及方法研究作了 大量工作，发表过不少讨论垂直裂缝井试井分析的文章。1990 年,刘慈群16提出了在双孔介质油藏中有限导流垂直裂缝井的非 牛顿流体试井分析方法，给出了压力动态的近似计算公式。1993年，刘曰武、刘慈群等1718发表了无限导流垂直裂缝井的快速试井分析方法和考虑井筒存储和表皮效应的有限导流垂直裂缝井的试井分 析方法的文章，利用椭圆流动模型和质量守恒方法，快速计算均质及双重 介质油藏有限导流垂直裂缝井试井分析的典型曲线。首次给出了椭圆流动 模型的

13、数学模型及模型的近似解。1995年，刘曰武、刘慈群等1920又发表了垂直裂缝井试井分析中应考虑的诸多因素和垂直裂缝井的各类试井方法综述的文章。2000年，宋付权、刘慈群21建立并求解了考虑启动压力梯度条件下的 无限导流和有限导流垂直裂缝井渗流数学模型。对于无限导流情况，将地 层中的流动看做椭圆流，在此基础上根据质量守恒定律研究了动边界与无 因次时间的关系；对于有限导流情况，渗流由裂缝内的线性流和地层中的 椭圆流组成。2006年，刘香山22根据低渗透油藏的非达西渗流规律，在考虑启动压 力梯度的影响下，分析了无限导流和有限导流垂直裂缝井的不定常流，获 得了垂直裂缝井井底压力公式。2007年，付春权

14、等23根据低渗透油藏的非达西渗流规律，利用椭圆流 动模型和质量守恒的方法，建立并求解了考虑启动压力梯度条件下的有限 导流垂直裂缝井不稳定试井的数学模型，并给出了井底压力的数值解。2011年，王旭东等24发表了无限导流垂直裂缝井试井分析研究的文 章，文中建立了无限导流垂直裂缝井的物理模型并给出了试井曲线，将曲 线划分为四个阶段：续流段、线性流段、过渡流段和拟径向流段，并依次 分析了四个阶段的曲线特征。2012年，王超等25发表了各向异性部分压开垂直裂缝压裂井试井模型 研究的文章，文中通过对该模型的研究，可以确定在进行油藏动态分析时 所需的参数，如地层渗透率、表皮系数、裂缝半长等。作者采用源函数法

15、 以及Newma n乘积原理,得到了各向异性部分压开垂直裂缝井在La place空间内的压力分布式。再利用Stefest数值反演法将 Lap lace空间内的压力分布公式转换到真实空间，并绘制了考虑井筒储集和表皮的无因次压力和无 因次压力导数与无因次时间的双对数曲线，并对曲线流动阶段进行了分析。研究结果进一步丰富和发展了试井分析理论。2. 主要研究内容1)2)3)4)进行均质油藏中压裂井的不稳定试井模型研究。根据压裂产生的裂缝 的导流能力（裂缝宽度与裂缝渗透率的乘积），垂直裂缝可分为：无限导流垂直裂缝和有限导流垂直裂缝。因此均质油藏垂直裂缝井试井物理模型可分为两类：无限导流垂直裂缝井，以及有限

16、导流垂直裂缝井。本文主要研究均质油藏在不同的边界条件（无限大、圆形封闭、圆形 定压）下的无限导流垂直裂缝井的不稳定试井模型； 了解中外学者对压裂直井的研究现状和研究成果；建立砂岩油藏中垂直裂缝井的不稳定试井模型（包括物理模型、数学 模型），求出模型的解；根据求解结果计算出典型曲线，并进行渗流阶段的划分和参数敏感性 分析。3. 拟采用的研究思路1)2)3)4)5)阅读相关的中外文献，资料调研、翻译外文文献，了解中外研究现状; 建立均质油藏中无限导流垂直裂缝井试井物理模型，并绘制模型示意 图，列出该模型的基本假设条件；以渗流力学为基础，建立均质油藏中在不同的边界条件（无限大、圆 形封闭、圆形定压）

17、下的无限导流垂直裂缝井不稳定试井数学模型， 并引入无量纲量，将数学模型无量纲化；引入La place变化及贝塞尔函数求解出均质油藏垂直线汇数学模型的 解；通过叠加原理，对垂直线汇模型的解沿裂缝长度段进行积分，得到均 质油藏垂直裂缝模型的解；3.1研究方法6）利用VB编程，通过Everdingen和Hurst给出的考虑表皮效应和井筒存储效应的公式对所求得的压力分布公式进行修正，再采用Stehfest数值反演将La place空间内的压力分布公式转换到真实空间，计算出无限导流垂直裂缝油藏在真实空间内的无因次井底压力和压力导数值；7）根据求解结果编程绘制出典型曲线，即无因次压力和无因次压力导数 与无

18、因次时间的双对数曲线，并从渗流机理上分析油藏、油井参数对 曲线特征的影响。3.2技术路线图3-1技术路线图第13页3.3可行性分析论证331研究条件1)2)3)国内外与水力压裂井不稳定试井方面的相关文献资料较为丰富，为此 项研究提供了充足的资料来源；指导老师长期从事渗流理论、试井分析、油藏工程方面的研究，可以 为本文的研究内容提供必要的指导；本人对此项研究中涉及到的数学及试井等方面的基础知识进行过系统 的学习，有一定的理论基础。3.3.2可能存在的问题1)2)3)由于本科知识水平有限，研究的模型较为理想，可能与实际生产中的 情况存在较大的差距；模型求解需要运用复杂的数学知识，可能会在求解过程中

19、遇到较大的 阻碍，造成求解工作不能按时按质的完成；由于计算机水平有限，可能造成计算出的典型曲线与理论曲线出现较 大偏差。4.设计（论文）的预期结果（成果）1)2)3)建立起砂岩油藏中无限导流垂直裂缝压裂井的不稳定试井模型; 求出不稳定试井模型的解；计算出典型曲线，得出油藏、油井各参数对曲线形态的影响。5.设计（论文）的工作进度安排序号设计（论文）各阶段内容起止日期1文献调研，资料收集编写开题论证报告2013/3/264/82开题答辩2013/4/9 - 4/153建立起砂岩油藏中压裂井的渗流模型2013/4/165/64模型求解（5月中旬中期检查）2013/5/7 - 5/155计算典型曲线并

20、分析油藏、油井参数对 曲线形态的影响2013/5/165/276撰写论文2013/5/286/37整理并提交论文2013/6/4 - 6/78准备答辩2013/6/8 - 6/109论文答辩和成绩评定2013/6/116/15参考文献1 Dyes, A.B., Kem p, C.E. and B.H. Can dle. Effect of Fractures on Swee p OutP attern Tran sJ. P etroleum Tran sactio ns, AIME, 1958, 213: 245-259.2 P rats, M. Effect of Vertical Frac

21、tures on Reservoir BehaviorIn co mp ressible Fluid CaseJ. SPE Journal, 1961, 1(2): 105-118.3 Scott, J.O. The Effect of Vertical Fractures on Tran sie nt P ressure Behavior of WellsJ. Journal of P etroleum Techn ology, 1963, 15(12): 1365-1369.4Russell, D.G. and Truitt, N.E. Transient Pressure Behavio

22、r in Vertically Fractured ReservoirsJ. Journal of P etroleum Tech nology, 1964, 16(10): 1159-1170.Test Analysis ForTech no logy, 1972,Raghavan, R., Cady, G.V. and Ramey, H.J. Jr. Well Vertically Fractured WellsJ. Journal of Petroleum 24(8): 1014-1020.Jr. Unsteady-State a Single Infinite Con ductivit

23、y Vertical FractureJ. SPE Journ al, 1974, 14(4): 347-360.Gringarten, A.C., Raghavan, R. and Ramey, H.J. Pressure Distributions Created by a Well With7 Gringarten, A.C., Raghavan, R. and Ramey, H.J. Jr. Applied Pressure An alysis for Fractured WellsJ. Journal of P etroleum Tech no logy, 1975, 27(7):

24、887-892.8 Cin co-Ley, H. and Sama ni ego, V.F. Effect of Wellbore Storage and Damageon the Tran sie nt P ressure Behavior of Vertically Fractured WellsA. SPE Annual Fall Tech ni cal Conference and Exhibiti on, 1977.9 Cinco-Ley, H., Samaniego, V.F. and Dominguez, N. Transient Pressure Behavior for a

25、Well with a Finite Co nductivity Vertical FractureJ. SPE Journal, 1978, 18：253-264.10 Cinco-Ley, H. and Samaniego, V.F. Transient Pressure Analysis for Fractured WellsJ. Journal of Petroleum Tech no logy, 1981, 33(9): 1749-1766.11 Lee, S.T. and Brocke nbrough, J.R. A New App roximate An alytic Solut

26、ion for Fin ite-C on ductivity Vertical FracturesJ. SPE Formati on Evaluatio n, 1986, 1(1): 75-88.Azari, M., Wooden, W.O. and Coble, L.E. Further Investigation On The An alytic Soluti ons for Fin ite-C on ductivity Vertical FracturesA. Middle East Oil Show, 1991.Tiab, Djebbar, U. Analysis of Pressure and Pressure Derivative Without Ty pe-Curve Matchi ngJIl. Vertically Fractured Wells in Closed SystemsA. SPE Wester n Regio nal Meet in g, 1993.Gonzalez-Chavez, M.A. and Cinco-Ley, H. Effect of Pressu