油田常用专业压裂软件的特点(stimplan)
石油上游软件简介
常用石油地质及相关软件简介谈到油田上游软件不得不先说一下上游有名的两家外企哈里伯顿（Halliburton）和斯伦贝谢（Schlumberger），前者是从事油田钻井的外企，后者是从事测井的外企，哈里伯顿的非工程类主打产品是Landmark软件包，斯伦贝谢是Geoframe软件包与peotrel建模软件，两者在勘探研究领域的软件几乎是均分天下，包括从地震解释到反演、建模、油藏模拟等多种类型的模块。
以下我们按照类型简单介绍一下油田常用的石油地质软件，从类型上大体可以分为地震处理、地震解释、油藏描述、油藏模拟、地质绘图、油藏工程、工艺工程等几大类：1、地震处理包括ProMax、Focus、CGG、Omega、TomoxPro 井间地震处理软件、Univers VSP 垂直地震处理、GreenMountain绿山Mesa、Omni Workshop、Vista Window 2D/3D、GeoCT-I 二维野外小折射自动层析成像软件、克浪KeLang、TestifiLand for Windows、SPS_QC 地震辅助数据生成与质控系统。
常用的为前4种。
2、地震解释包括有LandMark R2003、Discovery、SMT、GeoFrame、Recon for Sun、Recon for linux、GeoProbe、EPOS、VoxelGeo、GeoSec 3D、StratiMagic、GeoDepth、Probe、Explorer、iMap、Reservoir Navigator、SeisEarth、SolidGeo、Vanguard、GeoModeling VisualVoxat、EarthWave、3d Move、2Dmove3DStress、EPS reservior、EPS Image、EPS frs、Fraca 裂缝油藏描述软件、TRIANGLE断层封闭性评价、并置分析、ToModel、Proni吸收滤波、OpendTect、双狐微机解释系统、Tesseral 2d全波场模型正演、GXII、Rokdoc、SeislogPlus、HRS（Hampson Russell ）Strara、ISIS、Jason克浪油气检测与反演软件KLInversion、metalink、SeisMod 粘弹性波波动方程正演模拟软件Landmark 5000。
压裂特色技术简介-压裂
三、压裂特色技术
技术指标
（1）压裂液耐温耐剪切性：170s-1,剪切80min，μ≥70 mPa.s； （2）压裂液对岩芯伤害率≤20%；
（3）压裂用封隔器：耐压80MPa，耐温145℃；
（4）压裂有效成功率100%。
现场应用情况
该技术已累计实施78井次，压后平均单井增油11.8t/d，累计增油 10.652×104t，增天然气4169×104m3，新增探明石油地质储量243×104t，使安
关键技术：
应力差与隔层界限图版
人工隔层控高技术
隔层厚度m
12 10.2 8 4 0 2 4 6 储隔层应力差M P a 8 7.6 6.3 4.5 3.8
he=5m he=3m
低粘压裂液技术
施工参数优化技术 选井隔层界限
3 2.6 8
三、压裂特色技术
薄层压裂增产效果对比
10.00 9.00 8.00 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0.69 1.1 0.66 0.5 3.55 3.2 4.7 8.82
术等多项研究，形成页岩油气压裂技术序列，为页岩油气经济高效开发提供技术支撑。
关键技术：
1、页岩可压性评价技术
2、页岩压裂液体系
3、页岩压裂优化设计技术 4、分段压裂工艺及配套技术
三、压裂特色技术
现场试验情况
泌页HF1井实施概况
泌页HF1井作为中石化第一口陆相页岩油水平井，该井15级分段压裂获23.6m3工业油流。 压裂施工日期:2011年12月27日-2012年1月8日
0/6.8 0/2.7 1.1/7.2
100/23
0/9 0/64.8 20/22
1009.1
压裂数据分析软件
压裂数据分析软件近年来，随着石油工业的发展，压裂技术被广泛应用于页岩气、致密砂岩等非常规油气储层。
压裂技术的成功应用离不开数据分析软件，这些软件能够对大量的数据进行处理和分析，从而帮助工程师们做出科学合理的决策。
压裂数据分析软件，可以帮助工程师们解析出压裂过程中发生的变化，更好地了解储层地质特征和地质条件，以此来优化压裂时间和压裂参数，提高采油率，并最终实现更高的经济效益。
这类软件通常提供以下几个方面的分析：1.背景数据分析：这个部分主要是通过现场勘探工作获取到的储层信息、构造和岩性的特征等背景数据进行分析，支持工程师对储层的特性进行进一步了解，以此来优化压裂参数。
2.时间序列分析：随着压裂时间的推进，包括驱动流量、压力、粘度在内的一系列数据都会陆续产生。
时间序列分析的作用是对这些数据进行分类和聚合，从几个维度挖掘数据的演化过程以及对储层性质的影响，以此来指导最佳的压裂时间和压力参数的选择。
3.核心参数分析：通过对核心参数的分析，可以帮助工程师们深入了解压裂过程中各项参数的规律性。
例如，硅砂颗粒度分布、压裂流量、压浆质量等参数的变化对其它关键参数的影响。
通过这些分析，可以为压裂模型提供更准确、更可靠的参数输入。
4.数据处理和可视化：大量的数据需要通过数据处理和可视化来显示和传播。
压裂数据分析软件必须提供可以实时处理大量数据的技术，以及友好、可定制的数据可视化工具。
总之，压裂数据分析软件为工程师们提供了更准确、更高效、更省时的方法来解析页岩气、致密砂岩等非常规储层的地质信息，更好地指导其压裂工作，从而提高采油率，增加企业的经济效益。
压裂技术理论及应用
0.10
0.20 50
0.30 75
0.40
0.50
0.60 125
0.70 150
0.80
0.90
1.0 200
100
175
7
压裂工艺是一个复杂的系统工程，要设计
一次压裂施工并达到预期的效果，与地质分析
（控制着区块的含油分布）、岩石力学（控制
着裂缝几何形态）、流体力学（控制着液体流 动与支撑剂在裂缝中的铺置）、化学（控制着 施工的材料性能）以及机械、材料力学等多学 科有着密切的联系。
清洁压裂液
常规聚合物压裂液（植物胶）由于存在较多的残渣，仅有
30%~45%瓜尔胶聚合物返排。聚合物残留在岩石裂缝表面和支撑 裂缝内，将明显影响支撑裂缝的导流能力，阻碍流体流动，从而降 低压裂改造效果。 理想的压裂液是在满足压裂造缝和携砂能力的同时，要求压裂 液实现快速彻底破胶，降低对储层的伤害，减少储层污染。在20世 纪90年代后期，新一代的压裂液体系被开发成功，在一定程度上，
• 10 > k > 0.001 md (Gas)
• 100 > k > 0.1 md (Oil) • 储层厚，含油性好 • 隔层遮挡性好 • 泄油面积大
复杂的压裂储层特性
• • • • • • k ≥ 100mD或 k ≤ 0.1 mD (Oil) k ≤0.001 mD (Gas) 储层薄，含油性差 隔层遮挡性差 透镜体油气藏 敏感性储层
0099
001
002
003
设计软件处于世界领先技术水平
19
2.压裂液和支撑剂
在压裂施工中，压裂液的主要作用是：造缝和携砂。压裂液 与地层岩石和油藏流体要配伍并且对支撑剂渗透率伤害最小。 一般来说，压裂液体系主要包括：水基压裂液（羟丙基瓜尔 胶）、清洁压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液（CO2或N2）以 及相应的交联剂、破胶剂和添加剂，目前胜利油田主要使用 水基压裂液。 目前胜利油田应用的压裂液以羟丙基瓜尔胶（HPG）为主，其 水不溶物含量在6.5～8%，国外羟丙基瓜尔胶（HPG）水不溶 物含量在2～4%。支撑剂包括石英砂和陶粒，目前胜利油田主 要采用陶粒支撑剂。
压裂软件(StimPlan)使用方法
标出各层的岩性—软件自动生成模量应力剖面
测井数据分析模块
9
2015/1/26
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在左侧动作按钮选发送—将分层数据发送到stimplan
测井数据分析模块
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2015/1/26
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StimPlan压裂软件操作步骤
IUT GROUP (China), LLC
2015/1/26
一测井数据加载与计算（左下方Logs）
2015/1/26
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六进行阶梯升排量分析（求出Pext）
pext
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六进行压降分析
PS
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பைடு நூலகம்
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四自动生成泵注程序（选1D设计点运行）
测井数据分析模块
2015/1/26
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五对自动生成泵注程序手动进行调整
测井数据分析模块
2015/1/26
压裂软件的现状及发展趋势
压裂软件的现状及发展趋势孟庆民(中石化胜利油田分公司采油工艺研究院)摘要：压裂是目前低渗透油田主导的增产措施，压裂相关的软件技术发展的也非常迅速。
压裂软技术贯穿于从整体开发-单井设计-压后返排优化全过程，是技术人员的重要工具，通过软件，可以更加深入的认识油藏和评价施工效果。
通过对常用的压裂优化软件的使用经验，分析了压裂软件的现状及发展，探讨了目前软件存在的问题，提出了下步压裂软件的发展趋势，并对压裂优化软件的发展提出了看法。
主题词：压裂软件 整体压裂 单井设计 发展趋势1 压裂软件现状压裂是低渗透油藏重要增产措施，压裂设计软件是优选油层改造措施和优化设计措施的基本手段。
目前压裂优化软件已经形成了较为完善的体系，由区块整体压裂设计、单井压裂优化设计、施工实时监测和分析等三类组成。
目前，区块整体压裂优化设计软件主要有3种优化设计方法，即优化采收率法、净现值法和累计增产量法。
优化采收率法最为科学，但是由于涉及油田开发方面的许多比较复杂的因素和问题，实际上难以做到真正的目标优化。
净现值法涉及裂缝模型因素和油田开采经济分析问题，裂缝模拟的准确性和经济分析模型的可靠性均会对优化结果产生影响。
累计增产量法着重分析油层内有效裂缝对增产量的影响，避开了裂缝模型、裂缝具体形状(主要指高度变化等)和经济分析因素。
这类软件主要用以确定地层是否适合整体压裂改造，优选裂缝规模以及预测整体压裂效果。
目前整体压裂软件主要是国内的中国石油大学和西南石油大学开发的，可以完成五点、反九点、矩形井网的优化。
单井压裂设计软件主要以国外的产品为主，如FracproPT、E-StimPlan、Terrfrac、GOHFER、Meyer，国内有西南石油大学开发的3D-HFODS软件。
压裂设计软件一般包括压裂设计、酸压设计、压裂充填设计、小型压裂分析、产能预测、经济评价、液体/支撑剂库等功能。
压裂裂缝模型从二维发展到了全三维，从简单的井身结构优化发展到了复杂结构的水平井优化。
页岩气水平井压裂
供液泵及供液低压汇管
供液泵：800m3/h/台 供液汇管：满足日常10-16m³ /min
施工排量，最大能达到 20m³ /min
（一）、压裂装备配套
200方加砂装置 1套/2具 施工能力：3m3/min/具
（二）、页岩气压裂技术进展
中原油田井下是国内最早进入非常规页岩气压裂市场施 工的专业化施工队伍，并开展了多项非常规页岩气压裂技 术研究。
平均铺砂浓度 (kg/m2)
5.68
支撑裂缝总高(m) 最大裂缝宽度 (cm) 平均裂缝宽度 (cm)
18-20 1.22-2.22 0.64-0.82
水平井模型建立
（二）、页岩气压裂技术进展
广泛应用在非常规页岩气水平井小型压裂测试分析，求 取地层压力、渗透率等，修正压裂施工参数.
SIVol
C
Q
E
HS360混砂车
技术参数：
生产厂商：石油四机厂 最大起升重量：12吨
（一）、压裂装备配套
CSGT-480 压裂液混配车
配液流量：3.0-7.0 m3/min 配液浓度：0.2%-0.8%（粉水重量 比） 配比精度：±2% 撬装缓冲罐容积：20m3，缓冲罐用 于延长压裂液的水合时间,增加粘 度。
StimPlan压裂软件简介及使用指南
Oil
Shale
• 大射孔段的净压力情况
• 减少射孔井段
Shale
裂缝几何形态－减少射孔层 段后
26.23 min
0.000
0.050
MD
ft
0.100
5545
0.150
Width - Total in
0.200
0.250
0.300
0.350
5705
0.400
0.450
0.500
1.274 m/sec
StimPlan压裂软件简介及使用 指南
StimPlan压裂软件简介
• StimPlan由测井数据分析模块（具有地应 力计算功能）、压裂设计模块、油藏模拟 模块、经济优化模块、压力分析模块构成。
• 除了能进行常规压裂分析外，该软件还具 有水平井分析、酸压设计、压裂防砂分析 等功能。
StimPlan压裂软件简介
压裂分析－霍纳图
拟径向压力
压裂分析－瞬时关井压力
瞬时关井压力
压裂分析－时间方根图
裂缝延伸压力
拟径向压力
压裂分析－GdP/dG图
裂缝延伸压力
拟径向压力
压裂分析－G函数
裂缝延伸压力
拟径向压力
压裂分析－典型图版拟合
压裂分析－输出结果
压裂分析－净压力拟合 净压力
拟合网 格计算 模拟界
面
StimPlan水平井模块
况
• 调整后水平井裂缝在地层中的发育 情况
• 调整后水平井各条裂缝在地层中的 穿透情况
StimPlan压裂防砂模块
• 压裂防砂模拟需要额外输入 的数据
• 摩阻数据
• 压裂防砂模拟输出菜单
• 压裂防砂图形输出 – 横截面 图
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一、油田常用专业压裂软件国外压裂设计分析软件主要包括：E-StimPlan、Terrfrac、GOHFER、Meyer、FracproPT 等。
其中Terrfrac是由美国Cliffton教授开发，水力裂缝扩展理论最为完善，它采用了二维流动方式实现了裂缝扩展的全三维模拟，主要应用地热开发、核废料处理等领域，但是它仅针对水力压裂已知方案模拟，可以对压裂裂缝扩展的敏感性因素进行分析，在国外很少见到该软件设计的油田压裂实例。
GOHFER是美国Stim-Lab公司开发的，采用定向网格式储层描述技术，其特点是采用有限元求解，具有较好的模拟复杂地质条件下裂缝扩展的能力，但是该软件的导流能力预测、产能预测模块尚不完善，无法进行压裂方案的经济优化设计，不能开展泵注程序的优化。
同时该软件在压裂测试诊断方面的功能不齐全，只有二维压力降落诊断分析功能。
FracproPT是美国GRI开发的，该软件优点是比较适合现场技术和施工人员应用，但是其模型是无计算网格的拟三维模型或者说是裂缝的形态是预先假设好的圆形/椭圆的固定形状，该软件在进行弱遮挡储层的裂缝扩展模拟时缝高容易出现失控和对于由于岩性差异造成纵向裂缝形态的重要影响由于模型过于简单而掩盖了（如泥岩段与砂岩段缝宽上的差异等）。
这样大大制约了在弱遮挡储层及多层砂岩油藏压裂设计方面的应用。
MEYER是一套拟三维压裂设计分析软件，其优点是采用类似人工智能的技术进行压裂设计和分析，在国内外相对应用较少。
E-StimPlan是由国际上久负盛名的压裂专家K.G. Nolte、Mike Smith先生创建的NSI 公司开发的全三维压裂设计与分析软件，它不仅继承了压裂酸化领域的最新研究成果，适合压裂工程师进行压裂优化设计，尤其是Nolte、Smith创建的压裂压力诊断技术，特别适合现场工程师进行现场压裂分析。
E-StimPlan压裂设计分析软件具备目前进行压裂优化设计所需要的压裂设计、压裂分析/诊断、压裂油藏模拟和经济优化评价功能，能够完成压前地层评估、压裂方案设计与优化、全三维压裂模拟与敏感性分析、压裂过程及压后压力降落实时数据采集与分析、压力历史拟合和压裂效果评价等工作。
其突出技术特点如下：1、水平井压裂方面(a)地质建模方面：具备综合、便捷的水平井地质建模功能。
它是可以通过引入邻近井在三维空间用深度校正的方式来实现建模，并运用图形显示。
显示的内容除了地质分层外，还包括深度转换后的测井曲线和E-Stimplan计算的地应力曲线等。
(b)在裂缝起裂机理方面：考虑到一般起裂初期总是沿井筒垂直向上开始起裂的。
水平最大/最小地应力轴方向与井筒延伸方向具有任意夹角情况下，裂缝可能与井筒延伸方向不一定是正交或平行时，裂缝延伸与井筒夹角较小时（如015 ），计算误差不太明显，但角度较大时，有待完善。
(c) 在裂缝形态方面： 软件可以选择性对正交井筒（垂直缝）和平行井筒（垂直于水平缝）进行模拟（分析、设计和优化）。
(d) 在多裂缝同时开启竞争考虑方面： 考虑多条裂缝同时开启时的岩石力学竞争机制和水动力学竞争机制，含由于滤液滤失引起的孔隙流体压力上升对地层就地地应力的影响，会对裂缝开启有影响，这一点对水平井压裂方面很重要。
(e) 在射孔数对裂逢形态影响方面：射孔数目对裂逢形态影响直接导致我们可以人为的对在水平井多条裂缝启裂情况下裂缝通过调整射孔数达到对裂缝形态干预的目的（参考石油勘探与开发封底2008，11/12月刊）。
(f) 在产量/产能优化方面： 在产量优化方面，考虑到液体在流动方向的动力学影响，如泄油面积方面的竞争及短期和长期方向的近远经济指标等因素。
(g) 水平井分段压裂的适应性：E-Stimplan V6.0H 可以适合于水平井的压裂分段。
水平井地质建模Horizontal Well Case T V D (f t )39004000410042004300H W S i l t H W S a n d Pcl(MPa)1626E (e4MPa)04K-Ic 18002200Loss Coefficient (ft/sqrt(min))0.00000.0024Spurt Loss (M3/M2)0.0 1.6Coef. Thermal Expansion 0.0 1.63839 MD ft 6788 MD ftDrag logs ontographs as desired水平井地层模型图形输出图平行井筒的裂缝水平井地质建模垂直于井筒的三条缝的扩展情况水平井井眼轨迹导入界面2、该软件运用全三维裂缝几何模型（目前GOHFER和TerraFrac也是全三维模拟分析软件），采用了有限元计算方法，并在计算流体流动时，考虑了重力分异与裂缝平面流动模式，计算裂缝宽度时，引入了层模量概念，更适合对复杂的薄层、多层和非均质性较强的长射孔段油气井压裂设计和分析。
3、酸压模块运用“全三维”裂缝模型进行酸压模拟，可以根据地层情况计算多层段的酸蚀裂缝。
酸蚀裂缝导流能力采用了Nierode-Kruk和UTexas两种计算模式。
采用了建立在室内实验数据基础上的相关关系式，对不同岩性、酸液类型运用相应的模式计算酸岩反应动力学参数、离子传质系数。
4、强大的测井数据导入、归档以及应用这些数据对地层进行地质分层划分并用于数值模拟等功能。
测井数据的一条曲线记录也可以用详细的地质层图形输入加以浏览/利用。
E-StimPlan测井曲线模块的功能有：从ASCII文件或包含多道测井数据曲线的普通LAS文件中导入测井数据；测井曲线处理，即平滑测井曲线、校正测井深度使已记录的独立测井层段可以用普通深度刻度等表示的能力；显示多测井轨道以便同时浏览，并在稍后的数值模拟中用于确定地质层。
5、快捷强大的数据分析功能：导入实际测量压力、产率和井底压力数据；在必要的情况下减少数据的数量；及时校正两套独立的数据体系并重新取样创建一套整合的数据体系；按测试周期分割数据和利用专门的分析曲线分析每一种测试类型的每个测试周期，并在合适的时候将分析结果输送E-StimPlan界面以备更详细的分析。
分析模块用于以下方面的数据解释/分析：(a)压裂施工分析(b)小型压裂注入分析(c)小型压裂压降分析(d)压力恢复测试(e)压裂前、后产率下降分析(f)注入/返排地应力测试(g)用于井眼摩阻分析的阶梯降排量测试(h)阶梯变排量注入测试分析测量延伸压力6、压裂充填防砂 (FRAC-PAK)：具有完善的分析、设计和优化的模拟功能。
从对比情况可以看到全三维压裂软件E-StimPlan、GOHFER、Terrfrac代表了理论研究和设计分析的发展方向，E-StimPlan是目前唯一功能齐全、在油田压裂中应用广泛的全三维软件；GOHFER2006版本的压裂设计软件缺少优化设计功能，拟三维设计软件FracproPT、Meyer、FracCADE等具备方案设计与优化的基本功能，但受理论模型和处理技术的限制，复杂条件下的压裂模拟存在较大的误差。
从发展趋势讲，目前压裂设计软件都在努力改进设计分析模型，增加人工智能方面的功能，提高设计水平，为方便施工，增加与压裂设计分析相关的功能模块，包括地层评估（试井）、施工方案设计、数值模拟分析、压裂酸压后拟合分析、压裂油藏模拟、净现值分析等。
二、E-StimPlan主要功能介绍E-StimPlan是由国际上著名的压裂酸化技术服务公司NSI开发的全三维水力压裂软件，目前版本6.0H，语言包括中、英、俄三种。
E-StimPlan6.0H具备目前进行压裂优化设计所需要的储层评价、压裂优化设计、压裂测试分析、压裂油藏模拟和经济优化评价功能，能够完成压前地层评估、压裂方案设计与优化、全三维压裂模拟与敏感性分析、压裂过程及压后压力降落时数据采集与分析、压力历史拟合和压裂效果评价等工作。
其突出技术特点如下：（1）采用全三维裂缝几何模型（目前E-StimPlan、GOHFER、TerraFrac是全三维软件），采用了“有限元”计算方法，并在计算流体流动时，考虑了重力分异与裂缝平面流动模式，计算裂缝宽度时，引入了“层模量”概念，更适合对复杂的薄层、多层和非均质性较强的长射孔段油气井压裂设计和分析。
（2）具有压裂测试与评估的全部诊断技术，包括压前地层测试（压力恢复等）分析、压裂阶梯排量注入测试、压裂过程压力诊断、阶梯排量降落摩阻诊断、压力降落分析、压后试井分析等功能，能够方便压前、压后的储层诊断与设计优化，获取相关的重要参数。
分析过程非常方便直观，并能与压裂装备采集系统数据同步，非常适合现场诊断与设计优化。
（3）具有进行酸压模拟分析的功能，酸压模块运用“全三维”裂缝模型进行酸压模拟，可以根据地层情况计算多层段的酸蚀裂缝。
酸蚀裂缝导流能力采用了Nierode-Kruk和UTexas 两种计算模式，采用了建立在室内实验数据基础上的相关关系式，对不同岩性、酸液类型运用相应的模式计算酸岩反应动力学参数、离子传质系数，能够很好的预测酸压效果。
（4）具有压裂充填防砂设计功能，在系统考虑温度场（包括井筒温度场和裂缝温度场）、携砂液流变性和滤失性、压力场、流速场、支撑剂运移分布等因素综合影响的基础上，运用全三维裂缝模型模拟计算防砂层岩石力学参数变化，如盖层、产层、底层中弹性模量、泊松比、断裂韧性及最小主应力互不相同时的裂缝三维延伸规律；模拟计算变排量、变粘度、变支撑剂类型和粒径及变砂比防砂注液工艺；模拟计算出前置液与混砂液的分界面及其运移规律；模拟计算井底和裂缝中温度分布；模拟出裂缝在三维延伸过程中上下穿层的位置、时间及上下穿层的深度；用户可对防砂工艺施工方案进行经济效果预测和评价。
（5）具有水平井和重复压裂井产能模拟功能。
（6）具有强大的试井分析功能，分析计算结果与国外专业试井分析软件结果一致。
（7）软件复合了一套先进的岩石力学参数与地应力计算软件，能够根据测井资料进行岩石力学参数与地应力的计算，并能够根据实验及现场测试数据对计算模式进行修正，计算分析结果非常方便的直接用于压裂设计与分析。