Petrel頁(yè)巖氣藏的工作流程的建模與仿真設(shè)計(jì)

.種類數(shù)據(jù)項(xiàng)目井頭數(shù)據(jù)Location<x,y>,Kellybushing,totaldepth井軌跡數(shù)據(jù)分布數(shù)據(jù)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)常規(guī)測(cè)井和測(cè)井解釋〔伽馬、電阻率、孔隙度、含水飽和度、密度、中子、井徑測(cè)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(xué)性質(zhì)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(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的油層物理性質(zhì)〔k,phi,Sw,等〕,以與巖石力學(xué)性質(zhì)〔UCI,E,G,泊松比等〕以與盡可能的測(cè)井修正數(shù)據(jù)等溫線頁(yè)巖吸附和解吸測(cè)試數(shù)據(jù)；含氣量〔朗格茂壓力和體積常數(shù)〕；單組分和多組分?jǐn)?shù)據(jù)井頭數(shù)據(jù)標(biāo)志井的名字,深度,傾角,方位角等結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)水平面,斷層解釋數(shù)據(jù)地震數(shù)據(jù)原始體積,各種衍生的數(shù)據(jù)和負(fù)載參數(shù)速度數(shù)據(jù)聲波測(cè)井,射孔檢測(cè)和速度模型或者速度參數(shù)裂縫數(shù)據(jù)裂縫等級(jí),壓裂液,支撐劑,壓裂計(jì)劃微震數(shù)據(jù)各種特征屬性,泵的記錄,速度,壓力和ISIP數(shù)據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)生產(chǎn)調(diào)查,跟蹤測(cè)試,試井,和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)完井?dāng)?shù)據(jù)井眼數(shù)據(jù)和射孔層位,射孔長(zhǎng)度等數(shù)據(jù)流體和巖石數(shù)據(jù)氣體組成,水和油,以與其他的一些PVT參數(shù)；飽和度參數(shù)報(bào)告以前的研究和報(bào)告一般的工作流程——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(jìn)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(jìn)行編輯。當(dāng)其他的數(shù)據(jù)源準(zhǔn)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(jìn)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(duì)水平面使用自動(dòng)追蹤功能,對(duì)斷層使用螞蟻?zhàn)粉櫣δ芫涂梢苑浅Ｈ菀椎膶?shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)解釋。下一步要建立一個(gè)合適的速度模型將所有的時(shí)間域中的信息轉(zhuǎn)化到深度域中并且在深度域中將大部分?jǐn)?shù)據(jù)呈現(xiàn)出來〔比如,井頭數(shù)據(jù),測(cè)井?dāng)?shù)據(jù),完井?dāng)?shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)等〕。一個(gè)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(jìn)來；在這個(gè)階段,裂縫強(qiáng)度的測(cè)井,巖相/地層傾角測(cè)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?zhǔn)皆u(píng)價(jià)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(píng)價(jià)氣藏的地質(zhì)儲(chǔ)量。以與通過在Petrel軟件中運(yùn)行不確定的工作流來為P10,P50,和P90的實(shí)例來劃分等級(jí)。與此同時(shí),DFN和PHFDFN修改可以通過多種方式來實(shí)現(xiàn)〔在下文中將進(jìn)行討論〕。這兩個(gè)系列的不確定性構(gòu)成了一個(gè)可以進(jìn)行敏感性分析和輔助歷史擬合的測(cè)試區(qū)。基于DFN建模和歷史擬合研究結(jié)果,緊接著進(jìn)行生產(chǎn)敏感性分析和產(chǎn)量預(yù)測(cè),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(shí)進(jìn)行來進(jìn)行井壁穩(wěn)定性和水力壓裂控制研究。井位設(shè)計(jì)和井軌跡設(shè)計(jì)〔在表一中所列出來〕可以在整個(gè)建模過程中的在不同時(shí)期為滿足不通過的需要來完成。這個(gè)流程的一般實(shí)施方案〔不包含DFN〕見圖二圖表圖表SEQ圖表\*ARABIC1頁(yè)巖氣藏集成特征和數(shù)值模擬工作流程在3D模擬器中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(dòng)的追蹤可以幫助進(jìn)行快速的地層解釋,螞蟻?zhàn)粉櫩梢詭椭M(jìn)行快速的斷層和卡斯特地形以與可能的裂縫系統(tǒng)解釋3D地質(zhì)結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)換檢查射孔質(zhì)量,聲波測(cè)井或者速度數(shù)據(jù)可以被用于建立速度模型。通常相對(duì)平均速度可以在Barnett頁(yè)巖油藏中產(chǎn)生滿足要求的模型。相關(guān)的時(shí)間域的數(shù)據(jù)可以被轉(zhuǎn)化成深度域的數(shù)據(jù)來進(jìn)行DFN和3D建模3D相和物性模型將巖心數(shù)據(jù)與測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比調(diào)整,對(duì)巖相測(cè)井地質(zhì)或者油層物理性質(zhì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格粗化,將地震特性作為第二特性,調(diào)整模型與3D分布相適應(yīng)離散裂縫模型螞蟻?zhàn)粉?大規(guī)模斷層和卡斯特地形,人工產(chǎn)生的裂縫和自然裂縫；自然裂縫從FMI裂縫和地震來產(chǎn)生DFN網(wǎng)格粗化計(jì)算各種裂縫的分布程度,滲透率,然后進(jìn)行網(wǎng)格粗化成雙孔雙滲介質(zhì)參數(shù)Ki,Ｋｊ,Ｋｋ,sigma,和孔隙度壓裂后形成的裂縫系統(tǒng)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(jì)裂縫的寬度和滲透率地質(zhì)力學(xué)模型Eclipse模擬器和地質(zhì)力學(xué)模擬器比如說Visage可以符合使用來計(jì)算油藏壓力變化和應(yīng)力變化,因此可以重新呈現(xiàn)地層形成過程和井壁穩(wěn)定性的分析等井的設(shè)計(jì)和井軌跡設(shè)計(jì)可能的油藏模擬參數(shù)油藏?cái)?shù)值模擬Eclipse300頁(yè)巖模擬器常用來進(jìn)行歷史擬合和敏感性分析油藏評(píng)價(jià)、不確定分級(jí)圖表二、頁(yè)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(píng)價(jià),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(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(qiáng)度模型。可以賦值裂縫的幾何學(xué)特征,計(jì)算出裂縫的屬性。將裂縫的滲透率和孔隙度進(jìn)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(gè)基本的頁(yè)巖氣藏?cái)?shù)值模擬就可以進(jìn)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(shù)據(jù),螞蟻?zhàn)粉櫶匦?人工非常確定的斷層,以與隨機(jī)模擬來進(jìn)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(duì)裂縫的系統(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(qiáng)度測(cè)井,巖相,帶狀約束,以與其他的一些約束條件,可以進(jìn)行3D強(qiáng)度特性參數(shù)模擬將其用于推測(cè)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(shí)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(píng)價(jià)PHF裂縫的強(qiáng)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(jì)算裂縫的屬性參數(shù)。裂縫的孔隙度和滲透率進(jìn)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(jìn)行頁(yè)巖氣藏的數(shù)值模擬和歷史擬合。這個(gè)PHF網(wǎng)格修改工作流程在圖四中展示出來。圖四、針對(duì)裂縫屬性參數(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(gè)工作流程在各種開發(fā)領(lǐng)域被使用。舉個(gè)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(chǎng)的壓裂施工以與進(jìn)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(jìn)行在裂縫中進(jìn)行臨時(shí)橋堵,來憋壓促使支撐劑進(jìn)入另外的一個(gè)區(qū)塊或者同一個(gè)地層中的另一個(gè)地區(qū)〕。它也被用來在氣藏傾角的3D分布。統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)建模被用來進(jìn)行相測(cè)井的網(wǎng)格粗化,和利用地震參數(shù)和人工的鏈?zhǔn)皆u(píng)價(jià)參數(shù)性質(zhì)來進(jìn)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(cè)井進(jìn)行確認(rèn)。模擬的3D結(jié)果可以被用來進(jìn)行井軌跡設(shè)計(jì),打到質(zhì)量最好的氣藏。另一個(gè)應(yīng)用的例子是在3D氣藏中進(jìn)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€(gè)小類：N_S:N,N_S:S,E_W:E,andE_W:W。為了簡(jiǎn)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ＤＦＮ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。N_S系列幫助形成了MS曲線上的寬帶。這個(gè)研究為其他的Barnett頁(yè)巖的檢測(cè)報(bào)告提供了證據(jù)和解釋。圖五、統(tǒng)計(jì)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(cè)井,人工的鏈?zhǔn)骄W(wǎng)格評(píng)價(jià)。通過對(duì)在一個(gè)500,000,000平方英尺的地區(qū)的統(tǒng)計(jì),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。圖六、Petrel立體王國(guó)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€(gè)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(diǎn)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。E_W:W顯示微震去曲線和E_W:W系列裂縫相對(duì)應(yīng);E_W:E顯示微震曲線和E_W:E系列裂縫相對(duì)應(yīng);E_W:W&E_W:Es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曲線的非常好的一致性。總結(jié)開發(fā)出了一個(gè)非常好的方法和工作流程來進(jìn)行Barnett頁(yè)巖氣藏的描述和模擬。為頁(yè)巖氣藏生產(chǎn)而進(jìn)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(gè)建模過程被詳細(xì)的敘述出來。這個(gè)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(cè)井可以通過地震參數(shù)幫助的隨機(jī)模擬來實(shí)現(xiàn)；FMI解釋的裂縫系統(tǒng)可以通過DFN建模在3D空間實(shí)現(xiàn)分布。傾角和裂縫的方向?qū)τ谒毫言O(shè)計(jì)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(zhǎng)度和泵的使用計(jì)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(jìn)行油藏歷史擬合,藉此,有效的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)已經(jīng)可以完成。未來實(shí)現(xiàn)真正的裂縫造縫過程控制,必須進(jìn)行地質(zhì)力學(xué)建模和采用合適的操作方法。這個(gè)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(duì)Barnett頁(yè)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(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MarcThiercelin,WenyueXu,JackLiu和RuhaoZhao提供的技術(shù)交流。參考文獻(xiàn)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.:"IntegratingFractureMappingTechnologytoOptimizeStimulationsintheBarnettShale,"SPE77441,2002SPEATCE,SanAntonio,TX,USA,29Sept.–2Oct.Gale,J.,Reed,R.,Holder,J.:"NatureFractureintheBarnettShaleandtheirImportanceforHydraulicFractureTreatments,"AAPGBulletin,v.91<April2007>,pp.603–622.Ketter,A.A.,Daniels,J.L.,Heize,J.R.,Water,G.:"AFieldStudyOptimizingCompletionStrategiesforFractureInitiationinBarnettShaleHorizontalWells,"SPE103232,2006SPEATCE,SanAntonio,TX,USA,24–27Sept.King,G.E.,Haile,L.,Shuss,J.,Dobkins,T.A.:"IncreasingFracturePathComplexityandControllingDownwardFractureGrowthintheBarnettShale,"SPE119896,2008SPESahelGasProductionConference,FortWorth,TX,USA,16–18Nov.LeCalvez,J.H.,Tanner,K.V.,Glenn,S.,Kaufman,P.,Sarver,D.S.,Bennett,L.,Panse,R.,andPalacio,J.C.,"UsingInducedMicroseismicityToMonitorHydraulicFractureTreatment:AToolToImproveCompletionTechniquesandReservoirManagement,"SPE104570,2006SPEEasternRegionalMeeting,CantonOH,USA,11–13Oct.LeCalvez,J.H.,Klem,R.,Tanner,K.V.,Bennett,L.,Craven,M.:"Real-TimeMicroseismicMonitoringofHydraulicFractureTreatment:ATooltoImproveCompletionandReservoirManagement,"SPE106159,2007SPEHydraulicFracturingTechnologyConference,CollegeStation,TX,USA,29–31Jan.Loucks,R.,Ruppel,S.:"MississippianBarnettShale:LithofaciesandDepositionalSettingofaDeep-WaterShale-GasSuccessionintheFortWorthBasin,Texas,"AAPGBulletin,v.91<April2007>,pp.579–601.Mayerhofer,M.J.,Lolon,E.P.,Warpinski,N.R.,Cipolla,C.L.,Walser,D.,Rightmire,C.M.:"WhatisStimulatedReservoirVolume<SRV>?"SPE119890,2008SPEShaleGasProductionConference,FortWorth,TX,USA,16–18Nov.Parshall,J.:"BarnettShaleShowcasesTight-GasDevelopment",JPT,Sept2008,pp.48–55.Schlumberger:"StimMapCaseStudies,"Web,slb+stimmap_improve_fracture_cs.asp,Feb.2009.Slatt,R.M.,Singh,P.,Philp,R.P.,Marfurt,K.J.,Abousleiman,Y.,O’Brien,N.R.:"WorkflowforStratigraphicCharacterizationofUnconventionalGasShales,"SPE119891,2008SPESahelGasProductionConference,FortWorth,TX,USA,16–18Nov.Warpinski,N.R.,Mayerhofer,M.J.,Vincent,M.C.,Cipolla,C.L.,Lolon,E.P.:"StimulatingUnconventionalReservoirs:MaximizingNetworkgrowthwhileOptimizingFractureConductivity,"SPE114173,2008SPEUnconventionalReservoirsConference,Keystone,CO,USA,10–12Feb.Waters,G.,Dean,B.,Downie,R.,Kerrihard,K.,Austbo,L.,McPherson,B.:"SimultaneousHydraulicFracturingofAdjacentHorizont