页岩气开发中的工程科学问题——香山科学会议第517次学术讨论会综述
 
 
 
 
记住我的用户名密码
 
 
 
 
无标题文档
 
 
 
 
“中国学术会议在线”会议信息发布规则
一、总则 "中国学术会议在线"是经教育部批准,由教育部科技发展中心主办,面向广大科技人员的公益性学术会议信息服务平台。为规范学术会议信息发布流程,促进信息发布的准确性、可靠性、及时性,特制定本规则。 二、发布会议范围及责任 1、本网站为广大学术机构、科研人员提供综合性学术会议信息发布和查询平台,发布各类以学术交流为目的学术会议信息。 2、本网站原则上不发布盈利性的培训类会议,视具体情况发布区域性、行业协会的技术研讨、会展信息。   3、信息发布方须对其在本网站上发布信息的真实性负责,如果违反真实性承诺,所产生的一切后果及责任,由信息发布方承担。 4、信息发布方必须遵守中华人民共和国法律法规以及《互联网信息服务管理办法》相关规定。 三、国内学术会议发布   1、各学会、科研院所、高校提交的国内学术会议信息,经“会议在线”审核,确定该信息已发布在学会、科研院所、高校的网站上,会议主办方、联系人等信息明确,可在1个工作日内发布。   2、各学会、科研院所、高校主办或承办的国内学术会议,未在其主办方官方网站发布,需提交有主(承)办单位公章的证明文件,并提供相关负责人姓名及联系方式。 四、国际学术会议发布   1、各学会、科研院所、高校主办或承办的国际学术会议,会议信息已在该学会、科研院所、学校校级网站上发布,相关负责人姓名及联系方式,会议主办单位、联系人等信息明确,经会议在线审核后,可在1个工作日内发布。   2、各高校院系主办或承办的国际学术会议,未在校级网站发布的,需提供校级主管部门的证明文件,并提供相关负责人姓名及联系方式,方可发布。各学会、科研院所主办或承办的国际学术会议,未在其官方网站发布的,需提供本学会或科研院所的证明文件。 3、非学会、科研院所、高校主、承办的国际会议,如为首次举办(第一届或无届别会议),需办会机构提供会议举办所在省、自治区、直辖市外事部门批准文件,并提供相关负责人姓名及联系方式,后可发布会议。 五、对会员投诉会议的处理 1、“中国学术会议在线”对于已经审核通过的会议,如接到以下投诉,一经核实,网站将撤销该会议信息。投诉内容包括但不限于: 1)会务组联系电话长时间无人接听或占线; 2)会议内容、出席人员、规模等信息与会前通知严重不符; 3)会议取消或未按时召开,未及时通知本网站。 2、对于提供虚假会议信息、虚假证明文件的办会机构,一经查实,该办会方将被列入网站黑名单,取消发布会议资格,并在网站上公示,情节严重者触犯法律者将报公安部门处理。 六、免责条款 中国学术会议在线为非盈利性网站,我们将恪尽审核义务,对于因办会方失信给第三方造成的损失,中国学术会议在线不承担责任。   中国学术会议在线 2013年3月
教育部科技发展中心门户网站新版上线公告
教育部科技发展中心门户网站(www.cutech.edu.cn)于2012年3月12日全新改版上线。   新版网站内容更为丰富,注重“中心”业务工作宣传和科技类信息的报道,增强服务力度同时提升了用户体验。   新版网站主要有以下几大改进:   一、页面美观简洁,以蓝色调为主,风格清晰明快,增大页面分辨率适应当前主流要求,字体大小和颜色适合用户阅读。   二、在网站原有业务工作栏目基础上增加——规范校办产业发展、宽带卫星计划、互联网创新平台联盟等专栏。   三、增加中国科技论文在线、中国学术会议在线两大信息服务平台当日信息更新栏目。   四、新网站整合了“中心”对外服务平台的内容,包括:高校专利信息服务平台、教育部科技查新服务平台、科技奖励网络申报系统、教育部专家信息系统、全国高校产业统计系统等,更方便用户查找和使用。   五、根据广大读者关注热点问题进行栏目改进与更新,改进栏目有——图片新闻、要闻咨询、学术评论、政策法规和知识产权等。   六、增强网站后台功能和相关软硬件优化,使信息更加快速安全传递给广大用户。   新版测试期为一个月,网站还有需要完善之处,在此期间如出现问题或给大家带来不便,请谅解,同时欢迎大家提出宝贵意见与建议,联系邮箱:sjy@cutech.edu.cn或linye@cutech.edu.cn。 教育部科技发展中心网站 二0一二年三月九日
中国学术会议在线新版开通,欢迎使用!
中国学术会议在线新版终于与大家见面了。在新版中,我们实现了一些优化和改进,尽力为广大用户提供更优秀的学术信息服务平台。相比旧版,新版的改进有: 分类学科信息 会议信息以学科分类,设置学科单页,便于各专业用户查询本专业内相关学术会议。 改观页面设计 新的页面采用宽页面、小模块化,方便用户浏览。 简化视频点播 视频点播无需另下载插件,直接点击播放。并针对单位用户特别推出“中国学术会议在线校园速递服务”,提高视频点播流畅性。 推出讲座资源 倾力推出高校学术讲座交流平台,促进高校间学术资源共享。 引入用户评价 参会用户可对学术会议进行评价,如办会方诚信、会议学术水平,为后来参会者提供参考,舆论监督促进提高办会水平。 注意事项: 1、由于教育网和公网之间存在带宽瓶颈,非教育网用户可能无法流畅观看视频,我们将努力改善并解决此问题。教育网集体用户(高校)如遇到视频观看不流畅的问题,可以学校为单位申请“中国学术会议在线校园速递服务”,以改善观看体验。参见《关于开展中国学术会议在线视频校园速递服务试点的通知》。 2、新版测试期一个月,网站还有大量需要完善之处,在此期间可能因为优化系统出现短暂的服务中断,请大家谅解。如您在新版使用过程中遇到任何问题,欢迎提出意见与建议,联系邮箱meeting@cutech.edu.cn或scimeet@yahoo.com。 中国学术会议在线 二0一一年一月十日
“中国学术会议在线”兼职信息员招聘启事
   “中国学术会议在线”(www.meeting.edu.cn)是经教育部批准、教育部科技发展中心主办的公益性学术网站。因业务发展需要,现面向国内高校以及中科院系统招聘兼职信息员。 应聘要求: 1、应聘人员应为高校或中科院在读硕士或博士研究生; 2、专业文科最佳,有理工科背景,如科技哲学、情报学、图书馆学、信息管理、知识管理等相关领域; 3、有参与学术会议交流的经验; 4、关注本学科及相关研究领域的国内外学术交流动态,视野开阔,信息资源丰富; 5、有一定的课余时间,责任心强,能够连续工作一年以上。    请有意者将个人简历发至 scimeet@yahoo.com 或 meeting@cutech.edu.cn              教育部科技发展中心                  中国学术会议在线 2013年6月5日
高校学术讲座交流平台开通,欢迎使用!
为优化我国科研环境,促进高校之间优质学术讲座资源的交流与共享,由教育部批准、教育部科技发展中心主办的“中国学术会议在线” 首批联合20所重点高校共同建设“高校学术讲座资源交流平台”(以下简称“讲座平台”),平台目前正式开通使用。 首批加入讲座平台的成员高校有:西安交通大学、河海大学、电子科技大学、北京交通大学、东北师范大学、北京理工大学、北京邮电大学、东北大学、合肥工业大学、湖南大学、华南理工大学、华南农业大学、兰州大学、南京航空航天大学、山东大学、西北工业大学、西南大学、湘潭大学、浙江大学、中山大学。 平台资源面向成员高校免费开放,各成员高校用户可直接通过本校网络访问讲座平台,查看平台内各校讲座预告、讲座视频,并可根据感兴趣的学科、学校、演讲人或其他关键字对讲座资源进行检索和查看。 欢迎致力于促进学术交流、并有兴趣加入讲座平台的高校相关部门与我们联系,联系方式: 教育部科技发展中心 中国学术会议在线 联 系 人: 王鑫、孔翦 地 址: 北京海淀区中关村大街35号 100080 电 话: 010-62514015,82503990 电子邮箱: meeting@cutech.edu.cn, scimeet@yahoo.com 教育部科技发展中心 中国学术会议在线 二○一一年一月十日
 
 
 
 
首页 > 会议评述 > 页岩气开发中的工程科学问题——香山科学会议第517次学术讨论会综述
页岩气开发中的工程科学问题——香山科学会议第517次学术讨论会综述
日期:2015-07-15 22:02  所属学科:能源与资源工程>石油与天然气工程及钻采工程  点击数:1495
稿件来源:香山科学会议 
    页岩气开发的技术革命,改变了世界能源的格局。加快页岩气勘探开发,将对我国能源安全发挥重要作用。近年来,我国页岩气开发快速进入工程规模开发、实验阶段。然而,我国页岩气赋存环境复杂、储层深、缺少水资源、地表作业受限,开发成本高,亟待形成适合我国具体国情的核心开发技术。页岩气开发涉及地学、力学、物理学、化学、机械制造、测量学、石油地质学等诸多学科,涉及的尺度从纳米(孔隙尺度)、微米(颗粒与裂纹间隙尺度)、厘米(试样尺度)到千米(工程尺度),并包含了基础理论、应用基础研究和工程应用。如何开展我国页岩气开发基础理论研究?能否实现纲举目张、集中科研资源、确定主攻方向带动多学科发展?页岩气开发应该走怎样的技术路线?是当前亟待解决的问题。 

    为倡导和发展钱学森工程科学,充分发挥工程科学家的作用,明确我国页岩气开发研究的方向和技术路线,探讨页岩气开发主体学科与工程技术瓶颈,促进学科交叉,明确科学目标,集中优势资源,促进页岩气开发基础理论研究,促进页岩体宏/微观破裂机理、本构关系、工程尺度数值模拟、监测新方法等成果转化为页岩气开发技术的理论依据,香山科学会议于2014年12月10日~11日在北京香山饭店召开了以“页岩气开发中的工程科学问题”为主题的第517次学术讨论会,会议由郑哲敏研究员、黄克智教授、程耿东教授、谢和平教授、李阳教授、李世海研究员担任执行主席,来自高等院校、科研院所和管理部门的近50位专家学者应邀参加了讨论会。与会专家围绕(1)工程科学研究现状及页岩气开发创新思路与方案;(2)页岩气开发中的工程技术难题与科学瓶颈;(3)页岩气开发中岩体致裂及气、液输运基本规律研究等中心议题进行了深入讨论,并提出了建议。 

一、        工程科学与页岩气开发 

    郑哲敏研究员作了题为“工程科学与页岩气开发”的主题评述报告,介绍了钱学森工程科学思想及其在我国各类生产建设中所发挥的作用,希望集中该领域各学科专家的智慧,用较短的时间,共同讨论和研究页岩气开发中的工程科学问题,协助解决页岩气开发中的工程技术难题。希望:1)提出页岩气开发中的关键科学问题,并质疑和提炼问题;2)提供有关信息,建议解决问题的线索和可能途径;3)介绍可供利用的设备、测量技术和手段等。他指出:1)岩体,包括页岩在内是非均匀、有构造、含裂隙、有原始应力、各向异性的复杂系统,是有个性的,正确、合理地描述它的力学性质,是裂纹网络形成的基础,是力学的任务,也是力学家同地质学家、地化学家很好合作的领域;2)水力压裂是个过程,压裂的过程与压裂液侵入相伴而行,因而是个流固耦合的问题,水力压裂技术并不完善,还有改进余地,这套技术也并不一定是唯一的、最好的终极技术,有必要探索新的储层改造方法;3)强调现场观测,试验研究,实测验证,如何用试验手段认识地下发生的事情,例如压裂的范围、压裂的程度、压裂的面积或所形成裂纹网络的特征尺度、判断非正常情况的出现以及如何处理等等。 

    讨论中,与会专家认为页岩气压裂是一个典型的多学科交叉的工程科学问题。水力压裂和水平井是页岩气开发中最主要的两项技术,通过水力压裂形成贯通的体积缝网,利用水平井提供足够的传送通道。页岩气的高效开发,关键是要在深部高地应力的复杂环境下形成有效的缝网系统。中国水资源无法承受大规模、持续性的水力压裂开采,迫切需要无水压裂新技术。页岩气的开发对于力学学科来讲提出了前所未有的挑战,需要发展新概念、开拓新天地。 

二、  工程科学研究现状及页岩气开发创新思路与方案 

    与会专家在报告中,介绍了我国目前最高产的中石化涪陵页岩气田的生产情况。涪陵页岩气田的成功开发,经过了学习到创新的过程:1)研究了产能影响因素,其主要受地质和体积压裂改造参数的共同影响,储层含气量,裂缝间距、裂缝条数和半长、基质渗透率对气井产量影响最为明显;2)深化了开发机理,建立了页岩气多段压裂水平井渗流数学模型,初期产气主要来源于自由气,吸附气对最终累产气贡献小;3)优化水平井设计,对水平井的位置、方位、轨迹、长度、井距等进行优化设计;4)优化设计压裂段数、射孔簇数、间距、压裂前置液、携砂液、支撑剂体系,实现有效缝网压裂。目前中国的页岩气开采仍面临着诸多挑战。 

    报告还论述了数值模拟与常用的力学分析方法的关系和所面临问题,介绍了可用于页岩压裂分析的几项新的理论模型和计算方法,包括应变强度分布本构、渗流-破裂耦合计算模型和连续非连续单元法。提出了数值模拟应用于页岩压裂过程所面临的问题:发展体积裂缝的表述方法;裂隙渗流与孔隙渗流统一的动态模型;高效、大规模、多尺度计算。 

    报告指出储氢材料作为炸药的爆轰能量输出可大幅提高质量能量密度,且热安定性可满足高温环境需求,力学强度显著提高,有望在深层高温高压岩层的爆破压裂改造中发挥作用。页岩气开采中的体积压裂及生产优化是一个典型的以力学为主体的技术科学问题,需要解决数学建模、方程求解及软件开发三大关键技术问题。 

    当前广泛应用的压裂软件以国外产品为主,这些软件大多采用简化的材料本构和裂缝模型,难以应对页岩中复杂的缝网系统。页岩油气开采的理论和技术问题是综合交叉科学和工程实践,解决中国页岩气的问题需要相关领域的科技工作者协同创新,共同努力,特别是为力学工作者展开了广阔的舞台。 

三、      页岩气开发中的工程技术难题与科学瓶颈 

    与会专家认为,页岩气开发的核心技术是页岩气储层的体积破裂,这个过程涉及到诸多力学领域。水力压裂设计需要考虑页岩孔隙、层理的构造特性以及人工裂缝与天然裂缝的相互影响,要利用体破裂的理论,研究在压裂荷载作用下三维断裂力学基础理论、三维应力场分布、三维裂隙场的形成和演化、基于分形理论的页岩微观结构重构和三维应力可视化。针对我国页岩气产区存在水资源匮乏、生态环境脆弱等难题,提出了气动脆裂新技术,利用气体的高扩散性、高渗透性促进微小裂隙的扩展,同时利用抽压疲劳压裂,促使裂纹反复闭合张开,产生复合断裂从而最终形成缝网,是一种具有广阔应用前景的无水压裂技术。水力压裂技术是目前普遍采用的开发技术,但其在陆相页岩气开发中存在黏土膨胀、水锁等问题,效果并不理想。陆相页岩油气是我国重要的非常规资源特点,改进无水压裂替代技术的压裂液、支撑剂组成,提高携砂能力同时优化支撑剂运移分布、降低作业成本,是解决我国陆相资源及水资源匮乏地区页岩气开发的可行方案。针对页岩气高效开发的重大需求,应重点解决页岩气储层岩石破碎机理与高效破岩、井壁失稳与控制、缝网压裂改造等关键科学问题并取得突破。油气井内可燃气体爆炸改造地层技术具有所需装备少、无需压裂液、对环境友好、经济高效等特点,是一项适合中国国情的页岩气开发技术。微地震地面监测技术发展较快,比起井中监测来说,地面监测方式具有独特的优势:无需监测井、不受采集平面方位角的限制、能更准确地确定人工裂缝的平面分布、获得更大的接收孔径与空间覆盖范围。 

四、  页岩气开发中岩体致裂及气、液输运基本规律研究 

    与会专家指出,目前符合含孔岩石与孔隙流体之间相互作用机制并得到普遍认同的是Biot本构关系,应充分重视Biot本构关系的应用。页岩油气开采中的断裂力学比传统的断裂力学复杂得多,涉及到断裂力学、含孔隙流体的弹性力学、润滑理论和渗透理论,是一个多参数、多尺度的奇异摄动理论问题,至今还未完全解决,应开展一条主裂纹水力压裂过程的数值方法研究,建立考虑裂纹尖端奇异性的扩展过程全场有限元计算程序。建议开展平行裂纹扩展“局部化失稳”问题、体现非线性三维软化损伤的正交异性本构律、准脆性凝聚断裂、页岩蠕变以及激波破碎的研究。从微观尺度开始,自下而上地理解水力压裂与页岩气吸附/输运的机理,可以为页岩水力压裂、页岩气的开采等工程实际提供指导和预测,从而提高页岩气的采收率。深埋储层的地质构造、地应力环境及岩石物性复杂,地下储层的水压致裂过程“看不见、摸不着”,通过砂砾岩岩心的mCT扫描、电子探针和X射线衍射等方法,分析提取砂砾岩颗粒的几何形貌、矿物成分和空间分布特征,利用分形重构算法构建砂砾岩岩心的真实三维模型,获得与天然岩体材料一致的几何特性和拓扑性质,并模拟获得了砂砾岩裂缝起裂和扩展行为的影响规律。页岩气藏开发采用“井工厂”模式即多水平井和大规模人工分段压裂的开采模式,以页岩气藏SRV (改造体积)和产能最大化为目标,如何科学合理地优化水平井和人工压裂缝的空间配置关系是页岩气高效开采面临的亟待解决的工程科学问题。页岩气开采所采用的水力压裂需关注岩石在受限制环境下的破坏过程,思考载荷对应的裂纹演化规律、裂纹空间分布和产气量的关系以及不同尺度和条件下的力学模型。建议产学研协同攻关开展页岩气研究。 

会议总结与专家建议 

    在经过广泛交流和深入讨论后,与会专家形成了共识和提出了建议。 

 一、一致认为: 

    1、钱学森先生提出的工程科学的思想,旨在以解决工程问题为目的,基于自然科学的理论,探索和认知工程规律。工程技术的创新与发展需要工程理论的突破,需要工程科学家全面掌握自然科学的基本理论、剖析工程问题,进行长期、艰苦的努力。中国科学技术的发展需要培养工程科学家、大力支持工程科学研究。 

    2、中国需要页岩气,而页岩气开发中涉及的大量问题和难题都是力学问题,力学与油气工程长期、深入、紧密结合,对于实现页岩气开发技术突破将起到重要作用。 

    3、页岩储层的压裂改造是决定页岩气能否高产的关键技术,与常规油气压裂不同,页岩储层压裂既要形成主裂缝,又要沟通天然裂纹构造体积缝网,同时还不能压穿地层造成渗漏。缝网的形成控制机理尚需进一步研究。 

    4、研究机构、高校和石油部门应联合起来,形成长期稳定的合作关系,而非竞争关系,在保证各方利益的前提下,尽量实现数据、资源共享,促进页岩气开发基本理论研究,以及理论成果在实际工程中的应用。 

    5、根据我国具体国情发展新技术、提出新思路,统一概念和认识,形成中国自己的理论技术体系。 

    6、需要发展无水压裂技术,我国水资源无法长期支撑大规模页岩气水力压裂,从长远看亟待发展更为经济、环保的替代压裂技术,如气体压裂、爆炸压裂等。 

    7、推进页岩气开发和基础研究的数字化平台建设,数字化气藏是未来的发展趋势,将复杂的、经试验和现场反复验证的理论模型有形化,结合工程实际,形成软件,便于工程师直接使用,以指导设计和生产。 

 二、提炼出的关键科学问题有: 

    1、深部高温、高压条件下页岩储层压裂缝网的形成和控制机理及其表述方法,以及人工裂缝与天然裂缝的相互作用机理。 

    2、高效、经济、环保的新型无水压裂技术。 

    3、不同尺度下的页岩破裂力学行为和气液运移行为,以及相应的多尺度、多时度、多场耦合力学模型。 

    4、高精度的深部储层地应力场和破裂场的监测技术和设备。 

三、建议: 

    1、石油部门、研究机构和高校联合起来,密切交流与合作,促进资源、数据共享,联合攻关。 

    2、呼吁在国家层面建立试验场地,既保证不同单位、机构独立开展研究和测试,又便于合作交流,快速获取一手资料,加快基础研究和技术革新的进程。 

    3、建设国家性的标准测试和公共数据科研服务平台,为页岩气研究提供标准的样本、参数及其他相关数据,便于成果的验证和规范化管理。 

    4、建议相关部门率先支持页岩气开发的跨学科基础研究,研究单位应不限于石油部门,鼓励与资助更多的研究机构和高等院校积累前期基础研究成果,与相关石油部门建立更深入切实的合作关系。 

    5、建议每年组织一次这样的讨论会,集合国内最权威的专家,就页岩气开发中的科学技术难题和动态进行深入细致讨论,明确关键工程科学问题,适时调整不同时期的研究方案和发展方向。 
请先登录
    [发表评论]
相关会议评述