页岩气的地震解决方案

1、美国页岩含油气区带三维地震剖面大卫 帕多克（赵争光 中国矿业大学（北京）翻译）QQ：137631865第1页藏宝图奈厄布拉勒盖蒙贝根蒙特利麦克卢尔甘蔗溪路易斯和曼科斯帕罗杜洛巴奈特和伍德福德鹰滩伍德福德巴奈特海恩斯维尔费耶特维尔弗洛伊德和科纳萨瓜德文郡/俄亥俄格林河马塞勒斯新奥尔巴尼安特里姆艾克赛洛/穆尔基卡内和伍德福德第2页- 含气页岩及其经济性 30%或更少井能够盈利 50%巴奈特页岩射孔无气流（含有代表性？） 30%射孔产出70%气流 从15%前瞻资本投入而取得相同利润，更少射孔和更少钻井是可能吗？ 含气页岩区挑战- 确定有利目标，优化钻井，优化完井 学科：岩石物理，地球化学。地震学作为

2、支撑 目标：成功预测。能够到达。 大多数作业者仅使用地震数据来设计钻井和防止地层损害。动机论文介绍第3页富含有机物页岩：粉砂岩和泥灰岩两种页岩处理方案。加上应力，开口裂缝，结构和上覆地层详细描述第4页各种页岩：特征和地震处理方案 粉砂岩：费耶特维尔和巴奈特区块- 低碳酸盐含量- 方位应力各向异性- 增加结构：伍德福德- 增加结构和开口裂缝：马塞勒斯 有利目标识别：叠前反演或泊松比、纵横波速比和Mu-Rho多元分析 钻井：依据高质量断层成像来防止钻遇断层。经过曲率或方位各向异性分析预测最大应力方位角，从而优化水平方位角。依据结构和地层来优化 井轨迹。 完井：垂向应力预测。泊松比，杨氏模量和Mu-

3、Rho（-）体。 伍德福德：假如使用方位各向异性，深度成像是必须。马塞勒斯：应用FractureMAP(和其它专利技术)识别开口裂缝（及其方向）。第5页各种页岩：特征和地震处理方案 非含气页岩：贝根组- 中段为混合碎屑岩和碳酸盐岩- 薄层产气量更多- 孔隙压力为关键原因- 裂缝为关键原因（开口？）- 岩性和岩石质量为关键原因 分辨率最关键。中贝根组低于常规地震分辨率，甚至最高截止频率仅为75Hz. 有利目标:-岩石质量:叠前反演或对孔隙度和岩性预测做多分量分析-压裂:从厚度和曲率推断.依据地震方位角速度分析、AVO方位角和振幅方位角进行测量，但这需要深度成像数据。-孔隙压力：与测井数据结合地震

4、速度综合分析 钻井：依据高质量断层成像来防止钻遇断层。经过曲率或方位各向异性分析预测最大应力方位角，从而优化水平方位角；同时也预测有利和非有利地质体。经过结构优化井轨迹。 完井：预测孔隙压力和垂向应力。泊松比、杨氏模量、Mu-Rho和孔隙压力体。第6页各种页岩：特征和地震处理方案 泥灰岩：海恩斯维尔组和鹰滩组- 富含碳酸盐（海恩斯维尔局部）- 较小或无方位应力各向异性- 海恩斯维尔组小断层为地震噪音 有利目标识别：粉砂岩更为复杂。优化碳酸盐岩与碎屑岩之比。对碳酸盐岩和泥岩速度及孔隙度进行叠前反演或多分量分析。孔隙压力可能很关键。 钻井：- 经过高质量断层成像来防止钻遇断层。- 利用地震取得结构

5、信息优化井轨迹。 完井：孔隙压力和垂向应力预测。泊松比、杨氏模量、Mu-Rho和孔隙压力体。 海恩斯维尔：对结构和断层进行精细研究。第7页技术目录 有利目标识别 钻井优化 完井支持 预测成功 成本/效益 结论 回顾第8页有利目标识别：孔隙度和优良压裂增产 孔隙度-粉砂质页岩仅识别岩性（马塞勒斯、费耶特维尔等） 地层和地域硅质越多越：-高孔隙度-高渗透率- 高脆性-泥灰岩识别更复杂 岩性（与孔隙度关系不大)驱动岩石物理分析。岩性和岩石物理分析对成功识别都很主要 优良压裂增产（稍后）第9页取芯：将测试尺度拉到测井尺度致密气藏纹层结构造成了主要是在垂向上(穿层) 物性改变.物性可经过各向异性介质模型

6、(如横向各向同性或正交各向异性模型)来描述.各向异性表现是物性在垂向(与层理垂直)和横向上(与层理平行)存在差异,而且这种差异在不一样层理面改变很大.对测井资料做N-维聚类分析得到测井尺度非均质性(颜色)第10页储层相：显微照片到测井资料硅质泥质混合(储层)富含方解石(非储层)富含粘土质(非储层)富含方硅质(储层)第11页常规地震资料偏移后常规地震剖面目层第12页有利目标识别由叠前反演取得泊松比目层第13页常规地震与岩石物理反常对比波阻抗泊松比第14页有利目标识别:孔隙度和优良压裂增产 孔隙度- 粉砂质页岩仅识别岩性（马塞勒斯、费耶特维尔等） 地层和地域硅质越多越：- 高孔隙度- 高渗透率-

7、高脆性- 泥灰岩识别更复杂岩性（与孔隙度关系不大)驱动岩石物理分析。岩性和岩石物理分析都需要. 优良压裂增产（稍后）第15页有利目标识别:泥灰岩孔隙度 岩性(与孔隙度关系不大)驱动岩石物理分析- 岩性和孔隙度共同驱动更易成功- 岩石物理方法 测量:比较各种方法来识别岩性孔隙度和干酷根 神经网络:比较更简单有限测井数据以取芯- 地震 各种方法测量(多参数或AVO)来取得碳酸盐岩速度、泥岩速度和孔隙度- 无实例第16页有利目标识别:孔隙度和优良压裂增产 孔隙度优良压裂增产- 脆性和应力脆性及其岩石物理- 完井：杨氏模量和泊松比- 地震：粉砂岩泊松比。泥灰岩Mu-Rho。经过叠前反演或多分量分析来取

8、得应力-垂向：垂直横向各向异性（垂向随水平改变）。经过各向异性偏移或各向异性速度分析-方位角：随方位角改变而改变第17页有利目标识别:孔隙度和优良压裂增产优良压裂增产- 脆性和应力 脆性及其岩石物理- 完井：杨氏模量和泊松比- 地震：粉砂岩泊松比。泥灰岩Mu-Rho。经过叠前反演或多分量分析来取得第18页有利目标识别:孔隙度和优良压裂增产孔隙度优良压裂增产- 脆性和应力应力- 垂向：垂直横向各向异性（垂向随水平改变）。通过VTI（速度时间积分）各向异性偏移（为时间偏移，和为深度偏移）-方位角：随方位角改变而改变。经过曲率分析，方位各向异性分析，振幅方位角，AVO方位角和（或）三维力学地球建模。

9、第19页应用VTI（速度时间积分）各向异性偏移来取得更加好结构图像及测量应力各向同性偏移偏移距/角度VTI（速度时间积分）各向异性偏移双程旅行时偏移距/角度叠前时间偏移地震道集双程旅行时第20页有利目标识别:孔隙度和优良压裂增产- 脆性和应力 应力- 垂向：- 方位角：随方位角改变而改变。经过曲率分析，方位各向异性分析，振幅方位角，AVO方位角和（或）三维力学地球建模。在海恩斯维尔或鹰滩不是问题（？）。孔隙度优良压裂增产第21页有利目标识别:孔隙度和优良压裂增产曲率- 最简单方位应力方法 联络应力测量好方法- 见Rich和Ammerman:单井中裂缝方位角改变与曲率改变一致（巴内特实例）。方位

10、各向异性（下一张片子）- 成像前最流行方法 适合低倾角和没有上覆地层速度效应地域第22页利用地震资料测裂缝分形参数第23页各向异性饼干透视法（平面图）震源慢度椭圆震源或旅行时椭圆检波器震源检波器检波器第24页检波器检波器检波器震源震源震源慢度椭圆或旅行时椭圆各向异性饼干透视法（平面图）第25页检波器检波器慢度椭圆或旅行时椭圆震源检波器各向异性饼干视角（平面图）震源震源第26页成像后方位各向异性分析第27页方位各向异性：数量和方向（数量显示）目标区平面图显示方位角各向异性改变低值表示裂缝不发育，应力差较小高值表示裂缝含气量较高，应力差大蚂蚁追踪补充分析结果第28页有利目标识别:孔隙度和优良压裂增

11、产 附加方位：- 应用方位各向异性体并评定振幅方位和AVO方位（已获专利） 能够检测含有不一样方位开口或闭合多裂缝组合- 三维力学地球建模 地震和测井资料充分结合,包含降压效应评定和模拟第29页技术目录 有利目标识别 钻井优化 完井支持 预测成功 成本/效益 结论 回顾第30页钻井优化地层钻进- 在脆性地层中钻井还是在伽马测井曲线高值区钻井? 地震能处理以上两个问题-叠前反演或对泊松比(粉砂岩)或Mu-Rho(泥灰岩)进行多分量分析 方位优化- 曲率或方位速度分析第31页技术目录 有利目标识别 钻井优化 完井支持 预测成功 成本/效益 结论 回顾第32页完井支持和优化脆性密闭度应力防止地层损害

12、第33页-脆性粉砂岩泊松比泥灰岩Mu-Rho密闭度- 地层- 延展性-脆性-延展性- 次生裂缝相同垂向百分比显示由叠前反演取得泊松比第34页完井支持和优化脆性密闭度应力防止地层损害第35页完井支持和优化应力- 垂向速度各向异性帮助预测裂缝发育- 曲率和方位速度各向异性帮助预测裂缝几何形态/方向,它们在单个侧向中改变很大.第36页完井支持和优化脆性密闭度应力防止地层损害- 增强断层刻画第37页断层刻画泥岩泥岩泥岩第38页边缘增强断层图像增强流程断层属性断层体地震断裂系统分析断层第39页断层增强图像显示第40页断层增强图像显示目标第41页断层增强图像显示第42页断层增强图像显示第43页综合-更大图

13、像断面图-方位应力预测地震反演-利用岩石性质识别有利目标蚂蚁追踪-精细断层识别声波扫描仪-校正泊松比波阻抗断面图声波扫描仪快速剪切方位角第44页技术目录 有利目标识别 钻井优化 完井支持 预测成功 成本/效益 结论 回顾第45页成功预测(已获专利)科林 塞耶斯,斯伦贝谢地质力学部钻后校正- 估算最终储量为以下参数函数: 储层内次生裂缝面积 天然气原始地质储量 渗透率等钻前预测- 估算最终储量为以下参估算应力 脆性 孔隙度 天然气原始地质储量数函数:第46页技术目录 有利目标识别 钻井优化 完井支持 预测成功 成本/效益 结论 回顾第47页成本/效益分析地震成本(假设工区面积为50平方 英里)-

14、 采集和处理:每平方英里20万美元- 地震解释和分析每平方英里1万美元 时间线- 许可,采集和处理:5-21个月- 蚂蚁追踪和反演:2个月- 三维力学地质建模:6个月- 马塞洛斯和海恩斯维尔平均:8-9个月- 普通租赁期限:3年第48页成本/效益分析地震成本- 采集和处理:每平方英里20万美元- 地震解释和分析:每平方英里1万美元效益- 可能在完井降低开支每平方英里1000万美元假设仅对二分之一水平层位射孔- 不需要在全部地方钻井第49页技术目录 有利目标识别 钻井优化 完井支持 预测成功 成本/效益 结论 回顾第50页结论 进 度,页岩速度,孔隙度,泊松比,和(或)泊松比和(或)杨氏模,以

15、(或)三层图像增 建 在 模以以识别 方有效含气页岩勘探地震工作流程有效含气页岩勘探地震工作流程进行叠前反演或多分量分析,以取得碳酸盐岩速 行叠前反演或多参数分析 以取得碳酸盐岩速度,页岩速度,孔隙度,杨氏模量.进行断层图像增强处理量.识别在常规地震数据中常被忽略精细断层.对粉砂岩而言,曲率分析,进行方位速度分析和 进行断维力学地球 强处理,预测应力, 常规地震数据中常被忽略精细断位角改变和开口裂缝.层. 对粉砂岩而言,曲率分析,进行方位速度分析和(或)三维力学地球建模以预测应力,方位角改变和开口裂缝.第51页回顾:各种页岩：特征和地震处理方案 粉砂岩：费耶特维尔和巴奈特区块- 低碳酸盐含量-

16、 方位应力各向异性- 增加结构：伍德福德- 增加结构和开口裂缝：马塞勒斯 有利目标识别：叠前反演或对泊松比、纵横波速比和Lambda-Mu进行多分量分析 钻井：依据高质量断层成像来防止钻遇断层。经过曲率或方位各向异性分析预测最大应力方位角，从而优化水平方位角。依据结构和地层来优化 井轨迹。 完井：垂向应力预测。泊松比，杨氏模量和Mu-Rho（-）体。 伍德福德：假如使用方位各向异性，深度成像是必须。 马塞勒斯：应用FractureMAP(和其它专利技术)识别开口裂缝（及其方向）。第52页各种页岩：特征和地震处理方案 非含气页岩：贝根组- 中段为混合碎屑岩和碳酸盐岩- 薄层产气量更多- 孔隙压力为关键原因- 裂缝为关键原因（开口？）- 岩性和岩石质量为关键原因 分辨率最关键。中贝根组低于常规地震分辨率，甚至最高截止频率仅为75Hz. 有利目标:-岩石质量:叠前反演或对孔隙度和岩性预测做多分量分析-压裂:从厚度和曲率推断.依据地震方位角速度分析、AVO方位角和振幅方位角进行测量，但这需要深度成像数据。-孔隙压力：与测井数据结合地震速度综合分析 钻井：依据高质量断层成像来防止钻遇断层。经过曲率或方位各向异性分析预测最大应力方位角，从而优化水平方位角；同时也预测有利和非有利地质体。经过结构优化井轨迹。 完井：预测孔隙压力和垂向应力。泊松比