Petrel頁巖氣藏的工作流程的建模與仿真設(shè)計

1、. 專業(yè)整理 .一個綜合Barnett頁巖氣藏的工作流程的建模與仿真C. Du, SPE, X. Zhang, SPE, B. Melton, D. Fullilove, B. Suliman, SPE, S. Gowelly, SPE, D.Grant, SPE,J. Le Calvez, SPE, Schlumberger這篇文章是準備在2009 年 5 月 31 日至 6 月 3 號在哥倫比亞卡塔赫納舉行的拉丁美洲和加勒比石油工程會議上作為（會議）報告用的。這篇文章根據(jù)作者所提出的包含在摘要中的信息被程序委員會選擇出來作為一篇會議上的報告。石油工程師協(xié)會沒有對本文的內(nèi)容進行檢查，需要作者

2、自己進行校正。該文章不反映石油工程師協(xié)會、工作人員和會員的任何態(tài)度 。 電子復(fù)制品 、分發(fā)品 ，沒有經(jīng)過石油工程師協(xié)會的書面同意，任何文件的一部分的存儲都是禁止的。允許復(fù)制的 （范圍）限定在不超過 300 字的摘要 ，插圖可能不能被復(fù)制 。（ 被）復(fù)制印刷的摘要必須包含顯眼的石油工程協(xié)會的版權(quán)信息。摘要密西西比 Barnett 頁巖儲層開辟了美國的天然氣生產(chǎn)的新時代。做的許多油藏描述方面的努力和完成的一些實際生產(chǎn)，以幫助更加深刻的了解Barnett頁巖儲層 。 鉆孔圖像解譯 ，鉆井誘導(dǎo)產(chǎn)生的裂縫和連通的/ 閉合的.學(xué)習(xí)幫手 . 專業(yè)整理 .裂縫，揭示（地層）應(yīng)力方向 ，斷層的形貌和方向等解釋結(jié)

3、果指導(dǎo)水平井設(shè)計，控制水力壓裂方向和強度。常規(guī)測井和巖心分析已經(jīng)用于對巖相的分類和評價油層物性和地球物理性質(zhì)，以用于井的定位和儲量計算。地震調(diào)查不僅用于水平層位和斷層的解釋，也用于 3D 物性的評價分析 ，如巖相分布，離散裂隙網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)力場。在實際施工方面 ，多鉆較長的水平井和進行大規(guī)模的多級 、多層次水力壓裂處理。大量的井的鉆探和水力壓裂都被廣泛實施 。微震 （MS）對評價水力壓裂所波及到的油藏的體積和壓裂產(chǎn)生的斷裂強度估算的起到重要作用。盡管在這個方面巨大的努力和進展，但現(xiàn)有的文獻中仍然缺乏一個系統(tǒng)的方法以整合各種信息，并獲得準確的儲層特征。在本文中 ，我們提出了一個集成的工作流程，結(jié)合地震

4、解釋和屬性、鉆井圖像和測井解釋、巖心分析 、水力壓裂微震數(shù)據(jù)來建立儲層的地質(zhì)模型和離散裂隙網(wǎng)絡(luò)，然后網(wǎng)格粗化到雙重孔隙介質(zhì)以進行油藏數(shù)值模擬。這一領(lǐng)域的的這個工作流的應(yīng)用中展示了重要的觀測數(shù)據(jù)，并提供更好的對儲層的認識。這項整合工作流程提出了捕捉Barnett頁巖氣藏的本質(zhì)特征的有效方法，并提供了優(yōu)化頁巖氣生產(chǎn)的定量方法和平臺。說明過去數(shù)年在天然氣消費需求和石油和天然氣價格不斷上升的帶動下， Barnett頁巖氣產(chǎn)量 （有持續(xù)上漲的 ）勢頭。 Barnett頁巖儲層的特.學(xué)習(xí)幫手 . 專業(yè)整理 .點，可以說是非常典型的低滲透率（100-600微達西），低孔隙度（ 2-6 ），中度吸附氣體 （瓦

5、斯含量 50-150 標(biāo)準立方英尺 / 噸）。該一般Barnett 頁巖沉積環(huán)境 、巖相、天然裂縫描述和生產(chǎn)評價在路克斯等（2007年）、大風(fēng)等（ 2007 年）和弗朗茲等 （ 2005 年）中可以找到 。 為了實現(xiàn)經(jīng)濟生產(chǎn)和提高生產(chǎn)率，實施了大量的水平井鉆探和大規(guī)模的多級的水力壓裂措施 。由于 Barnett 氣藏復(fù)雜性是大大高于常規(guī)或其他非常規(guī)油氣藏，所以很難獲得一個對Barnett 氣藏清晰的認識和對油藏的準確描述。要快速獲取知識 ，指導(dǎo)迫在眉睫的井點位置（井距和井型 ）的設(shè)計 ，各種井距探井（例如，500 英尺，1000 英尺，1500 英尺等）進行了鉆探測試 ，以及各種水力壓裂，如“

6、鏈式壓裂“行動計劃和“模擬壓裂“已經(jīng)發(fā)明并測試（ Waters 等, 2009 ）。于此同時 ，（大家）做各種努力去更好的描述這種油藏和提高這種油藏的生產(chǎn)開發(fā)是經(jīng)濟效益；舉個例子 ，許多時候需要地震的調(diào)查來解釋確定油藏的結(jié)構(gòu)和地層的邊界，來識別斷層和溶洞 ，來認識基巖和油藏中這些斷層 / 溶洞的連通性 。 這些分析為確定合理的井位和合理的壓裂等級設(shè)計提供了基礎(chǔ)的數(shù)據(jù) 。另一個非常重要的進步是廣泛的應(yīng)用MS 地圖來檢測水力壓裂工作的反應(yīng)，幫助控制作業(yè)流程 ，評估水力壓裂的效果。從 MS分析得到的觀測結(jié)果中非常關(guān)鍵的一點是水力壓裂誘導(dǎo)Barnett 頁巖的形成的裂縫不具有天然的雙性翼，但是，相反，

7、形成復(fù)雜的斷裂網(wǎng)絡(luò)。這已導(dǎo).學(xué)習(xí)幫手 . 專業(yè)整理 .致產(chǎn)生多項研究來探討在這些頁巖氣藏中進行水力壓裂的機制和增強（水力壓裂效果的機制）（ 丹尼爾斯等 ， 2007; 費舍爾等人 ， 2002年 ;Ketter等，2006;King 等， 2008; 勒 Calvez 等人， 2007 年和 2006 年 Mayerhofer等， 2008; 帕歇爾 ， 2007;Warpinski ， 2008; 水域等 ， 2009; 斯倫貝謝 ，2009 ）。巖石物理分析工作也被同時開展，例如，巖相（由 TerraTek 整理），巖性，礦物學(xué) ，和頁巖氣分析 ，以獲得總有機碳 （ TOC），瓦斯含量，孔

8、隙率 ，氣體飽和度 ，滲透率值 。 巖心描述和試驗已用于表征的形成，測量和驗證各種巖石物理性質(zhì)和巖石力學(xué)特性和巖相特性（斯萊特等，2008 ）。最重要的測量工具之一井壁成像測井，比如垂直井中的地層微成像儀 （ FMI）來描述 “自然 ”裂縫系統(tǒng) （ FMI 的解釋導(dǎo)電性 ，電阻，和部分連通的裂縫 ），了解應(yīng)力場的方向，斷口形貌和方向 ，并幫助確定水平井的垂直位置 。壓力測試 ，以及油井的生產(chǎn)分析，產(chǎn)水分析 ，油藏通信分析，藏工程分析都被試著應(yīng)用于油藏描述中的地質(zhì)、地震、油藏物理性質(zhì)。盡管投入了很大的努力，并取得巨大的進展 ，但油藏生產(chǎn)中占主導(dǎo)地位的關(guān)鍵因素仍然不清楚，我們需要一個系統(tǒng)化的方法來

9、整合各種信息和捕獲的關(guān)鍵要素 。 在過去的幾年里 ，通過在 Barnett 頁巖油藏描述 ，建模和仿真工作的努力 ，發(fā)現(xiàn)一個非常關(guān)鍵儲層特征，這將在下文討論 。要使這種滲透率極低的Barnett 頁巖儲層有足夠的產(chǎn)量 ，需要產(chǎn)生后水.學(xué)習(xí)幫手 . 專業(yè)整理 .力壓裂裂縫網(wǎng)絡(luò)（FHP）來給基質(zhì)氣體 （膨脹和解吸 ）提高高導(dǎo)流路徑 。各種研究和MS 實例分析證實在上文中所提到的Barnett頁巖中確實存在PHF 網(wǎng)絡(luò) 。那么什么有助于產(chǎn)生這種PHF 網(wǎng)絡(luò) 。如 FMI 的鉆孔巖心觀察圖像解釋發(fā)現(xiàn)存在大量的由巖石填充的“自然 ”裂縫（密度高達幾個英尺）。由于方解石填充的裂縫和頁巖巖壁之間的接觸面的拉

10、張力非常?。ǚ蔷w粘連 ）。方解石填充的裂縫比原始的頁巖地層更容易被打開，（方解石填充的裂縫）有助于裂縫網(wǎng)絡(luò)的擴展 （Gale ，2007 ）。當(dāng)然其他的因素 ，像應(yīng)力場 、巖石力學(xué)性能等也在任何形式的油藏水力壓裂中起著非常重要的作用。可以說是這些 “天然 ”的裂縫的存在和分布對Barnett 頁巖油藏的 PHF 裂縫網(wǎng)絡(luò)造縫起到非常重要甚至是獨一無二的作用。對這些獨特的特性有了一個比較客觀的認識，我們就更加靠近對PHF 裂縫網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的理解 。 在 MS 曲線的幫助下，大規(guī)模壓裂液和支撐劑和裂縫傳播理論，PHF 網(wǎng)絡(luò)性能可以在 “自然 ”裂縫網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)得到評估。本文把重點放在油藏描述上，它將被

11、納入一般的工作流程的發(fā)展中。一般的工作流程包括數(shù)據(jù)加載和質(zhì)量控制（ QC），地震屬性的解釋和應(yīng)用，油藏模型的建立 ，鉆孔圖像和測井解釋結(jié)果，HFT 和 MS 數(shù)據(jù)來建立離散裂縫網(wǎng)絡(luò) ，并進行網(wǎng)絡(luò)粗化成雙重空隙介質(zhì)油藏模型，以用來進行油藏數(shù)值模擬 。通過歷史擬合和PHF 網(wǎng)絡(luò)的驗證 ，可以預(yù)測油藏動態(tài)并進行油.學(xué)習(xí)幫手 . 專業(yè)整理 .藏采收率評估 。 與此同時 ，一般工作流程和油藏模型作為一個平臺，各種的用途被廣泛的討論，比如：地質(zhì)力學(xué)建模 ，井距優(yōu)化 ，水力壓裂設(shè)計和生產(chǎn)優(yōu)化 。方法和工作流程的發(fā)展油藏描述的過程開始于收集所有相關(guān)數(shù)據(jù)，質(zhì)量控制 （ QC）和分析 。所有的3D 可以直接的導(dǎo)入

12、的數(shù)據(jù)被載入到3D 描述和建模軟件包 ，比如Petrel 軟件 。從地質(zhì)研究 ，地球物理 ，油層物理和巖心數(shù)據(jù)的評測，簡單的統(tǒng)計匯總 ，三維可視化和井間聯(lián)系與井間結(jié)構(gòu)的檢測，就可以推導(dǎo)出各種有用信息 ，檢查數(shù)據(jù)錯誤，不同的信息源相結(jié)合，就可以實現(xiàn)油藏描述。速度建模 ，深度轉(zhuǎn)換和三維結(jié)構(gòu)建模一般來說 ，地層和斷層的解釋在時間域中表示出來。地層的地震解釋可以通過自動跟蹤來加快速度，斷層的解釋可以使用Petrel 軟件通過螞蟻跟蹤來加速 。由于井的大多數(shù)數(shù)據(jù)都在深度域上因此地震解釋成果還需要進行深度域轉(zhuǎn)換和集成。通常，檢查孔眼 ，聲波測井和速度數(shù)據(jù)就可以建立速度模型 。 很多時候 ，在很小的速度區(qū)間

13、上建立的每個地層單元對于Barnett 油藏的建模來說是滿足條件的。深度轉(zhuǎn)換可以把所有時間域的地震資料，如原始地震數(shù)據(jù)或任何其他特殊地震屬性解釋，解釋出來的地層和.學(xué)習(xí)幫手 . 專業(yè)整理 .斷層 。 地層面深度和 / 井頭數(shù)據(jù)是用來建立水平層面上的模型。這些水平地層面和井點控制 ，以及適當(dāng)?shù)臄鄬幽Ｐ停侄味x ，以及邊界條件可以用于創(chuàng)建一個三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型。三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型為進一步地質(zhì)力學(xué)區(qū)修正，精細測井 ，更加精細的地震采樣，數(shù)據(jù)分析 ，相關(guān)性發(fā)展研究 ，裂縫仿真驅(qū)動程序開發(fā)，離散裂縫建模 ，油藏數(shù)值模擬網(wǎng)格劃分提供了一個很好的平臺 。螞蟻追蹤技術(shù)和大規(guī)模裂縫系統(tǒng)Petrel 的螞蟻追蹤技術(shù)

14、結(jié)合地震數(shù)據(jù)響度可以給出放大的邊界以識別斷層，裂縫以及其他的一些線性的異?，F(xiàn)象的解釋。地震數(shù)據(jù)首先經(jīng)過減少信號中的噪音處理，加強地震數(shù)據(jù)的空間連續(xù)性（邊界探測 ），最終生成螞蟻追蹤體 ，通過壓制信號中的噪音和不是斷層的部分的屬性非常重要的提高了斷層的屬性。螞蟻追蹤技術(shù)仿真螞蟻在自然界的繁殖和他們怎樣使用孔來標(biāo)志他們的路線來最優(yōu)化他們尋找食物的路線。3D 斷層的不連續(xù)部分可以通過從螞蟻追蹤體中提取出來。斷塊或者裂縫可以進行分析或者編輯，然后裂縫或者斷塊可以直接被轉(zhuǎn)化成起決定性作用的離散的裂縫網(wǎng)絡(luò)（DFN）在 Barnett 油藏應(yīng)用中 ，螞蟻追蹤技術(shù)可以設(shè)別非常重要的斷層和卡斯特地質(zhì)特征 。提取

15、出其中的特征 ，建立斷層模型 ，聯(lián)合生產(chǎn)數(shù)據(jù) ，跟蹤測試和試井分析數(shù)據(jù)來顯示大型油藏的連通性。根據(jù) Barnett 油藏連通性的一.學(xué)習(xí)幫手 . 專業(yè)整理 .般觀察 ，發(fā)現(xiàn)有時候相隔幾公里的井具有共同的壓力系統(tǒng)。這個因素可以作為手工輸入的油藏特性輸入到裂縫模型中去?！白匀?”裂縫網(wǎng)絡(luò)建模盡管沒有直觀的特征可以在實驗室從巖心中觀察出來，但是從井眼圖形比如 FEI解釋出來的特征 電阻，連通性一部分觀點認為 ，所有類型的解釋出來的特征可以認為組成了一個“天然 ”的裂縫網(wǎng)絡(luò) ，這個裂縫網(wǎng)絡(luò)在水力壓裂形成的裂縫網(wǎng)絡(luò)的強度和分布情況方面起了部分作用。其他的重要的因素 ，原來本地的應(yīng)力場和巖石力學(xué)的特征將在

16、下文進行討論。這里的 “天然 “裂縫模型通過井眼的圖像比如FMI 解釋的特征和地震數(shù)據(jù)來建立的 。隨著工作流的繼續(xù)， 解釋的裂縫 （和應(yīng)力強度 ）被分類 ，進行分析，并且與巖石性質(zhì) ，巖石力學(xué)區(qū)域以及一些其他的地震特征相聯(lián)系。各種地震數(shù)據(jù)經(jīng)過重新取樣導(dǎo)入模型。 由于模型空間的靈活的功能，各種導(dǎo)致裂縫強度不同的因素可以別進行評價。這些驅(qū)動因素包括離斷層的距離 ，巖石性質(zhì) ，不連續(xù)的性質(zhì) ，或者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)評估導(dǎo)致的一些性質(zhì)（必須注意識別出相關(guān)的驅(qū)動因素）。有合理的驅(qū)動性質(zhì) ，3D 應(yīng)力分別場可以被加強，大多數(shù)情況下使用隨機模擬或者可能的確定的方法。注意不同的種類或者系列的裂縫應(yīng)力特征可以通過不同

17、的驅(qū)動因素來進行.學(xué)習(xí)幫手 . 專業(yè)整理 .單獨的數(shù)值模擬以反映具體的自然特征。將井控制的裂縫方向和裂縫的方位角作為常數(shù)輸入 ，以及 2D 和 3D 性質(zhì)，具體確定的裂縫幾何學(xué)規(guī)范，3D的離散裂縫模型就可以建立出來。在 DFN 封裝建模的困難之一是裂縫幾何尺寸及其分布 。這些參數(shù)必須來自相關(guān)和實際的地質(zhì)研究 。 Gale et al. (2007) 提供了這個問題的某些見解。 盡管可能會可能從斷裂強度性質(zhì)方面獲得一定的參考 ，但最終估計有來自生產(chǎn)歷史的歷史擬合 。微地震測繪和后水力壓裂 （PHF）網(wǎng)絡(luò)建模目前，準確地設(shè)計 ，控制和描述 PHF 網(wǎng)絡(luò)幾乎是不可能 ，因為 Barnett頁巖油藏非

18、常復(fù)雜“自然 “裂隙網(wǎng)絡(luò) ，巖石力學(xué)性質(zhì)非均質(zhì)性和地應(yīng)力分布。 在這里 ，基于可供使用的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，提供了一個非常接近的解決方法 。正如早些時候提出的 ，MS 監(jiān)測工作被用于Barnett 頁巖油藏監(jiān)測水力裂縫延伸和工作進程 ，并通過壓力 / 速率的變化和其他如光纖輔助分流技術(shù)（ Daniels 等 , 2007 ）來控制裂縫傳播 。像 MS 結(jié)果分布這些重要的特征，導(dǎo)致一般認為Barnett 油藏的 PHF系統(tǒng)是一個裂縫網(wǎng)絡(luò)，因此各種可用的技術(shù)被用于創(chuàng)造一些更加不真實，理想化的應(yīng)力PHF 網(wǎng)絡(luò)模型 。各種水平的和垂直的FMI 解釋結(jié)果表明Barnett 油藏是一個大量 “自然 ”裂縫聚集的系統(tǒng)

19、 ，這與最近的許等人 (2009a,2009b) 的研究理論是一致的 。.學(xué)習(xí)幫手 . 專業(yè)整理 .在這里，MS 測試曲線被用來評價一個3D ESV,然后水力壓裂作業(yè)參數(shù)被應(yīng)用到估計動態(tài)的和被支撐的裂縫的導(dǎo)流能力（可能的滲透率和寬度估計）。為了評價 PHF 網(wǎng)絡(luò)，MS 曲線可以從 3Do 模型中抽取出來 。 簡單的情況下，可以使用 2D 視圖來得到外部邊界 。 垂向上，在計算壓裂液和支撐劑的用量的時候 ，需要考慮由于裂縫延伸到不是油藏的地層中導(dǎo)致的體積修正。 有了確定的裂縫延展模型的假設(shè)，壓裂液 ，支撐劑用量個裂縫的的寬度分布和裂縫網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)力分布可以被評價出來，并且與此相關(guān)的被支持的裂縫的寬度

20、可以被計算出來。通過使用實驗室的數(shù)據(jù)結(jié)果，裂縫的導(dǎo)流能力（FCD）可以被計算出來 。這幾假設(shè) ，包含在 MS 曲線特征中的DFN 網(wǎng)絡(luò)模型中的裂縫是開放的，并且支撐了一個評價基本的情況。裂縫的特性和離散裂隙網(wǎng)絡(luò)（DFN ）粗化裂縫的特性與 DFN 網(wǎng)絡(luò)模型有關(guān) 。在 DFN 建模中，幾何參數(shù)被分配到各條裂縫 ：表面部分 ，傾角和方位角 。其他可被賦值或計算的重要屬性是孔隙度和滲透性 ?？紫抖葦?shù)據(jù)與計算空隙型滲透率有關(guān)。對于具有適當(dāng)?shù)目紫抖群蜐B透率的 “自然 ”裂縫網(wǎng)絡(luò)和PHF 網(wǎng)絡(luò)，分別可以進行網(wǎng)格粗化 ?！白匀?”裂隙網(wǎng)絡(luò)可以作為背景油藏和PHF 網(wǎng)絡(luò) 像 ESV 通過加強認識油藏性質(zhì)來修該

21、一樣通過MS 和 ESV的壓裂作業(yè)的數(shù)據(jù)來修改。隨著典型的 DFN 裂縫的量越來越大 ，沒有一個可以實際使用的技術(shù)或.學(xué)習(xí)幫手 . 專業(yè)整理 .者軟件來模擬流體流經(jīng)這個網(wǎng)格系統(tǒng)的實際過程。一個可以實際操作的辦法是將離散的裂縫系統(tǒng)進行網(wǎng)格粗化成雙孔雙滲油藏模型，然后使用ECLIPSE 軟件或者其他的模擬器來建立油藏的動態(tài)模型。通過網(wǎng)格粗化技術(shù)產(chǎn)生的對于每個網(wǎng)格的特征參數(shù)主要有裂縫的孔隙度，滲透率 ，定義裂縫和基質(zhì)連通性的Sigma （形狀）因子，裂縫在空間展布方向上的裂縫空間（I,J,K）。必須注意 ：雙孔雙滲模型在很多情況下不一定適合，并且會產(chǎn)生錯誤的結(jié)果 。一個正確的數(shù)值模擬結(jié)果繼續(xù)給予正確

22、的對于DFN 和 PHF裂縫系統(tǒng)的正確理解 ，并且需要結(jié)合頁巖油藏的生產(chǎn)機制。并且不同的網(wǎng)格粗化技術(shù)也是有必要進行討論的，統(tǒng)計學(xué)的網(wǎng)格粗化技術(shù)和張量網(wǎng)格粗化技術(shù)。一個統(tǒng)計學(xué)的運算法則應(yīng)用ODA 方法 。這種方法運行很快 ，但是不健全 。 這種運算法則不能發(fā)現(xiàn)裂縫之間微小的連通性方面的不同 。舉個例子 ，假設(shè)兩種不同的裂縫系列，他們具有相同的幾何學(xué)特征，強度，方向，那么使用 Oda 方法，將得到同樣的網(wǎng)格粗化特征參數(shù)。 但是在實際中 ，這兩個系列不能具有相同的特征參數(shù)，因為一個系列的所有的裂縫之間都是交叉連接的，而另一個系列不是 。 另一方面 ，張量方法對連通性非常敏感，并且能對網(wǎng)格粗化的特征參

23、數(shù)進行正確的評價。張量方法基于動態(tài)流體流動模擬，它會針對每個在雙孔雙滲介質(zhì)模擬中的每個地質(zhì)網(wǎng)格產(chǎn)生精確地滲透率和飽和度。巖相，地質(zhì)力學(xué)和巖石物性建模（基質(zhì)屬性 ）.學(xué)習(xí)幫手 . 專業(yè)整理 .通過巖心分析和測井解釋，巖相和儲層物性可以在井位處得到。并且也有各種的地震屬性來反映巖相和地質(zhì)力學(xué)以及油層的物理形成的一些性質(zhì)。 基于井位數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)的約束條件，地震數(shù)據(jù)作為第二約束條件，通過地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)可以建立在3D 模型中各種物性的分布模型。非常著名的巖相解釋之一是通過一系列的TerraTek 基礎(chǔ)測井的得到的一系列數(shù)據(jù)。這一系列（巖相）數(shù)據(jù)可以用于分類力學(xué)和油層物理的性質(zhì)。在每一個系列中都可以定義常數(shù)值

24、和進行隨機模擬。油層物性模擬使用的數(shù)據(jù)包括，測井和地震包括群集相，孔隙度 ，含水飽和度 ，滲透率 ，總有機碳 ，頁巖氣含量和楊氏模量，泊松比等 。還可以直接模擬 Sonic Scanner/DSI 公司（偶極聲波圖像 ）產(chǎn)生的參數(shù)和使用計算器獲得的最終特性參數(shù)。Barnett頁巖油藏模擬 ，生產(chǎn)歷史擬合和靈敏度分析由于 Barnett頁巖油藏特低滲透及裂縫的存在， Walton等人（2009年）研究了基頁巖油藏生產(chǎn)的基本機理并且通過漸近解來估計生產(chǎn)的裂縫的位置 。 Velasquez （ 2009 ）開發(fā)了在生產(chǎn) 分析中應(yīng)用拉普拉斯域解（ OGIP，Lamda 和 Omega 斷裂）。他們的結(jié)

25、果展現(xiàn)出非常有希望的進步 ，并且在不遠的將來有可能獲得對生產(chǎn)機制非常清晰的認識。新的發(fā)現(xiàn)或許可以指導(dǎo)今后實施納入儲層非均質(zhì)性和其他各種復(fù)雜條件的情況。最近，大家都在使用雙孔的模擬器，.學(xué)習(xí)幫手 . 專業(yè)整理 .比如 ECLIPSE。 ECLIPSE-300 模型將 Langmuir等溫線擴展到多組分模型中，并且考慮立刻吸附和隨時間有關(guān)的擴散?；|(zhì)的一部分影響了基質(zhì)中的一些瞬態(tài)行為 。隨著工作流 ，從 DFN 和巖石物理基質(zhì)性質(zhì) （phie ，Sw，等）通過隨機模擬進行網(wǎng)格粗化后的雙孔油藏物性參數(shù)可以被油藏模擬器直接使用。隨著給的完井配置和生產(chǎn)的控制，生產(chǎn)歷史擬合可以確認或者修改油藏模型，特別是

26、裂縫網(wǎng)絡(luò)的幾何形狀，裂縫的連通性 ，和滲透率 。與此同時 ，試驗設(shè)計的方法可以被用來進行敏感性分析，協(xié)助歷史擬合的過程，并且來改善油藏描述 。此外 ，全自動化的歷史匹配過程可用來在一個迭代循環(huán)過程中作為地質(zhì)模型的變化個油藏數(shù)值模擬的紐帶。隨著確定的油藏模型的建立，可以進行油藏生產(chǎn)預(yù)測 ，和進行 EUR 評價。如果已知滲透率隨著油藏壓力在變化，那么可以預(yù)測到滲透率隨著產(chǎn)量的增加在下降 。地質(zhì)力學(xué)模型和壓力分析FMI 解釋的因為鉆井增加的裂縫和可能的井壁失穩(wěn)可以被用于決定應(yīng)力的方向和分布 。 Sonic Scanner 和 DSI（偶極子音速圖像 ）數(shù)據(jù)可以被用來評價巖石構(gòu)成的力學(xué)性質(zhì)和壓力。無線

27、的巖石構(gòu)成測試方法測試和解釋可以被用來進行in-suit壓力數(shù)據(jù) （空隙壓力和最小壓力 ）的校準。與此同時，一些地震的數(shù)據(jù)可以被擴展用來指導(dǎo)建立3D 應(yīng)力場的分布模型 。使用.學(xué)習(xí)幫手 . 專業(yè)整理 .Petrel 軟件，可以建立一個包含斷層 ，裂縫，異常高壓 , 異常低壓 ，旁壓等復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu) ，空隙壓力 ，和壓力邊界條件的力學(xué)地質(zhì)模型（MEM ）。這個模型可以用于進行空隙壓力預(yù)測，地質(zhì)力學(xué)建模和井壁穩(wěn)定性分析。地質(zhì)力學(xué)建模軟件 （比如 VISEGE壓力分析模擬軟件 ）可以模擬一整套的壓力分布 ，壓力敏感的滲透率和孔隙度變化，以及研究高壓裂縫延展機理。結(jié)合地質(zhì)力學(xué)模型 （VISAGE 軟件

28、）和油藏數(shù)值模擬軟件 （比如 ECLIPSE軟件）可以進行油藏開發(fā)方案的最優(yōu)化，井壁穩(wěn)定性的分析，最優(yōu)化和鉆井液密度設(shè)計 ，地層下沉和隨著地層虧空造成的損害分析。井距、水力壓裂設(shè)計和生產(chǎn)最優(yōu)化為了實施最優(yōu)化 ，必須控制水力壓裂的過程，比如說 ，水力壓裂在哪里造縫 ，造成的裂縫網(wǎng)絡(luò)需要的強度，以及怎樣來工程實際中來實施。最近，由于基于網(wǎng)絡(luò)的水力壓裂設(shè)計技術(shù)還不成熟，并且缺少一個非常精確的過程來控制PHF 網(wǎng)絡(luò)的形成以及支撐 （就像瞄準了一塊體積的地層然后在其中進行高強度的造縫作業(yè)）。許多石油公司 ，服務(wù)和研究學(xué)會 ，大學(xué)都進行了很多的研究和實驗。相信未來將會在技術(shù)上出現(xiàn)突破。與此同時 ，由于在現(xiàn)

29、有的工具條件下油藏描述得到提高，采用以下這些步驟可是使我們更加接近目標(biāo)：1）評價油藏特征之間的聯(lián)系，施工步驟之間的聯(lián)系 ，各種 scenarios （井的深度 ，裂縫的等級 ，壓裂液和支撐劑的體積等）以及油藏的生產(chǎn)表現(xiàn) 。 2）進行油藏數(shù)值模擬中的敏感性分析（熟.學(xué)習(xí)幫手 . 專業(yè)整理 .練地記住怎樣使用一個油藏模擬器比如說ECLIPSE）； 3）對未來的設(shè)計和施工精確的指導(dǎo)方針 。工作流程的討論和方案提出在這個階段中 ，一般的工作流程和一些特別的施工步驟將被討論。數(shù)據(jù)收集數(shù)據(jù)清單已經(jīng)列在表格一中了，為了理解 Barnett 頁巖油藏描述的一些復(fù)雜問題 ，推薦收集所有的可用數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)整合進一

30、個數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，然后在 3D 可視化的軟件包比如說Petrel 中顯示一些重要的信息 。表格一 Barnett 頁巖氣藏建模和模擬數(shù)據(jù)清單錯誤 !未找到引用源。一般的工作流程 從地震到數(shù)值模擬流程圖一展示了從地震到數(shù)值模擬的一般工作流程。在方法進展中所描述的 ，工作流程開始于數(shù)據(jù)的載入，質(zhì)量的控制 ，和在 3D 模型軟件如Petrel 中進行編輯 。當(dāng)其他的數(shù)據(jù)源準備好后，地震解釋的地層劃分和斷層數(shù)據(jù)可以直接被導(dǎo)入到軟件中；否則，必須進行數(shù)據(jù)的解釋，以提供地質(zhì)結(jié)構(gòu)控制 。使用 Petrel 軟件，可以使用對水平面使用自動追蹤功能，對斷層使用螞蟻追蹤功能就可以非常容易的實現(xiàn)簡化數(shù)據(jù)解釋。下一步要建

31、立一個合適的速度模型將所有的時間域中的信息轉(zhuǎn)化到深度域中并且在深.學(xué)習(xí)幫手 . 專業(yè)整理 .度域中將大部分數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來（比如，井頭數(shù)據(jù) ，測井?dāng)?shù)據(jù) ，完井?dāng)?shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)等）。一個結(jié)構(gòu)模型可以使用已經(jīng)定義的非常重要的stratigraphic水平面 ，斷層分成的斷塊 ，或者直線邊界 。 巖石力學(xué)和地質(zhì)力學(xué)的區(qū)域都可以被插入進來；在這個階段 ，裂縫強度的測井 ，巖相 / 地層傾角測井 ，地質(zhì)力學(xué)和油藏物理特性可以被網(wǎng)格粗化到3D 模型中，使用重新采樣的地震數(shù)據(jù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)鏈式評價方法 。油藏物理的特性比如說有效孔隙度，含水飽和度 ，含氣飽和度等可以用來評價氣藏的地質(zhì)儲量。以及通過在Petrel 軟件

32、中運行不確定的工作流來為P10,P50,和 P90 的實例來劃分等級 。與此同時 ， DFN 和PHF DFN 修改可以通過多種方式來實現(xiàn)（在下文中將進行討論 ）。這兩個系列的不確定性構(gòu)成了一個可以進行敏感性分析和輔助歷史擬合的測試區(qū) ?；?DFN 建模和歷史擬合研究結(jié)果，緊接著進行生產(chǎn)敏感性分析和產(chǎn)量預(yù)測 ，就可以確定最終的方案。地質(zhì)力學(xué)模擬可以和油藏模擬同時進行來進行井壁穩(wěn)定性和水力壓裂控制研究。井位設(shè)計和井軌跡設(shè)計（在表一中所列出來 ）可以在整個建模過程中的在不同時期為滿足不通過的需要來完成。這個流程的一般實施方案（不包含 DFN ）見圖二.學(xué)習(xí)幫手 . 專業(yè)整理 .在 3D 模擬器中

33、載入并編輯所有的相關(guān)數(shù)據(jù)井頭數(shù)據(jù)，井軌跡數(shù)據(jù)，每層的頂面數(shù)據(jù)，地震數(shù)據(jù)，解釋，微震數(shù)據(jù)，完井?dāng)?shù)據(jù)，和生產(chǎn)數(shù)據(jù)等地層和斷層的地震數(shù)據(jù)解釋如果可用的數(shù)據(jù)可以導(dǎo)入或者沒有必要再去做重新解釋， 自動的追蹤可以幫助進行快速的地層解釋，螞蟻追蹤可以幫助進行快速的斷層和卡斯特地形以及可能的裂縫系統(tǒng)解釋速度模型和深度轉(zhuǎn)換檢查射孔質(zhì)量， 聲波測井或者速度數(shù)據(jù)可以被用于建立速度模型。 通常相對平均速度可以在 Barnett 頁巖油藏中產(chǎn)生滿足要求的模型。相關(guān)的時間域的數(shù)據(jù)可以被轉(zhuǎn)化成深度域的數(shù)據(jù)來進行 DFN 和 3D 建模3D 地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型.學(xué)習(xí)幫手 .建立斷層模型，定義油藏邊界，或者區(qū)塊，確定水平面，分層，分

34、區(qū)考慮不整合等可 井能 的的 設(shè)油 計藏 和模 井?dāng)M 軌參 跡設(shè)數(shù) 計. 專業(yè)整理 .學(xué)習(xí)幫手 . 專業(yè)整理 .圖表二 、頁巖氣藏描述的一半的工作流程 從地震數(shù)據(jù)到地質(zhì)結(jié)構(gòu)，孔隙度建模 ，油藏評價 ，油藏描述 ，Petrel 建模，手工修改 Petrel 建立的模型.學(xué)習(xí)幫手 . 專業(yè)整理 .圖表三、 DFN 建模工作流程 ，比如像 FMI 裂縫解釋結(jié)果等井眼圖像和地震解釋圖像被用來基于裂縫結(jié)構(gòu)模型建立裂縫的3D 強度模型 。可以賦值裂縫的幾何學(xué)特征 ，計算出裂縫的屬性 。 將裂縫的滲透率和孔隙度進行網(wǎng)格粗化，粗化成雙孔雙滲介質(zhì)模型。結(jié)合一般的工作流程中得到的基質(zhì)的油層物理性質(zhì) ，一個基本的頁

35、巖氣藏數(shù)值模擬就可以進行，手工的修改從Petrel 中建立的 DFN 模型DFN 建模，特殊的流程DFN 建模可以從一般的工作流程中分離出來。DFN 建模使用 FMI 解釋的裂縫數(shù)據(jù) ，螞蟻追蹤特性，人工非常確定的斷層，以及隨機模擬來進行 。值得指出的是在Petrel 軟件中，大規(guī)模的連通的裂縫可以被添加到3D模型空間中 ，然后使用 DFN 網(wǎng)格粗化 ，轉(zhuǎn)換到 DFN 空間 。這為對裂縫的系.學(xué)習(xí)幫手 . 專業(yè)整理 .統(tǒng)管理和在 DFN 模型中修改裂縫的參數(shù)提供了一致性。結(jié)合網(wǎng)格粗化的強度測井，巖相，帶狀約束 ，以及其他的一些約束條件，可以進行 3D 強度特性參數(shù)模擬將其用于推測的DFN 建模

36、 。DFN 特殊建模流程在圖三中被展示出來。水力壓裂 DFN 建模流程之后沿著 DFN 建模的流程 ，基于 MS 曲線（或者 3D 體積），水力壓裂裂縫時壓裂液的總體積 ，支撐劑的體積和基本的裂縫理論被用來評價PHF 裂縫的強度 、寬度、滲透率 、裂縫的連通性 。 可以修改裂縫的幾何學(xué)特征和重新計算裂縫的屬性參數(shù)。裂縫的孔隙度和滲透率進行網(wǎng)格粗化，粗化成雙孔雙滲介質(zhì)模型中的參數(shù)特征。結(jié)合從一般工作流程中得到的基質(zhì)的油層物理特性和從DFN 中得到的原來的烈風(fēng)屬性，就可以進行頁巖氣藏的數(shù)值模擬和歷史擬合 。這個 PHF 網(wǎng)格修改工作流程在圖四中展示出來。.學(xué)習(xí)幫手 . 專業(yè)整理 .圖四、針對裂縫屬

37、性參數(shù)修改和水力壓裂模擬的工作流程（ESV）工作流程應(yīng)用這個工作流程在各種開發(fā)領(lǐng)域被使用。舉個例子 ，它被用于構(gòu)建結(jié)構(gòu)模型和結(jié)合地震參數(shù)來構(gòu)建3D 可視化結(jié)構(gòu)層面來監(jiān)視現(xiàn)場的壓裂施工以及進行一些比如說聚合物的分流（包含可降解的纖維的高粘度稠泥漿用來進行在裂縫中進行臨時橋堵，來憋壓促使支撐劑進入另外的一個區(qū)塊或者同一個地層中的另一個地區(qū)）。它也被用來在氣藏傾角的3D 分布 。 統(tǒng)計學(xué)參數(shù)建模被用來進行相測井的網(wǎng)格粗化，和利用地震參數(shù)和人工的鏈式評價參數(shù)性質(zhì)來進行數(shù)值模擬（見圖五 ）。重要的相的連續(xù)的特征可以結(jié)合附加的傾角測井進行確認 。 模擬的 3D 結(jié)果可以被用來進行井軌跡設(shè)計，打到質(zhì)量最好的

38、氣藏 。另一個應(yīng)用的例子是在3D 氣藏中進行 DFN 分布和分析 MS 曲線反映和自然裂縫方位 。 在圖六中展示了Petrel 立體圖來展示 解釋的不同的傾角和方位角的自然裂縫。 總的大類可以劃分成四個小類： N_S:N,N_S:S, E_W:E, and E_W:W。 為了簡單 ，在小類名稱中沒有標(biāo)明精確地方位角 。 包括鉆井引起的裂縫也被排在自然裂縫中的一類中（E-W）（這一類是垂直于地層應(yīng)力最小的方向）。隨著工作流程 ，模擬出了 網(wǎng)格，在 DFN 網(wǎng)格中添加了 MS 曲線 。 在圖七中 ，MS 曲線手最小地應(yīng)力方向和已經(jīng)存在的 “自然 ”裂縫控制 ：MS 曲線明顯的與 E_W:W排在一起

39、 。N_S系列.學(xué)習(xí)幫手 . 專業(yè)整理 .幫助形成了 MS 曲線上的寬帶 。這個研究為其他的Barnett 頁巖的檢測報告提供了證據(jù)和解釋 。圖五 、統(tǒng)計學(xué)上的地層傾角特性建模 使用網(wǎng)格粗化的地層傾角相測井，人工的鏈式網(wǎng)格評價。通過對在一個500,000,000 平方英尺的地區(qū)的統(tǒng)計，模擬的相分布顯示出非常的連續(xù)(在 X 軸上 )。其次 ，當(dāng)井打好之后 ，模型模擬了兩口井，結(jié)果顯示在三口井中有非常明顯的一致性，這顯示在模擬過程中 ，地震參數(shù)起著非常大的作用。注意：在例證過程中 ，參數(shù)在變化，并且結(jié)構(gòu)的表面漸漸地在消失。相相模擬結(jié)果從物性表中轉(zhuǎn)換到三維地震體中 ，這將導(dǎo)致一些模糊效果 。.學(xué)習(xí)幫

40、手 . 專業(yè)整理 .圖六、Petrel 立體王國顯示了 FMI 解釋出來的裂縫的傾角和方位角。總的大類可以被分成四個小類 ： N_E:N, N_S:S, E_W:E, and E_W:W。包括鉆井引起的裂縫也被排在自然裂縫中的一類中（ E-W- 黑點顯示 ）圖七 、微震圖像和離散分布的裂縫網(wǎng)格模型建立的“自然 ”裂縫 。.學(xué)習(xí)幫手 . 專業(yè)整理 .E_W:W 顯示微震去曲線和E_W:W 系列裂縫相對應(yīng) ; E_W:E 顯示微震曲線和 E_W:E 系列裂縫相對應(yīng) ; E_W:W & E_W:E s前兩種系列的聯(lián)系 ; 所有系列顯示所有的 DFN 和 MS 曲線 。 注意在 DFN 裂縫和 MS

41、曲線的非常好的一致性?？偨Y(jié)開發(fā)出了一個非常好的方法和工作流程來進行Barnett 頁巖氣藏的描述和模擬 。 為頁巖氣藏生產(chǎn)而進行的氣藏描述中非常重要的一環(huán)已經(jīng)被解決，并且整個建模過程被詳細的敘述出來。這個流程中非常重要的部分已經(jīng)在許多相關(guān)的領(lǐng)域被應(yīng)用。3D 傾角測井可以通過地震參數(shù)幫助的隨機模擬來實現(xiàn) ；FMI 解釋的裂縫系統(tǒng)可以通過DFN 建模在 3D 空間實現(xiàn)分布 。傾角和裂縫的方向?qū)τ谒毫言O(shè)計都非常重要。結(jié)合合適的微震數(shù)據(jù)，完井?dāng)?shù)據(jù)和水力壓裂數(shù)據(jù)，射孔井段 ，長度和泵的使用計劃，典型的生產(chǎn)歷史，非常重要的裂縫網(wǎng)絡(luò)敏感因素可以通過數(shù)值模擬得到。接下來可以進行油藏歷史擬合，藉此，有效的動

42、態(tài)預(yù)測已經(jīng)可以完成。未來實現(xiàn)真正的裂縫造縫過程控制，必須進行地質(zhì)力學(xué)建模和采用合適的操作方法。這個工作流程在研究領(lǐng)域已經(jīng)得到非常廣泛的關(guān)注，并且對 Barnett 頁巖氣藏提供了更加深刻的理解 。鳴謝.學(xué)習(xí)幫手 . 專業(yè)整理 .感謝作者非常感謝斯倫貝謝公司的經(jīng)歷承諾發(fā)表這篇文章。感謝 BradHay 在斯倫貝謝交叉的幫助和支持。非常感謝 Marc Thiercelin, Wenyue Xu,Jack Liu 和 Ruhao Zhao 提供的技術(shù)交流 。參考文獻Daniels, J., Waters, G., Le Calvez, J., Lassek, J., and Bentley, D.:

43、“ Contacting MoShale Through an Integration of Real-Time Microseismic Monitoring, Petrophysics, and HydraulicFracture Design,” SPE 110562, 2007 SPE ATCE, Anaheim, CA, USA,12 14 Oct.Frantz, J.H., Williamson, J.R., Sawyer, W.K., Johnston, D., Waters, G., Moore, L.P., MacDonald, R.J.,Pearcy, M., Ganpul

44、e, S.V., Marsh,K.S.:“ Evaluating Barnett Shale Production Performance Using anIntegrated Approach,” SPE 96917,05SPE20ATCE, Dallas, TX,USA, 9 12 Oct.Fisher, M.K., Wright, C.A., Goodwin, A.K., Fielder, E.O., Buckler, W.S., Steinsberger, N.P.:“ IntegratingFracture Mapping Technology toOptimize Stimulat

45、ions in the Barnett Shale,” SPE 77441, 200SPE ATCE, San Antonio, TX, USA, 29 Sept.2 Oct.Gale, J., Reed, R., Holder,J.: “ NatureFracturein theBarnettShale andtheirImportanceforHydraulic Fracture Treatments,Bulletin,”AAPGv.91 (April 2007), pp. 603622.Ketter, A.A., Daniels, J.L., Heize, J.R., Water,G.: A “Field Study Optimizing Completion Strategies forFracture Initiation in Barnett ShaleHorizontal Wells,” SPE 103232, 2006 SPE ATCE, San Antonio, TX,USA, 24 27 Sept.King, G.E., Haile, L., Shuss, J., Dobkins, T.A.:“