Petrel页岩气藏的工作流程的建模与仿真设计

.种类数据项目井头数据Location<x,y>,Kellybushing,totaldepth井轨迹数据分布数据测井数据常规测井和测井解释〔伽马、电阻率、孔隙度、含水饱和度、密度、中子、井径测井等〕岩石特性〔ELAN解释〕,矿物特性〔ESC〕和Toc、Sw、渗透率、孔隙度、吸附气和自由气等岩相〔地层倾角-油藏非常好的指示器〕岩石力学性质和压力分布〔DSI/SonnicScanner〕井眼图像〔FMI〕与其解释；裂缝分类,修正以与分析岩心数据实验室测得的油层物理性质〔k,phi,Sw,等〕,以与岩石力学性质〔UCI,E,G,泊松比等〕以与尽可能的测井修正数据等温线页岩吸附和解吸测试数据；含气量〔朗格茂压力和体积常数〕；单组分和多组分数据井头数据标志井的名字,深度,倾角,方位角等结构数据水平面,断层解释数据地震数据原始体积,各种衍生的数据和负载参数速度数据声波测井,射孔检测和速度模型或者速度参数裂缝数据裂缝等级,压裂液,支撑剂,压裂计划微震数据各种特征属性,泵的记录,速度,压力和ISIP数据生产数据生产调查,跟踪测试,试井,和生产动态数据完井数据井眼数据和射孔层位,射孔长度等数据流体和岩石数据气体组成,水和油,以与其他的一些PVT参数；饱和度参数报告以前的研究和报告一般的工作流程——从地震到数值模拟流程图一展示了从地震到数值模拟的一般工作流程。在方法进展中所描述的,工作流程开始于数据的载入,质量的控制,和在3D模型软件如Petrel中进行编辑。当其他的数据源准备好后,地震解释的地层划分和断层数据可以直接被导入到软件中；否则,必须进行数据的解释,以提供地质结构控制。使用Petrel软件,可以使用对水平面使用自动追踪功能,对断层使用蚂蚁追踪功能就可以非常容易的实现简化数据解释。下一步要建立一个合适的速度模型将所有的时间域中的信息转化到深度域中并且在深度域中将大部分数据呈现出来〔比如,井头数据,测井数据,完井数据和生产数据等〕。一个结构模型可以使用已经定义的非常重要的stratigraphic水平面,断层分成的断块,或者直线边界。岩石力学和地质力学的区域都可以被插入进来；在这个阶段,裂缝强度的测井,岩相/地层倾角测井,地质力学和油藏物理特性可以被网格粗化到3D模型中,使用重新采样的地震数据,神经网络链式评价方法。油藏物理的特性比如说有效孔隙度,含水饱和度,含气饱和度等可以用来评价气藏的地质储量。以与通过在Petrel软件中运行不确定的工作流来为P10,P50,和P90的实例来划分等级。与此同时,DFN和PHFDFN修改可以通过多种方式来实现〔在下文中将进行讨论〕。这两个系列的不确定性构成了一个可以进行敏感性分析和辅助历史拟合的测试区。基于DFN建模和历史拟合研究结果,紧接着进行生产敏感性分析和产量预测,就可以确定最终的方案。地质力学模拟可以和油藏模拟同时进行来进行井壁稳定性和水力压裂控制研究。井位设计和井轨迹设计〔在表一中所列出来〕可以在整个建模过程中的在不同时期为满足不通过的需要来完成。这个流程的一般实施方案〔不包含DFN〕见图二图表图表SEQ图表\*ARABIC1页岩气藏集成特征和数值模拟工作流程在3D模拟器中载入并编辑所有的相关数据井头数据,井轨迹数据,每层的顶面数据,地震数据,解释,微震数据,完井数据,和生产数据等地层和断层的地震数据解释如果可用的数据可以导入或者没有必要再去做重新解释,自动的追踪可以帮助进行快速的地层解释,蚂蚁追踪可以帮助进行快速的断层和卡斯特地形以与可能的裂缝系统解释3D地质结构模型建立断层模型,定义油藏边界,或者区块,确定水平面,分层,分区考虑不整合等速度模型和深度转换检查射孔质量,声波测井或者速度数据可以被用于建立速度模型。通常相对平均速度可以在Barnett页岩油藏中产生满足要求的模型。相关的时间域的数据可以被转化成深度域的数据来进行DFN和3D建模3D相和物性模型将岩心数据与测井数据进行对比调整,对岩相测井地质或者油层物理性质测井数据进行网格粗化,将地震特性作为第二特性,调整模型与3D分布相适应离散裂缝模型蚂蚁追踪,大规模断层和卡斯特地形,人工产生的裂缝和自然裂缝；自然裂缝从FMI裂缝和地震来产生DFN网格粗化计算各种裂缝的分布程度,渗透率,然后进行网格粗化成双孔双渗介质参数Ki,Ｋｊ,Ｋｋ,sigma,和孔隙度压裂后形成的裂缝系统修改通过微震曲线和高压水力压裂裂缝的压裂液和支撑剂的用量来估计裂缝的宽度和渗透率地质力学模型Eclipse模拟器和地质力学模拟器比如说Visage可以符合使用来计算油藏压力变化和应力变化,因此可以重新呈现地层形成过程和井壁稳定性的分析等井的设计和井轨迹设计可能的油藏模拟参数油藏数值模拟Eclipse300页岩模拟器常用来进行历史拟合和敏感性分析油藏评价、不确定分级图表二、页岩气藏描述的一半的工作流程——从地震数据到地质结构,孔隙度建模,油藏评价,油藏描述,Petrel建模,手工修改Petrel建立的模型图表三、DFN建模工作流程,比如像FMI裂缝解释结果等井眼图像和地震解释图像被用来基于裂缝结构模型建立裂缝的3D强度模型。可以赋值裂缝的几何学特征,计算出裂缝的属性。将裂缝的渗透率和孔隙度进行网格粗化,粗化成双孔双渗介质模型。结合一般的工作流程中得到的基质的油层物理性质,一个基本的页岩气藏数值模拟就可以进行,手工的修改从Petrel中建立的DFN模型DFN建模,特殊的流程DFN建模可以从一般的工作流程中分离出来。DFN建模使用FMI解释的裂缝数据,蚂蚁追踪特性,人工非常确定的断层,以与随机模拟来进行。值得指出的是在Petrel软件中,大规模的连通的裂缝可以被添加到3D模型空间中,然后使用DFN网格粗化,转换到DFN空间。这为对裂缝的系统管理和在DFN模型中修改裂缝的参数提供了一致性。结合网格粗化的强度测井,岩相,带状约束,以与其他的一些约束条件,可以进行3D强度特性参数模拟将其用于推测的DFN建模。DFN特殊建模流程在图三中被展示出来。水力压裂DFN建模流程之后沿着DFN建模的流程,基于MS曲线〔或者3D体积〕,水力压裂裂缝时压裂液的总体积,支撑剂的体积和基本的裂缝理论被用来评价PHF裂缝的强度、宽度、渗透率、裂缝的连通性。可以修改裂缝的几何学特征和重新计算裂缝的属性参数。裂缝的孔隙度和渗透率进行网格粗化,粗化成双孔双渗介质模型中的参数特征。结合从一般工作流程中得到的基质的油层物理特性和从DFN中得到的原来的烈风属性,就可以进行页岩气藏的数值模拟和历史拟合。这个PHF网格修改工作流程在图四中展示出来。图四、针对裂缝属性参数修改和水力压裂模拟的工作流程〔ESV〕工作流程应用这个工作流程在各种开发领域被使用。举个例子,它被用于构建结构模型和结合地震参数来构建3D可视化结构层面来监视现场的压裂施工以与进行一些比如说聚合物的分流〔包含可降解的纤维的高粘度稠泥浆用来进行在裂缝中进行临时桥堵,来憋压促使支撑剂进入另外的一个区块或者同一个地层中的另一个地区〕。它也被用来在气藏倾角的3D分布。统计学参数建模被用来进行相测井的网格粗化,和利用地震参数和人工的链式评价参数性质来进行数值模拟〔见图五〕。重要的相的连续的特征可以结合附加的倾角测井进行确认。模拟的3D结果可以被用来进行井轨迹设计,打到质量最好的气藏。另一个应用的例子是在3D气藏中进行DFN分布和分析MS曲线反映和自然裂缝方位。在图六中展示了Petrel立体图来展示ＦＭＩ解释的不同的倾角和方位角的自然裂缝。总的大类可以划分成四个小类：N_S:N,N_S:S,E_W:E,andE_W:W。为了简单,在小类名称中没有标明精确地方位角。包括钻井引起的裂缝也被排在自然裂缝中的一类中〔E-W〕〔这一类是垂直于地层应力最小的方向〕。随着工作流程,模拟出了ＤＦＮ网格,在DFN网格中添加了MS曲线。在图七中,MS曲线手最小地应力方向和已经存在的"自然"裂缝控制：MS曲线明显的与E_W:W排在一起。N_S系列帮助形成了MS曲线上的宽带。这个研究为其他的Barnett页岩的检测报告提供了证据和解释。图五、统计学上的地层倾角特性建模——使用网格粗化的地层倾角相测井,人工的链式网格评价。通过对在一个500,000,000平方英尺的地区的统计,模拟的相分布显示出非常的连续<在X轴上>。其次,当井打好之后,模型模拟了两口井,结果显示在三口井中有非常明显的一致性,这显示在模拟过程中,地震参数起着非常大的作用。注意：在例证过程中,参数在变化,并且结构的表面渐渐地在消失。相相模拟结果从物性表中转换到三维地震体中,这将导致一些模糊效果。图六、Petrel立体王国显示了FMI解释出来的裂缝的倾角和方位角。总的大类可以被分成四个小类：N_E:N,N_S:S,E_W:E,andE_W:W。包括钻井引起的裂缝也被排在自然裂缝中的一类中〔E-W-黑点显示〕图七、微震图像和离散分布的裂缝网格模型建立的"自然"裂缝。E_W:W显示微震去曲线和E_W:W系列裂缝相对应;E_W:E显示微震曲线和E_W:E系列裂缝相对应;E_W:W&E_W:Es前两种系列的联系;所有系列显示所有的DFN和MS曲线。注意在DFN裂缝和MS曲线的非常好的一致性。总结开发出了一个非常好的方法和工作流程来进行Barnett页岩气藏的描述和模拟。为页岩气藏生产而进行的气藏描述中非常重要的一环已经被解决,并且整个建模过程被详细的叙述出来。这个流程中非常重要的部分已经在许多相关的领域被应用。3D倾角测井可以通过地震参数帮助的随机模拟来实现；FMI解释的裂缝系统可以通过DFN建模在3D空间实现分布。倾角和裂缝的方向对于水力压裂设计都非常重要。结合合适的微震数据,完井数据和水力压裂数据,射孔井段,长度和泵的使用计划,典型的生产历史,非常重要的裂缝网络敏感因素可以通过数值模拟得到。接下来可以进行油藏历史拟合,藉此,有效的动态预测已经可以完成。未来实现真正的裂缝造缝过程控制,必须进行地质力学建模和采用合适的操作方法。这个工作流程在研究领域已经得到非常广泛的关注,并且对Barnett页岩气藏提供了更加深刻的理解。鸣谢感谢作者非常感谢斯伦贝谢公司的经历承诺发表这篇文章。感谢BradHay在斯伦贝谢交叉的帮助和支持。非常感谢MarcThiercelin,WenyueXu,JackLiu和RuhaoZhao提供的技术交流。参考文献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.:"Nat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