頁巖氣的地震解決方案

1、美國頁巖含油氣區(qū)帶三維地震剖面大衛(wèi) 帕多克（趙爭光 中國礦業(yè)大學(xué)（北京）翻譯）QQ：137631865第1頁藏寶圖奈厄布拉勒蓋蒙貝根蒙特利麥克盧爾甘蔗溪路易斯和曼科斯帕羅杜洛巴奈特和伍德福德鷹灘伍德福德巴奈特海恩斯維爾費(fèi)耶特維爾弗洛伊德和科納薩瓜德文郡/俄亥俄格林河馬塞勒斯新奧爾巴尼安特里姆艾克賽洛/穆爾基卡內(nèi)和伍德福德第2頁- 含氣頁巖及其經(jīng)濟(jì)性 30%或更少井能夠盈利 50%巴奈特頁巖射孔無氣流（含有代表性？） 30%射孔產(chǎn)出70%氣流 從15%前瞻資本投入而取得相同利潤，更少射孔和更少鉆井是可能嗎？ 含氣頁巖區(qū)挑戰(zhàn)- 確定有利目標(biāo)，優(yōu)化鉆井，優(yōu)化完井 學(xué)科：巖石物理，地球化學(xué)。地震學(xué)作為

2、支撐 目標(biāo)：成功預(yù)測。能夠到達(dá)。 大多數(shù)作業(yè)者僅使用地震數(shù)據(jù)來設(shè)計(jì)鉆井和防止地層損害。動機(jī)論文介紹第3頁富含有機(jī)物頁巖：粉砂巖和泥灰?guī)r兩種頁巖處理方案。加上應(yīng)力，開口裂縫，結(jié)構(gòu)和上覆地層詳細(xì)描述第4頁各種頁巖：特征和地震處理方案 粉砂巖：費(fèi)耶特維爾和巴奈特區(qū)塊- 低碳酸鹽含量- 方位應(yīng)力各向異性- 增加結(jié)構(gòu)：伍德福德- 增加結(jié)構(gòu)和開口裂縫：馬塞勒斯 有利目標(biāo)識別：疊前反演或泊松比、縱橫波速比和Mu-Rho多元分析 鉆井：依據(jù)高質(zhì)量斷層成像來防止鉆遇斷層。經(jīng)過曲率或方位各向異性分析預(yù)測最大應(yīng)力方位角，從而優(yōu)化水平方位角。依據(jù)結(jié)構(gòu)和地層來優(yōu)化 井軌跡。 完井：垂向應(yīng)力預(yù)測。泊松比，楊氏模量和Mu-

3、Rho（-）體。 伍德福德：假如使用方位各向異性，深度成像是必須。馬塞勒斯：應(yīng)用FractureMAP(和其它專利技術(shù))識別開口裂縫（及其方向）。第5頁各種頁巖：特征和地震處理方案 非含氣頁巖：貝根組- 中段為混合碎屑巖和碳酸鹽巖- 薄層產(chǎn)氣量更多- 孔隙壓力為關(guān)鍵原因- 裂縫為關(guān)鍵原因（開口？）- 巖性和巖石質(zhì)量為關(guān)鍵原因 分辨率最關(guān)鍵。中貝根組低于常規(guī)地震分辨率，甚至最高截止頻率僅為75Hz. 有利目標(biāo):-巖石質(zhì)量:疊前反演或?qū)紫抖群蛶r性預(yù)測做多分量分析-壓裂:從厚度和曲率推斷.依據(jù)地震方位角速度分析、AVO方位角和振幅方位角進(jìn)行測量，但這需要深度成像數(shù)據(jù)。-孔隙壓力：與測井?dāng)?shù)據(jù)結(jié)合地震

4、速度綜合分析 鉆井：依據(jù)高質(zhì)量斷層成像來防止鉆遇斷層。經(jīng)過曲率或方位各向異性分析預(yù)測最大應(yīng)力方位角，從而優(yōu)化水平方位角；同時(shí)也預(yù)測有利和非有利地質(zhì)體。經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化井軌跡。 完井：預(yù)測孔隙壓力和垂向應(yīng)力。泊松比、楊氏模量、Mu-Rho和孔隙壓力體。第6頁各種頁巖：特征和地震處理方案 泥灰?guī)r：海恩斯維爾組和鷹灘組- 富含碳酸鹽（海恩斯維爾局部）- 較小或無方位應(yīng)力各向異性- 海恩斯維爾組小斷層為地震噪音 有利目標(biāo)識別：粉砂巖更為復(fù)雜。優(yōu)化碳酸鹽巖與碎屑巖之比。對碳酸鹽巖和泥巖速度及孔隙度進(jìn)行疊前反演或多分量分析?？紫秹毫赡芎荜P(guān)鍵。 鉆井：- 經(jīng)過高質(zhì)量斷層成像來防止鉆遇斷層。- 利用地震取得結(jié)構(gòu)

5、信息優(yōu)化井軌跡。 完井：孔隙壓力和垂向應(yīng)力預(yù)測。泊松比、楊氏模量、Mu-Rho和孔隙壓力體。 海恩斯維爾：對結(jié)構(gòu)和斷層進(jìn)行精細(xì)研究。第7頁技術(shù)目錄 有利目標(biāo)識別 鉆井優(yōu)化 完井支持 預(yù)測成功 成本/效益 結(jié)論 回顧第8頁有利目標(biāo)識別：孔隙度和優(yōu)良壓裂增產(chǎn) 孔隙度-粉砂質(zhì)頁巖僅識別巖性（馬塞勒斯、費(fèi)耶特維爾等） 地層和地域硅質(zhì)越多越：-高孔隙度-高滲透率- 高脆性-泥灰?guī)r識別更復(fù)雜 巖性（與孔隙度關(guān)系不大)驅(qū)動巖石物理分析。巖性和巖石物理分析對成功識別都很主要 優(yōu)良壓裂增產(chǎn)（稍后）第9頁取芯：將測試尺度拉到測井尺度致密氣藏紋層結(jié)構(gòu)造成了主要是在垂向上(穿層) 物性改變.物性可經(jīng)過各向異性介質(zhì)模型

6、(如橫向各向同性或正交各向異性模型)來描述.各向異性表現(xiàn)是物性在垂向(與層理垂直)和橫向上(與層理平行)存在差異,而且這種差異在不一樣層理面改變很大.對測井資料做N-維聚類分析得到測井尺度非均質(zhì)性(顏色)第10頁儲層相：顯微照片到測井資料硅質(zhì)泥質(zhì)混合(儲層)富含方解石(非儲層)富含粘土質(zhì)(非儲層)富含方硅質(zhì)(儲層)第11頁常規(guī)地震資料偏移后常規(guī)地震剖面目層第12頁有利目標(biāo)識別由疊前反演取得泊松比目層第13頁常規(guī)地震與巖石物理反常對比波阻抗泊松比第14頁有利目標(biāo)識別:孔隙度和優(yōu)良壓裂增產(chǎn) 孔隙度- 粉砂質(zhì)頁巖僅識別巖性（馬塞勒斯、費(fèi)耶特維爾等） 地層和地域硅質(zhì)越多越：- 高孔隙度- 高滲透率-

7、高脆性- 泥灰?guī)r識別更復(fù)雜巖性（與孔隙度關(guān)系不大)驅(qū)動巖石物理分析。巖性和巖石物理分析都需要. 優(yōu)良壓裂增產(chǎn)（稍后）第15頁有利目標(biāo)識別:泥灰?guī)r孔隙度 巖性(與孔隙度關(guān)系不大)驅(qū)動巖石物理分析- 巖性和孔隙度共同驅(qū)動更易成功- 巖石物理方法 測量:比較各種方法來識別巖性孔隙度和干酷根 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò):比較更簡單有限測井?dāng)?shù)據(jù)以取芯- 地震 各種方法測量(多參數(shù)或AVO)來取得碳酸鹽巖速度、泥巖速度和孔隙度- 無實(shí)例第16頁有利目標(biāo)識別:孔隙度和優(yōu)良壓裂增產(chǎn) 孔隙度優(yōu)良壓裂增產(chǎn)- 脆性和應(yīng)力脆性及其巖石物理- 完井：楊氏模量和泊松比- 地震：粉砂巖泊松比。泥灰?guī)rMu-Rho。經(jīng)過疊前反演或多分量分析來取

8、得應(yīng)力-垂向：垂直橫向各向異性（垂向隨水平改變）。經(jīng)過各向異性偏移或各向異性速度分析-方位角：隨方位角改變而改變第17頁有利目標(biāo)識別:孔隙度和優(yōu)良壓裂增產(chǎn)優(yōu)良壓裂增產(chǎn)- 脆性和應(yīng)力 脆性及其巖石物理- 完井：楊氏模量和泊松比- 地震：粉砂巖泊松比。泥灰?guī)rMu-Rho。經(jīng)過疊前反演或多分量分析來取得第18頁有利目標(biāo)識別:孔隙度和優(yōu)良壓裂增產(chǎn)孔隙度優(yōu)良壓裂增產(chǎn)- 脆性和應(yīng)力應(yīng)力- 垂向：垂直橫向各向異性（垂向隨水平改變）。通過VTI（速度時(shí)間積分）各向異性偏移（為時(shí)間偏移，和為深度偏移）-方位角：隨方位角改變而改變。經(jīng)過曲率分析，方位各向異性分析，振幅方位角，AVO方位角和（或）三維力學(xué)地球建模。

9、第19頁應(yīng)用VTI（速度時(shí)間積分）各向異性偏移來取得更加好結(jié)構(gòu)圖像及測量應(yīng)力各向同性偏移偏移距/角度VTI（速度時(shí)間積分）各向異性偏移雙程旅行時(shí)偏移距/角度疊前時(shí)間偏移地震道集雙程旅行時(shí)第20頁有利目標(biāo)識別:孔隙度和優(yōu)良壓裂增產(chǎn)- 脆性和應(yīng)力 應(yīng)力- 垂向：- 方位角：隨方位角改變而改變。經(jīng)過曲率分析，方位各向異性分析，振幅方位角，AVO方位角和（或）三維力學(xué)地球建模。在海恩斯維爾或鷹灘不是問題（？）?？紫抖葍?yōu)良壓裂增產(chǎn)第21頁有利目標(biāo)識別:孔隙度和優(yōu)良壓裂增產(chǎn)曲率- 最簡單方位應(yīng)力方法 聯(lián)絡(luò)應(yīng)力測量好方法- 見Rich和Ammerman:單井中裂縫方位角改變與曲率改變一致（巴內(nèi)特實(shí)例）。方位

10、各向異性（下一張片子）- 成像前最流行方法 適合低傾角和沒有上覆地層速度效應(yīng)地域第22頁利用地震資料測裂縫分形參數(shù)第23頁各向異性餅干透視法（平面圖）震源慢度橢圓震源或旅行時(shí)橢圓檢波器震源檢波器檢波器第24頁檢波器檢波器檢波器震源震源震源慢度橢圓或旅行時(shí)橢圓各向異性餅干透視法（平面圖）第25頁檢波器檢波器慢度橢圓或旅行時(shí)橢圓震源檢波器各向異性餅干視角（平面圖）震源震源第26頁成像后方位各向異性分析第27頁方位各向異性：數(shù)量和方向（數(shù)量顯示）目標(biāo)區(qū)平面圖顯示方位角各向異性改變低值表示裂縫不發(fā)育，應(yīng)力差較小高值表示裂縫含氣量較高，應(yīng)力差大螞蟻?zhàn)粉櫻a(bǔ)充分析結(jié)果第28頁有利目標(biāo)識別:孔隙度和優(yōu)良壓裂增

11、產(chǎn) 附加方位：- 應(yīng)用方位各向異性體并評定振幅方位和AVO方位（已獲專利） 能夠檢測含有不一樣方位開口或閉合多裂縫組合- 三維力學(xué)地球建模 地震和測井資料充分結(jié)合,包含降壓效應(yīng)評定和模擬第29頁技術(shù)目錄 有利目標(biāo)識別 鉆井優(yōu)化 完井支持 預(yù)測成功 成本/效益 結(jié)論 回顧第30頁鉆井優(yōu)化地層鉆進(jìn)- 在脆性地層中鉆井還是在伽馬測井曲線高值區(qū)鉆井? 地震能處理以上兩個(gè)問題-疊前反演或?qū)Σ此杀?粉砂巖)或Mu-Rho(泥灰?guī)r)進(jìn)行多分量分析 方位優(yōu)化- 曲率或方位速度分析第31頁技術(shù)目錄 有利目標(biāo)識別 鉆井優(yōu)化 完井支持 預(yù)測成功 成本/效益 結(jié)論 回顧第32頁完井支持和優(yōu)化脆性密閉度應(yīng)力防止地層損害

12、第33頁-脆性粉砂巖泊松比泥灰?guī)rMu-Rho密閉度- 地層- 延展性-脆性-延展性- 次生裂縫相同垂向百分比顯示由疊前反演取得泊松比第34頁完井支持和優(yōu)化脆性密閉度應(yīng)力防止地層損害第35頁完井支持和優(yōu)化應(yīng)力- 垂向速度各向異性幫助預(yù)測裂縫發(fā)育- 曲率和方位速度各向異性幫助預(yù)測裂縫幾何形態(tài)/方向,它們在單個(gè)側(cè)向中改變很大.第36頁完井支持和優(yōu)化脆性密閉度應(yīng)力防止地層損害- 增強(qiáng)斷層刻畫第37頁斷層刻畫泥巖泥巖泥巖第38頁邊緣增強(qiáng)斷層圖像增強(qiáng)流程斷層屬性斷層體地震斷裂系統(tǒng)分析斷層第39頁斷層增強(qiáng)圖像顯示第40頁斷層增強(qiáng)圖像顯示目標(biāo)第41頁斷層增強(qiáng)圖像顯示第42頁斷層增強(qiáng)圖像顯示第43頁綜合-更大圖

13、像斷面圖-方位應(yīng)力預(yù)測地震反演-利用巖石性質(zhì)識別有利目標(biāo)螞蟻?zhàn)粉?精細(xì)斷層識別聲波掃描儀-校正泊松比波阻抗斷面圖聲波掃描儀快速剪切方位角第44頁技術(shù)目錄 有利目標(biāo)識別 鉆井優(yōu)化 完井支持 預(yù)測成功 成本/效益 結(jié)論 回顧第45頁成功預(yù)測(已獲專利)科林 塞耶斯,斯倫貝謝地質(zhì)力學(xué)部鉆后校正- 估算最終儲量為以下參數(shù)函數(shù): 儲層內(nèi)次生裂縫面積 天然氣原始地質(zhì)儲量 滲透率等鉆前預(yù)測- 估算最終儲量為以下參估算應(yīng)力 脆性 孔隙度 天然氣原始地質(zhì)儲量數(shù)函數(shù):第46頁技術(shù)目錄 有利目標(biāo)識別 鉆井優(yōu)化 完井支持 預(yù)測成功 成本/效益 結(jié)論 回顧第47頁成本/效益分析地震成本(假設(shè)工區(qū)面積為50平方 英里)-

14、 采集和處理:每平方英里20萬美元- 地震解釋和分析每平方英里1萬美元 時(shí)間線- 許可,采集和處理:5-21個(gè)月- 螞蟻?zhàn)粉櫤头囱?2個(gè)月- 三維力學(xué)地質(zhì)建模:6個(gè)月- 馬塞洛斯和海恩斯維爾平均:8-9個(gè)月- 普通租賃期限:3年第48頁成本/效益分析地震成本- 采集和處理:每平方英里20萬美元- 地震解釋和分析:每平方英里1萬美元效益- 可能在完井降低開支每平方英里1000萬美元假設(shè)僅對二分之一水平層位射孔- 不需要在全部地方鉆井第49頁技術(shù)目錄 有利目標(biāo)識別 鉆井優(yōu)化 完井支持 預(yù)測成功 成本/效益 結(jié)論 回顧第50頁結(jié)論 進(jìn) 度,頁巖速度,孔隙度,泊松比,和(或)泊松比和(或)楊氏模,以

15、(或)三層圖像增 建 在 模以以識別 方有效含氣頁巖勘探地震工作流程有效含氣頁巖勘探地震工作流程進(jìn)行疊前反演或多分量分析,以取得碳酸鹽巖速 行疊前反演或多參數(shù)分析 以取得碳酸鹽巖速度,頁巖速度,孔隙度,楊氏模量.進(jìn)行斷層圖像增強(qiáng)處理量.識別在常規(guī)地震數(shù)據(jù)中常被忽略精細(xì)斷層.對粉砂巖而言,曲率分析,進(jìn)行方位速度分析和 進(jìn)行斷維力學(xué)地球 強(qiáng)處理,預(yù)測應(yīng)力, 常規(guī)地震數(shù)據(jù)中常被忽略精細(xì)斷位角改變和開口裂縫.層. 對粉砂巖而言,曲率分析,進(jìn)行方位速度分析和(或)三維力學(xué)地球建模以預(yù)測應(yīng)力,方位角改變和開口裂縫.第51頁回顧:各種頁巖：特征和地震處理方案 粉砂巖：費(fèi)耶特維爾和巴奈特區(qū)塊- 低碳酸鹽含量-

16、 方位應(yīng)力各向異性- 增加結(jié)構(gòu)：伍德福德- 增加結(jié)構(gòu)和開口裂縫：馬塞勒斯 有利目標(biāo)識別：疊前反演或?qū)Σ此杀取⒖v橫波速比和Lambda-Mu進(jìn)行多分量分析 鉆井：依據(jù)高質(zhì)量斷層成像來防止鉆遇斷層。經(jīng)過曲率或方位各向異性分析預(yù)測最大應(yīng)力方位角，從而優(yōu)化水平方位角。依據(jù)結(jié)構(gòu)和地層來優(yōu)化 井軌跡。 完井：垂向應(yīng)力預(yù)測。泊松比，楊氏模量和Mu-Rho（-）體。 伍德福德：假如使用方位各向異性，深度成像是必須。 馬塞勒斯：應(yīng)用FractureMAP(和其它專利技術(shù))識別開口裂縫（及其方向）。第52頁各種頁巖：特征和地震處理方案 非含氣頁巖：貝根組- 中段為混合碎屑巖和碳酸鹽巖- 薄層產(chǎn)氣量更多- 孔隙壓力為關(guān)鍵原因- 裂縫為關(guān)鍵原因（開口？）- 巖性和巖石質(zhì)量為關(guān)鍵原因 分辨率最關(guān)鍵。中貝根組低于常規(guī)地震分辨率，甚至最高截止頻率僅為75Hz. 有利目標(biāo):-巖石質(zhì)量:疊前反演或?qū)紫抖群蛶r性預(yù)測做多分量分析-壓裂:從厚度和曲率推斷.依據(jù)地震方位角速度分析、AVO方位角和振幅方位角進(jìn)行測量，但這需要深度成像數(shù)據(jù)。-孔隙壓力：與測井?dāng)?shù)據(jù)結(jié)合地震速度綜合分析 鉆井：依據(jù)高質(zhì)量斷層成像來防止鉆遇斷層。經(jīng)過曲率或方位各向異性分析預(yù)測最大應(yīng)力方位角，從而優(yōu)化水平方位角；同時(shí)也預(yù)測有利和非有利地質(zhì)體。經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化井軌跡。 完井：預(yù)測孔隙壓力和垂向應(yīng)力。泊松比