Petrel頁巖氣藏的工作流程的建模與仿真設計

.種類數據項目井頭數據Location<x,y>,Kellybushing,totaldepth井軌跡數據分布數據測井數據常規(guī)測井和測井解釋〔伽馬、電阻率、孔隙度、含水飽和度、密度、中子、井徑測井等〕巖石特性〔ELAN解釋〕,礦物特性〔ESC〕和Toc、Sw、滲透率、孔隙度、吸附氣和自由氣等巖相〔地層傾角-油藏非常好的指示器〕巖石力學性質和壓力分布〔DSI/SonnicScanner〕井眼圖像〔FMI〕與其解釋；裂縫分類,修正以與分析巖心數據實驗室測得的油層物理性質〔k,phi,Sw,等〕,以與巖石力學性質〔UCI,E,G,泊松比等〕以與盡可能的測井修正數據等溫線頁巖吸附和解吸測試數據；含氣量〔朗格茂壓力和體積常數〕；單組分和多組分數據井頭數據標志井的名字,深度,傾角,方位角等結構數據水平面,斷層解釋數據地震數據原始體積,各種衍生的數據和負載參數速度數據聲波測井,射孔檢測和速度模型或者速度參數裂縫數據裂縫等級,壓裂液,支撐劑,壓裂計劃微震數據各種特征屬性,泵的記錄,速度,壓力和ISIP數據生產數據生產調查,跟蹤測試,試井,和生產動態(tài)數據完井數據井眼數據和射孔層位,射孔長度等數據流體和巖石數據氣體組成,水和油,以與其他的一些PVT參數；飽和度參數報告以前的研究和報告一般的工作流程——從地震到數值模擬流程圖一展示了從地震到數值模擬的一般工作流程。在方法進展中所描述的,工作流程開始于數據的載入,質量的控制,和在3D模型軟件如Petrel中進行編輯。當其他的數據源準備好后,地震解釋的地層劃分和斷層數據可以直接被導入到軟件中；否則,必須進行數據的解釋,以提供地質結構控制。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簡化數據解釋。下一步要建立一個合適的速度模型將所有的時間域中的信息轉化到深度域中并且在深度域中將大部分數據呈現出來〔比如,井頭數據,測井數據,完井數據和生產數據等〕。一個結構模型可以使用已經定義的非常重要的stratigraphic水平面,斷層分成的斷塊,或者直線邊界。巖石力學和地質力學的區(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,地質力學和油藏物理特性可以被網格粗化到3D模型中,使用重新采樣的地震數據,神經網絡鏈式評價方法。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儲量。以與通過在Petrel軟件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PHFDFN修改可以通過多種方式來實現〔在下文中將進行討論〕。這兩個系列的不確定性構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)。基于DFN建模和歷史擬合研究結果,緊接著進行生產敏感性分析和產量預測,就可以確定最終的方案。地質力學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。井位設計和井軌跡設計〔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〕見圖二圖表圖表SEQ圖表\*ARABIC1頁巖氣藏集成特征和數值模擬工作流程在3D模擬器中載入并編輯所有的相關數據井頭數據,井軌跡數據,每層的頂面數據,地震數據,解釋,微震數據,完井數據,和生產數據等地層和斷層的地震數據解釋如果可用的數據可以導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與可能的裂縫系統解釋3D地質結構模型建立斷層模型,定義油藏邊界,或者區(qū)塊,確定水平面,分層,分區(qū)考慮不整合等速度模型和深度轉換檢查射孔質量,聲波測井或者速度數據可以被用于建立速度模型。通常相對平均速度可以在Barnett頁巖油藏中產生滿足要求的模型。相關的時間域的數據可以被轉化成深度域的數據來進行DFN和3D建模3D相和物性模型將巖心數據與測井數據進行對比調整,對巖相測井地質或者油層物理性質測井數據進行網格粗化,將地震特性作為第二特性,調整模型與3D分布相適應離散裂縫模型螞蟻追蹤,大規(guī)模斷層和卡斯特地形,人工產生的裂縫和自然裂縫；自然裂縫從FMI裂縫和地震來產生DFN網格粗化計算各種裂縫的分布程度,滲透率,然后進行網格粗化成雙孔雙滲介質參數Ki,Ｋｊ,Ｋｋ,sigma,和孔隙度壓裂后形成的裂縫系統修改通過微震曲線和高壓水力壓裂裂縫的壓裂液和支撐劑的用量來估計裂縫的寬度和滲透率地質力學模型Eclipse模擬器和地質力學模擬器比如說Visage可以符合使用來計算油藏壓力變化和應力變化,因此可以重新呈現地層形成過程和井壁穩(wěn)定性的分析等井的設計和井軌跡設計可能的油藏模擬參數油藏數值模擬Eclipse300頁巖模擬器常用來進行歷史擬合和敏感性分析油藏評價、不確定分級圖表二、頁巖氣藏描述的一半的工作流程——從地震數據到地質結構,孔隙度建模,油藏評價,油藏描述,Petrel建模,手工修改Petrel建立的模型圖表三、DFN建模工作流程,比如像FMI裂縫解釋結果等井眼圖像和地震解釋圖像被用來基于裂縫結構模型建立裂縫的3D強度模型?？梢再x值裂縫的幾何學特征,計算出裂縫的屬性。將裂縫的滲透率和孔隙度進行網格粗化,粗化成雙孔雙滲介質模型。結合一般的工作流程中得到的基質的油層物理性質,一個基本的頁巖氣藏數值模擬就可以進行,手工的修改從Petrel中建立的DFN模型DFN建模,特殊的流程DFN建?？梢詮囊话愕墓ぷ髁鞒讨蟹蛛x出來。DFN建模使用FMI解釋的裂縫數據,螞蟻追蹤特性,人工非常確定的斷層,以與隨機模擬來進行。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網格粗化,轉換到DFN空間。這為對裂縫的系統管理和在DFN模型中修改裂縫的參數提供了一致性。結合網格粗化的強度測井,巖相,帶狀約束,以與其他的一些約束條件,可以進行3D強度特性參數模擬將其用于推測的DFN建模。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?？梢孕薷牧芽p的幾何學特征和重新計算裂縫的屬性參數。裂縫的孔隙度和滲透率進行網格粗化,粗化成雙孔雙滲介質模型中的參數特征。結合從一般工作流程中得到的基質的油層物理特性和從DFN中得到的原來的烈風屬性,就可以進行頁巖氣藏的數值模擬和歷史擬合。這個PHF網格修改工作流程在圖四中展示出來。圖四、針對裂縫屬性參數修改和水力壓裂模擬的工作流程〔ESV〕工作流程應用這個工作流程在各種開發(fā)領域被使用。舉個例子,它被用于構建結構模型和結合地震參數來構建3D可視化結構層面來監(jiān)視現場的壓裂施工以與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。統計學參數建模被用來進行相測井的網格粗化,和利用地震參數和人工的鏈式評價參數性質來進行數值模擬〔見圖五〕。重要的相的連續(xù)的特征可以結合附加的傾角測井進行確認。模擬的3D結果可以被用來進行井軌跡設計,打到質量最好的氣藏。另一個應用的例子是在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ＦＭＩ解釋的不同的傾角和方位角的自然裂縫?？偟拇箢惪梢詣澐殖伤膫€小類：N_S:N,N_S:S,E_W:E,andE_W:W。為了簡單,在小類名稱中沒有標明精確地方位角。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力最小的方向〕。隨著工作流程,模擬出了ＤＦＮ網格,在DFN網格中添加了MS曲線。在圖七中,MS曲線手最小地應力方向和已經存在的"自然"裂縫控制：MS曲線明顯的與E_W:W排在一起。N_S系列幫助形成了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和解釋。圖五、統計學上的地層傾角特性建模——使用網格粗化的地層傾角相測井,人工的鏈式網格評價。通過對在一個500,000,000平方英尺的地區(qū)的統計,模擬的相分布顯示出非常的連續(xù)<在X軸上>。其次,當井打好之后,模型模擬了兩口井,結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,地震參數起著非常大的作用。注意：在例證過程中,參數在變化,并且結構的表面漸漸地在消失。相相模擬結果從物性表中轉換到三維地震體中,這將導致一些模糊效果。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?？偟拇箢惪梢员环殖伤膫€小類：N_E:N,N_S:S,E_W:E,andE_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格模型建立的"自然"裂縫。E_W:W顯示微震去曲線和E_W:W系列裂縫相對應;E_W:E顯示微震曲線和E_W:E系列裂縫相對應;E_W:W&E_W:Es前兩種系列的聯系;所有系列顯示所有的DFN和MS曲線。注意在DFN裂縫和MS曲線的非常好的一致性?？偨Y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。為頁巖氣藏生產而進行的氣藏描述中非常重要的一環(huán)已經被解決,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在許多相關的領域被應用。3D傾角測井可以通過地震參數幫助的隨機模擬來實現；FMI解釋的裂縫系統可以通過DFN建模在3D空間實現分布。傾角和裂縫的方向對于水力壓裂設計都非常重要。結合合適的微震數據,完井數據和水力壓裂數據,射孔井段,長度和泵的使用計劃,典型的生產歷史,非常重要的裂縫網絡敏感因素可以通過數值模擬得到。接下來可以進行油藏歷史擬合,藉此,有效的動態(tài)預測已經可以完成。未來實現真正的裂縫造縫過程控制,必須進行地質力學建模和采用合適的操作方法。這個工作流程在研究領域已經得到非常廣泛的關注,并且對Barnett頁巖氣藏提供了更加深刻的理解。鳴謝感謝作者非常感謝斯倫貝謝公司的經歷承諾發(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MarcThiercelin,WenyueXu,JackLiu和RuhaoZhao提供的技術交流。參考文獻Daniels,J.,Waters,G.,LeCalvez,J.,Lassek,J.,andBentley,D.:"ContactingMoreoftheBarnettShaleThroughanIntegrationofReal-TimeMicroseismicMonitoring,Petrophysics,andHydraulicFractureDesign,"SPE110562,2007SPEATCE,Anaheim,CA,USA,12–14Oct.Frantz,J.H.,Williamson,J.R.,Sawyer,W.K.,Johnston,D.,Waters,G.,Moore,L.P.,MacDonald,R.J.,Pearcy,M.,Ganpule,S.V.,Marsh,K.S.:"EvaluatingBarnettShaleProductionPerformanceUsinganIntegratedApproach,"SPE96917,2005SPEATCE,Dallas,TX,USA,9–12Oct.Fisher,M.K.,Wright,C.A.,Goodwin,A.K.,Fielder,E.O.,Buckler,W.S.,Steinsberger,N.P.:"IntegratingFractureMappingTechnologytoOptimizeStimulations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