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在過(guò)去幾年里，頁(yè)巖開發(fā)行業(yè)通過(guò)提高鉆完井效率成功地降低了成本，地質(zhì)科學(xué)技術(shù)正好為非傳統(tǒng)資源開發(fā)的運(yùn)營(yíng)商們需要進(jìn)一步降低桶油成本提供了機(jī)會(huì)。 通過(guò)利用在非傳統(tǒng)資源開發(fā)項(xiàng)目生命周期中關(guān)鍵點(diǎn)獲得的適合用途的測(cè)量數(shù)據(jù)，將其與有效的工作流程相結(jié)合，讓獲得的井下數(shù)據(jù)及時(shí)用于運(yùn)營(yíng)決策，石油公司可實(shí)現(xiàn)幾個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)。其中一個(gè)目標(biāo)就包括提高定位精度，準(zhǔn)確著陸水平段，以獲取最大可生產(chǎn)的油氣產(chǎn)量。

對(duì)每個(gè)地質(zhì)屬性進(jìn)行分析

 復(fù)雜的礦物學(xué)。非傳統(tǒng)儲(chǔ)層孔隙度很低，因此一兩個(gè)不準(zhǔn)確的孔隙單元可能會(huì)破壞儲(chǔ)層的質(zhì)量評(píng)估。準(zhǔn)確測(cè)定孔隙度的關(guān)鍵是嚴(yán)格控制巖石基質(zhì)中的礦物量。包括在地層模型中，巖芯測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)確定礦物質(zhì)方面起著重要作用。一種先進(jìn)的中子誘導(dǎo)伽馬光譜測(cè)井可直接量化沉積巖中18種最常見的元素。在校正完礦物成分后，從中子和密度測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)中估算的孔隙度，由于它包括了固體油原部分，可能仍不等于真實(shí)的孔隙度。
 
圖1
油母質(zhì)與孔隙度。描述油母質(zhì)或油原特性是一個(gè)關(guān)鍵步驟，但它不能僅從傳統(tǒng)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)中獲得?；|(zhì)調(diào)整的密度孔隙度包括油原體積，見圖1。該方法的細(xì)化解釋了瀝青的存在和澄清了油原密度；這些都很大程度上取決于油原的類型和成熟度。

可移動(dòng)的與約束性的碳?xì)浠衔?/strong>。油原對(duì)在油源巖石中產(chǎn)生的碳?xì)浠衔镏陵P(guān)重要，但有時(shí)過(guò)多可能也是件壞事，因?yàn)闉r青作為一種副產(chǎn)品也是就地產(chǎn)生的，與油原的數(shù)量成正比，取決于油原成熟度。標(biāo)準(zhǔn)測(cè)井解釋的一個(gè)主要缺陷是無(wú)法從可移動(dòng)的石油中區(qū)分不可移動(dòng)的瀝青，這是通過(guò)MagniPHI高清核磁共振服務(wù)來(lái)解決的。核磁共振的測(cè)量數(shù)據(jù)在原生狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)式井壁取芯樣品上被重現(xiàn)，然后是注油后和注水后的測(cè)量數(shù)據(jù)。這使得人們自信地將二維圖的不同區(qū)域分配給各自的流體體積。

水量和鹽度。測(cè)量頁(yè)巖地層水量（體積）的一個(gè)直接方法是另一項(xiàng)新技術(shù)應(yīng)用：多頻雙電色散測(cè)井。該技術(shù)結(jié)合孔隙度測(cè)量數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)化了碳?xì)浠衔矬w積的測(cè)定，而且，在母井（起源井）附近鉆井或在其它如水的鹽度很清新或未知的情形下特別有用。

孔隙度和流體。由于體積模型已確定，通過(guò)改進(jìn)后的TerraTek（一家設(shè)計(jì)、制造和分銷蔬菜生產(chǎn)設(shè)備的公司，為用戶提供各種各樣適合農(nóng)場(chǎng)和需求的工具和機(jī)械）公司的TRA（tight rock analysis致密巖石分析服務(wù)，在挑戰(zhàn)性的致密氣頁(yè)巖和其它非傳統(tǒng)儲(chǔ)層的分析中，可提供詳細(xì)的巖石滲透率、孔隙度和流體飽和度方面的巖芯測(cè)量數(shù)據(jù)。通過(guò)評(píng)估儲(chǔ)層和完井質(zhì)量，TerraTek 公司的TRA服務(wù)能幫助確定成功開采天然氣的基本要求）服務(wù)得到的測(cè)量數(shù)據(jù)，在壓碎的旋轉(zhuǎn)式井壁取芯樣品上進(jìn)行了驗(yàn)證。采用氣體孔隙測(cè)定法測(cè)量孔隙空間后，兩個(gè)步驟的加熱后，將孔隙水和流動(dòng)的油從巖芯中排出。溶劑萃取替代了第三個(gè)溫度步驟、量化了可溶性的瀝青，同時(shí)還避免了因油原的意外開裂而高估了油容量。

滲透率是一個(gè)非常重要的儲(chǔ)層質(zhì)量判定標(biāo)準(zhǔn)。滲透率可通過(guò)核磁共振測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行評(píng)估；但最好是通過(guò)堵塞或在旋轉(zhuǎn)式井壁取芯樣品上執(zhí)行壓碎的巖石測(cè)量來(lái)對(duì)滲透率進(jìn)行校準(zhǔn)。

地質(zhì)力學(xué)。通過(guò)對(duì)儲(chǔ)層質(zhì)量的徹底評(píng)估，下一步是準(zhǔn)確預(yù)測(cè)水力壓裂裂縫的幾何形狀。這項(xiàng)工作很復(fù)雜，因?yàn)閹缀跛械捻?yè)巖都呈現(xiàn)出層狀的異向性或非均質(zhì)性——本質(zhì)上講，垂直方向測(cè)量的特性與水平方向測(cè)量的特性差異很大。從視覺上看，層狀的異向性由頁(yè)巖地層的層壓性質(zhì)所體現(xiàn)。而以往曾嘗試過(guò)用基本的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)來(lái)解釋壓裂后頁(yè)巖的行為，但實(shí)際上，原位應(yīng)力加上巖石的各向異性力學(xué)特性發(fā)揮了控制作用。因此，不能簡(jiǎn)單地憑借伽馬射線測(cè)井、機(jī)械鉆速、乃至一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的抗剪切聲波測(cè)井來(lái)預(yù)測(cè)壓裂裂縫的幾何形狀。一種先進(jìn)的多模偶極聲波測(cè)井通過(guò)四種聲波傳播模式詢問(wèn)三維地層的力學(xué)特性可滿足這些要求。預(yù)測(cè)三個(gè)主要應(yīng)力的量級(jí)，確定最大水平應(yīng)力的方位，為一個(gè)一維的、各向異性的巖石力學(xué)模型奠定基礎(chǔ)。

模型驗(yàn)證和調(diào)整的下一個(gè)飛躍是對(duì)迫使特定巖石井段開裂所需的實(shí)際壓力進(jìn)行原位測(cè)量。一種先進(jìn)的有線地層測(cè)試儀組件可通過(guò)對(duì)一個(gè)3英尺的、由可充氣的雙封隔器跨坐的井段施加壓力來(lái)進(jìn)行外科手術(shù)式的微壓裂。在此過(guò)程中，可直接測(cè)量破裂壓力，更重要的是測(cè)量裂縫的閉合壓力，或最小水平應(yīng)力。雖然原則上類似于一種微小的散開測(cè)試，但該技術(shù)具有顯著優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗峭饪剖中g(shù)式的深度控制，可在降斜狀態(tài)下有效測(cè)試多個(gè)井段，包括潛在的裂縫屏障及目標(biāo)。
 
圖2
這些儲(chǔ)層薄薄的層疊特性對(duì)2英尺垂直分辨率的先進(jìn)聲波測(cè)井圖像提出了挑戰(zhàn)，這些測(cè)井圖像是用來(lái)測(cè)量體積屬性的。然而，實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和實(shí)際觀測(cè)表明，高分辨率巖石紋理或質(zhì)地可對(duì)裂縫傳播產(chǎn)生很強(qiáng)的控制作用。從井眼圖像紋理上看，根據(jù)層壓強(qiáng)度或顆粒大小的變化，人們可直觀地識(shí)別出不同的沉積相。這些解釋通常是通過(guò)觀察到的紋理邊界處一個(gè)裂縫的結(jié)束來(lái)證實(shí)的。通過(guò)將圖像的5mm標(biāo)稱分辨率與聲學(xué)力學(xué)特性進(jìn)行有利地結(jié)合，可生成一幅銳化的、高分辨率的最小應(yīng)力剖面和產(chǎn)生尊重這些特征的圖像，見圖2。一個(gè)簡(jiǎn)單的用于密集疊層區(qū)的截止標(biāo)志可幫助選擇候選著陸點(diǎn)，見圖3中間偏左圖像。

 地質(zhì)學(xué)的復(fù)雜性。基于巖石物理屬性和力學(xué)特性有利的相互作用確定潛在著陸區(qū)時(shí)，還須考慮該區(qū)域2英里橫向的末端仍然存在的可能性，甚至遠(yuǎn)離當(dāng)前垂直井眼500英尺外的區(qū)域，這一點(diǎn)非常重要。我們必須考慮到預(yù)期目標(biāo)地質(zhì)學(xué)的復(fù)雜性和沉積結(jié)構(gòu)。地震數(shù)據(jù)對(duì)這個(gè)末端很有用，但往往不夠詳細(xì)，不足以解釋沉積相和沉積亞環(huán)境。
 
圖3
高分辨率微電阻率圖像測(cè)井提供了一幅該井與相交地層的連續(xù)定向的逼真圖像；可直觀解釋一個(gè)“虛擬巖芯”。除了能對(duì)沉積相進(jìn)行解釋外，這樣的圖像還提供了精確的地層凹陷，并首次看到了自然裂縫的真容，指出下垂直裂縫往往在垂直井中采樣不足。

案例分享與總結(jié)

西德克薩斯的一家運(yùn)營(yíng)商在特拉華盆地鉆了一口垂直試驗(yàn)井，目的是評(píng)價(jià)厚度超過(guò)1800英尺的組合Wolfcamp骨彈跳井段，見圖3。一口特拉華盆地的試驗(yàn)井，Wolfcamp C穿過(guò)第三紀(jì)骨彈跳井段。從左圖像開始：儲(chǔ)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(duì)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(chǔ)層/完井質(zhì)量總結(jié)標(biāo)志；支撐劑就位后（著色）的裂縫長(zhǎng)度/高度輪廓（6種情形）。獲得了核磁共振、光譜、介電測(cè)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(cè)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(chǔ)層的孔隙體積。利用先進(jìn)的偶極聲波測(cè)井構(gòu)建了一個(gè)一維的、各向異性的巖石力學(xué)模型、并通過(guò)一個(gè)已發(fā)布的核心測(cè)量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了校準(zhǔn)、通過(guò)有線地層測(cè)試器對(duì)7個(gè)站位進(jìn)行了原位微壓裂、以及通過(guò)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(lái)看，結(jié)合地質(zhì)解釋，可更好地了解可能的結(jié)果。多個(gè)要素的結(jié)合有利于查明Wolfcamp A段的一個(gè)著陸點(diǎn)，表明了一個(gè)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(wú)需花錢鉆一口水平井，就可探索多種水平著陸場(chǎng)景，這是一種替代鉆多口稀疏水平試驗(yàn)井的明智方法。隨著頁(yè)巖開發(fā)業(yè)的暗淡和低迷，為了承受不斷加劇的市場(chǎng)波動(dòng)，人們需要做出戰(zhàn)略決策，考慮到頁(yè)巖儲(chǔ)層復(fù)雜性的此類方法將越來(lái)越有價(jià)值。對(duì)正確的地下數(shù)據(jù)給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(shí)間加以應(yīng)用，就可大大縮短一個(gè)非傳統(tǒng)開發(fā)項(xiàng)目生命周期的學(xué)習(xí)曲線。（原文作者Robert Laronga 和Laurent Mosse 斯倫貝謝公司）