通過地質(zhì)科學(xué) 提高非傳統(tǒng)儲層開采效率
時間：2021-11-15 14:27
來源：
作者:李曉生
由于北美頁巖盆地 開發(fā)效率趨于穩(wěn) 定， 石油公司需 要新的戰(zhàn)略來降 低超出鉆完井的成本 / 桶油。新 技術(shù)和新的工作流程能幫助石油 公司縮短學(xué)習(xí)曲線，在項目生命 周期的早期，最大限度地提高非 傳統(tǒng)儲層開發(fā)績效。 在項目開始時，為了確?？?能性，根據(jù)已有的測井?dāng)?shù)據(jù)、鄰 近的生產(chǎn)信息和可能的地震數(shù)據(jù) （如果有的話），通常需要進(jìn)行 面積選擇、租賃和等級排列。第 一口所鉆井的垂直井段為正確采 用新技術(shù)、回答以下成敗問題提 供了一個關(guān)鍵機(jī)遇： ·碳?xì)浠衔飶慕?jīng)濟(jì)上講是 可產(chǎn)的嗎？或值得開采的嗎？ ·水平段的最佳著陸點(diǎn)在哪 兒？ ·合適的井間距是多少？ 儲層問題 在選擇著陸區(qū)時，顯而易見 的問題是，最佳的儲層在哪兒？ 許多石油公司認(rèn)同的一個策略就 是簡單地找到它，并在其中間著 陸。雖然這并非沒有成功的可能， 但越來越多的經(jīng)驗表明，石油公 司或運(yùn)營商們可通過將地層的巖 石力學(xué)特性一并考慮來獲得更多 的產(chǎn)出。因此，目標(biāo)演變至在精 準(zhǔn)的點(diǎn)位著陸，這將開辟一個擁 有一定幾何形狀的水力壓裂裂縫， 以便最大限度地實現(xiàn)與富產(chǎn)層接 觸。思維上的進(jìn)一步演變是使地 質(zhì)學(xué)成為決策的組成部分——兩 英里水平方向末端的目標(biāo)屬性相 同嗎？甚至再遠(yuǎn) 500 英尺？地層 屬性會怎樣？ 要回答碳?xì)浠衔镉卸嗌龠@ 一簡單的問題，我們必須重新審 視非傳統(tǒng)儲層質(zhì)量的準(zhǔn)確評估， 而已有的傳統(tǒng)測量數(shù)據(jù)很難給出 答案。
十年前，大量的核心數(shù)據(jù) 和長期的經(jīng)驗是絕對需要的，而 這是為什么呢？非傳統(tǒng)地層非常 復(fù)雜，巖石物理學(xué)家需要量化和 了解這些復(fù)雜地層的許多成分。 我們過去通過復(fù)雜的方法和主觀 的調(diào)整來推斷，現(xiàn)在我們直接進(jìn) 行測量，這有助于解決更加相關(guān) 的問題，例如，可產(chǎn)的碳?xì)浠?物有多少？ 除了碳?xì)浠衔飪α?外，對非傳統(tǒng)儲層質(zhì)量的關(guān)鍵掌 控還包括油母質(zhì)或油原的類型、 成熟度、體積、碳?xì)浠衔镱愋汀?礦物學(xué)和粘土體積、孔隙度和滲 透率等。 著陸點(diǎn)模擬 從非傳統(tǒng)資源評價流程中實 現(xiàn)最大價值的最終關(guān)鍵是將巖石 物理、地質(zhì)力學(xué)和地質(zhì)解釋及時 有效地整合到一個綜合的三維儲 層建模和模擬平臺中，其中一個 專用的水力壓裂模擬器能讓石油 公司可視化壓裂裂縫與潛在生產(chǎn)儲層段的橫斷面。預(yù)期的著陸區(qū) 最初被確定為基于截斷標(biāo)志的模 擬候選區(qū)，以及一個概述總體、 評價儲層質(zhì)量、完井質(zhì)量和地質(zhì) 解釋的沉積相記錄。對于每一個 最終的著陸點(diǎn)，接下來，根據(jù)指 定的泵注時間表，采用一個數(shù)學(xué) 上嚴(yán)謹(jǐn)?shù)钠矫嫒S裂縫模型，對 單個射孔集群進(jìn)行水力壓裂模擬， 這個三維裂縫模型能以 1 至 3 英 尺的單元格高度描繪儲層的復(fù)雜 性。
明確建模的裂縫長度和高度 首次表明了給定泵送體積的合適 的井間距，指出，在越發(fā)常見的 相互堆疊的產(chǎn)油層中，間距已成 為一個三維問題。裂縫寬度和支 撐劑的分布也很重要，因為一個 “夾點(diǎn)”可以確定一個場景，即 在油氣回流開始時，資源被耗費(fèi) 在創(chuàng)建明顯巨大的表面積，這些 表面積會迅速失去與油井的液壓 聯(lián)系。 該工作流程允許對最可能的 著陸區(qū)進(jìn)行排名，以及確定那些 不應(yīng)被嘗試的區(qū)域。排名是基于 已接觸的可生產(chǎn)的碳?xì)浠衔镔Y 源，或者工作流程可擴(kuò)展到包括 相比較的產(chǎn)量預(yù)測。一旦一個著 陸區(qū)被選定，進(jìn)一步的模擬就是 感知該區(qū)域內(nèi)在不同點(diǎn)著陸。在 這些細(xì)層壓地層中，關(guān)鍵屬性可 能會在較短的垂直距離上發(fā)生變 化。在特定情況下，向上或向下移動 10 英尺可減輕夾緊點(diǎn)的影 響，甚至可反轉(zhuǎn)裂縫高度增長的 主導(dǎo)方向。 案例研究 西德克薩斯的一家運(yùn)營商在 特拉華盆地鉆了一口垂直試驗井， 目的是評價厚度超過 1800 英尺 的組合 Wolfcamp 骨彈跳井段， 見圖 1【一口特拉華盆地的試驗 井，Wolfcamp C 穿過第三紀(jì)骨 彈跳井段。從左圖像開始：儲層 質(zhì)量斷面：綜合分析得出的巖石 物理量；流體量；油層標(biāo)志。地 質(zhì)斷面：地層頂部；地層圖像； 疊層標(biāo)志；疊層對比（紫色）； 沉積相指示（紅色）；自然裂縫 密度（藍(lán)色）。巖石力學(xué)模型： 靜態(tài)力學(xué)特性；主應(yīng)力；著陸模 擬；儲層 / 完井質(zhì)量總結(jié)標(biāo)志； 支撐劑就位后（著色）的裂縫長 度 / 高 度 輪 廓（6 種 情 形）】。
獲得了核磁共振、光譜、介電測 井?dāng)?shù)據(jù)，以及旋轉(zhuǎn)式井壁取芯數(shù) 據(jù)，以補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)測井?dāng)?shù)據(jù)。綜合 解 釋 有 利 于 查 明 Wolfcamp A 和上 Wolfcamp B 井段含油儲層 的孔隙體積。利用先進(jìn)的偶極聲 波測井構(gòu)建了一個一維的、各向 異性的巖石力學(xué)模型、并通過一 圖 1 個已發(fā)布的核心測量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù) 庫進(jìn)行了校準(zhǔn)、通過有線地層測 試器對 7 個站位進(jìn)行了原位微壓 裂、以及通過井眼圖像看到了井 筒質(zhì)量不佳的情況。該圖像還辨 別出了方向性、溝渠化的沉積物 和不連續(xù)的坍落沉積物，這些都 是地質(zhì)上具有挑戰(zhàn)性的井段，還 有一些高層壓的巖石力學(xué)上具有 挑戰(zhàn)性的井段。 水力壓裂模擬（見圖 3 右圖） 揭示了各種各樣的候選著陸點(diǎn)（黑 色三角形）?？梢暬牧芽p幾何 圖像與含油體積并列起來看，結(jié) 合地質(zhì)解釋，可更好地了解可能 的結(jié)果。多個要素的結(jié)合有利于 查 明 Wolfcamp A 段 的 一 個 著 陸點(diǎn)，表明了一個良好的裂縫“通 道”，該通道沒有夾點(diǎn)，可垂直 控制，處于良好石油飽和度的連 續(xù)沉積相中。 綜上所述，我們無需花錢鉆 一口水平井，就可探索多種水平 著陸場景，這是一種替代鉆多口 稀疏水平試驗井的明智方法。隨 著頁巖開發(fā)業(yè)的暗淡和低迷，為 了承受不斷加劇的市場波動，人 們需要做出戰(zhàn)略決策，考慮到頁 巖儲層復(fù)雜性的此類方法將越來 越有價值。對正確的地下數(shù)據(jù)給
P+E 予巧妙合理的配給投資，只需投 入一口水平井成本的一小部分， 而且在正確的時間加以應(yīng)用，就 可大大縮短一個非傳統(tǒng)開發(fā)項目 生命周期的學(xué)習(xí)曲線。 （ 文 獻(xiàn) 作 者：Robert Laronga 和 Laurent Mosse 等，斯倫貝謝公司；2021 年 1 月 發(fā) 布 于 世 界 石 油 網(wǎng) 站，Robert Laronga 是斯倫貝謝公司非傳統(tǒng) 資源開發(fā)領(lǐng)域領(lǐng)軍者，擁有康奈 爾大學(xué)地質(zhì)學(xué)學(xué)士學(xué)位，26 年地 層 評 價 經(jīng) 驗。Laurent Mosse 是斯倫貝謝公司石油物理技術(shù)總 監(jiān)和顧問，擁有 18 年地層評價和 工具設(shè)計經(jīng)驗。）
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