斯倫貝謝公司Petrel軟件平臺
助力頁巖氣藏地質(zhì)工程一體化勘探開發(fā)
隨著國內(nèi)頁巖氣勘探開發(fā)的逐步推進，人們逐漸認(rèn)識到頁巖氣的開發(fā)并不僅僅是找到富有機質(zhì)頁巖，鉆水平井并對其進行水力壓裂那么簡單。全球頁巖氣藏勘探開發(fā)的逐漸成熟使油氣公司認(rèn)識到，一體化解決方案是效益開發(fā)的必要條件之一。
頁巖氣藏作為一種非常規(guī)氣藏，其勘探開發(fā)的思路與常規(guī)油氣藏有所不同。頁巖氣的甜點應(yīng)該是儲層品質(zhì)（Reservoir Quality）和完井品質(zhì)（Completion Quality）兩大關(guān)鍵品質(zhì)的綜合表征。所以一個頁巖氣田開發(fā)的關(guān)鍵是定量表征頁巖的儲層品質(zhì)和完井品質(zhì)，并籍此支持鉆井、完井和壓裂等工程技術(shù)的優(yōu)選和有效實施。
在四川盆地某頁巖氣區(qū)塊，受盆地多期構(gòu)造變動的影響，斷層/裂縫系統(tǒng)復(fù)雜，加之復(fù)雜的山地地形，給鉆完井帶來了很多挑戰(zhàn)。斯倫貝謝公司的Petrel勘探開發(fā)一體化軟件平臺為推動地質(zhì)工程一體化發(fā)揮了關(guān)鍵性作用?；赑etrel軟件平臺，研究人員開展了從地球物理、儲層品質(zhì)、天然裂縫、地質(zhì)力學(xué)到儲層改造的多學(xué)科研究，并保證了研究成果用于支持平臺和單井設(shè)計、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井、完井壓裂及生產(chǎn)的全流程工程作業(yè)。與此同時，工程作業(yè)不斷提供的新數(shù)據(jù)被用于更新地質(zhì)研究成果，并進一步優(yōu)化工程作業(yè)。
綜合地質(zhì)研究
地球物理。頁巖地球物理研究的兩大任務(wù)分別是構(gòu)造解釋和地震反演。構(gòu)造和斷層的精細解釋是構(gòu)造建模的基礎(chǔ)；疊前同步AVO反演的目的則是研究頁巖氣儲層的縱波阻抗、孔隙度、泊松比、楊氏模量等儲層品質(zhì)和完井品質(zhì)參數(shù)的基礎(chǔ)。
地質(zhì)模型。充分利用地震反演資料、巖心分析化驗資料、測井資料等數(shù)據(jù)建立三維構(gòu)造模型和屬性模型，儲層品質(zhì)屬性包括：總有機碳含量（TOC）、孔隙度、含氣量等等；而完井品質(zhì)則包括裂縫發(fā)育強度、楊氏模量、泊松比等等。
天然裂縫系統(tǒng)。結(jié)合成像測井解釋、微地震監(jiān)測和地震屬性，分尺度研究斷層-裂縫帶-離散裂縫，研究天然裂縫發(fā)育規(guī)律，建立離散裂縫模型。
三維地質(zhì)力學(xué)。結(jié)合地震、地質(zhì)、測井資料，通過VISAGE建立一維和三維地質(zhì)力學(xué)模型。在模型中集成裂縫系統(tǒng)，全面刻畫儲層三維應(yīng)力場及可壓性的非均質(zhì)性。
儲層改造。根據(jù)已壓裂井的實際施工方案和作業(yè)效果，基于三維地質(zhì)、天然裂縫、地質(zhì)力學(xué)的綜合模型，結(jié)合微地震水力壓裂監(jiān)測，運用Mangrove進行水力裂縫模擬，研究天然裂縫與水力裂縫的相互作用，分析優(yōu)化改造體積的機理和方法，為壓裂改造優(yōu)化提供參考依據(jù)。
地質(zhì)導(dǎo)向一體化
通過地質(zhì)導(dǎo)向把井軌跡放在甜點層位是儲層有效改造的前提。但是由于研究區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，地層傾角變化快，小斷層、小褶皺都會給地質(zhì)導(dǎo)向帶來困難。一體化方案強調(diào)鉆前、實時和鉆后各個階段工程與地質(zhì)研究的互動：鉆前模型指導(dǎo)鉆井設(shè)計，地質(zhì)研究人員參與實時跟蹤，鉆后數(shù)據(jù)及時更新地質(zhì)模型。目的是降低風(fēng)險，保證地質(zhì)導(dǎo)向質(zhì)量和井軌跡平滑。
Petrel在提高地質(zhì)導(dǎo)向的效率與質(zhì)量方面具有多種工具與模塊：隨鉆數(shù)據(jù)實時傳輸工具，Petrel提供了多種格式（WITSML）的隨鉆數(shù)據(jù)（鉆井、測井、錄井?dāng)?shù)據(jù)等）傳輸接口，可以實現(xiàn)實時鉆井?dāng)?shù)據(jù)在二維、三維、井剖面、地震剖面等多個窗口的實時更新，真正做到實鉆與地質(zhì)數(shù)據(jù)的多維互動。在本項目的實踐中，研究團隊通過實時數(shù)據(jù)傳輸可以掌握現(xiàn)場鉆井動態(tài)，通過與已有地質(zhì)模型的對比，迅速提供地質(zhì)導(dǎo)向建議?；谛聰?shù)據(jù)，模型也做到了及時的更新，從而更好的用于鉆前設(shè)計。
Petrel Shale Suite中的地質(zhì)導(dǎo)向模塊，可以提供二維幕式正演剖面，通過擬合模擬的測井曲線（如伽瑪）與實鉆測井曲線從而得到過井構(gòu)造剖面，從而實現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向模型的實時更新。
研究項目基于eXpand
BG插件結(jié)合實時伽瑪成像，拾取構(gòu)造傾角，實現(xiàn)了在真實地層厚度（TST）域的地層對比，從而達到了沉積旋回對比，真正落實了鉆頭的地層位置，從而為地質(zhì)導(dǎo)向決策提供了可靠的依據(jù)。
針對于研究區(qū)的地質(zhì)特征，研究人員提出了多條針對性的建議。首先，通過迭代更新地質(zhì)模型，可為鉆井提供鉆前地質(zhì)模型，為鉆井提供趨勢和風(fēng)險把控；其次，基于隨鉆成像測井拾取構(gòu)造傾角，通過在TST域進行地層對比落實井眼的地層位置；第三，通過考慮多種假設(shè)及探標(biāo)志層等方式消除地質(zhì)導(dǎo)向風(fēng)險。
基于Petrel平臺的地質(zhì)導(dǎo)向一體化流程保證了該區(qū)塊2014年度22口水平井水平段的鉆遇率和井眼質(zhì)量，從而為儲層改造奠定了良好的基礎(chǔ)。
裂縫建模與鉆完井的一體化
四川盆地經(jīng)過多期構(gòu)造運動，形成了復(fù)雜的斷層-天然裂縫系統(tǒng)。天然裂縫的存在是把雙刃劍，一方面裂縫帶會造成泥漿漏失、卡鉆、以及其它井眼穩(wěn)定性的問題；另一方面，頁巖水力壓裂中，天然裂縫對增加縫網(wǎng)復(fù)雜程度和改造體積起到一定的幫助作用。
頁巖的天然裂縫建模需要綜合利用巖心、成像測井、微地震以及地震屬性等數(shù)據(jù)定量表征裂縫系統(tǒng)。Petrel提供了多種數(shù)據(jù)分析工具，可以統(tǒng)計裂縫產(chǎn)狀以及發(fā)育強度等數(shù)據(jù)，從而為裂縫建模提供輸入。
螞蟻追蹤（Ant Tracking）是Petrel軟件中的一種地震屬性算法，通常用來追蹤地震體中的異?；虿贿B續(xù)性，而它們通常與斷層或者天然裂縫（帶）有關(guān)。常規(guī)的螞蟻追蹤分為三個步驟：第一步通過地震資料的預(yù)處理來突出邊界特征；第二步通過邊緣檢測技術(shù)來進一步增強邊界特征；第三步通過螞蟻追蹤參數(shù)的優(yōu)化來建立螞蟻追蹤體。為了保證螞蟻追蹤結(jié)果的可靠性，需要檢查各個級別的斷層，并與成像測井、微地震監(jiān)測等數(shù)據(jù)進行驗證。
鉆完井的實踐表明，螞蟻體異常在本區(qū)塊主要與斷層、裂縫帶、小型褶皺等構(gòu)造特征有關(guān)，并可能造成鉆井復(fù)雜狀況，因此在鉆井時需針對性預(yù)防，通過調(diào)整泥漿密度或鉆速防止泥漿漏失和井眼垮塌。
在壓裂時，天然裂縫的方向和位置會直接影響水力裂縫的起裂和加砂量，如井筒附近發(fā)育較多天然裂縫，有可能會造成壓裂液大量濾失，使支撐劑容易沉降，導(dǎo)致施工壓力上升以及后續(xù)加砂困難甚至砂堵。因此在壓裂作業(yè)時，工程人員在現(xiàn)場通過實時傳輸工具將微地震監(jiān)測數(shù)據(jù)與構(gòu)造模型、裂縫模型、應(yīng)力模型等在Petrel中進行三維實時監(jiān)控與分析，結(jié)合排量、泵壓等工程參數(shù)，為壓裂作業(yè)調(diào)整提供指導(dǎo)。
頁巖氣地質(zhì)工程一體化，借力Petrel實現(xiàn)了軟件平臺一體化、項目團隊一體化和工作流程一體化?？蒲信c生產(chǎn)相結(jié)合實現(xiàn)了提高鉆遇率、降低鉆井風(fēng)險、優(yōu)化儲層改造和提高單井產(chǎn)量的總體目標(biāo)，為中國頁巖氣探索出了一條高效開發(fā)之路。
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