通过地质科学 提高非传统储层开采效率

时间:2021-11-15 14:21 来源:《石油与装备》10月 作者:李晓生 点击:


由于北美页岩盆地 开发效率趋于稳 定, 石油公司需 要新的战略来降 低超出钻完井的成本 / 桶油。新 技术和新的工作流程能帮助石油 公司缩短学习曲线,在项目生命 周期的早期,最大限度地提高非 传统储层开发绩效。 在项目开始时,为了确保可 能性,根据已有的测井数据、邻 近的生产信息和可能的地震数据 (如果有的话),通常需要进行 面积选择、租赁和等级排列。第 一口所钻井的垂直井段为正确采 用新技术、回答以下成败问题提 供了一个关键机遇: ·碳氢化合物从经济上讲是 可产的吗?或值得开采的吗? ·水平段的最佳着陆点在哪 儿? ·合适的井间距是多少? 储层问题 在选择着陆区时,显而易见 的问题是,最佳的储层在哪儿? 许多石油公司认同的一个策略就 是简单地找到它,并在其中间着 陆。虽然这并非没有成功的可能, 但越来越多的经验表明,石油公 司或运营商们可通过将地层的岩 石力学特性一并考虑来获得更多 的产出。因此,目标演变至在精 准的点位着陆,这将开辟一个拥 有一定几何形状的水力压裂裂缝, 以便最大限度地实现与富产层接 触。思维上的进一步演变是使地 质学成为决策的组成部分——两 英里水平方向末端的目标属性相 同吗?甚至再远 500 英尺?地层 属性会怎样? 要回答碳氢化合物有多少这 一简单的问题,我们必须重新审 视非传统储层质量的准确评估, 而已有的传统测量数据很难给出 答案。

十年前,大量的核心数据 和长期的经验是绝对需要的,而 这是为什么呢?非传统地层非常 复杂,岩石物理学家需要量化和 了解这些复杂地层的许多成分。 我们过去通过复杂的方法和主观 的调整来推断,现在我们直接进 行测量,这有助于解决更加相关 的问题,例如,可产的碳氢化合 物有多少? 除了碳氢化合物储量 外,对非传统储层质量的关键掌 控还包括油母质或油原的类型、 成熟度、体积、碳氢化合物类型、 矿物学和粘土体积、孔隙度和渗 透率等。 着陆点模拟 从非传统资源评价流程中实 现最大价值的最终关键是将岩石 物理、地质力学和地质解释及时 有效地整合到一个综合的三维储 层建模和模拟平台中,其中一个 专用的水力压裂模拟器能让石油 公司可视化压裂裂缝与潜在生产储层段的横断面。预期的着陆区 最初被确定为基于截断标志的模 拟候选区,以及一个概述总体、 评价储层质量、完井质量和地质 解释的沉积相记录。对于每一个 最终的着陆点,接下来,根据指 定的泵注时间表,采用一个数学 上严谨的平面三维裂缝模型,对 单个射孔集群进行水力压裂模拟, 这个三维裂缝模型能以 1 至 3 英 尺的单元格高度描绘储层的复杂 性。

明确建模的裂缝长度和高度 首次表明了给定泵送体积的合适 的井间距,指出,在越发常见的 相互堆叠的产油层中,间距已成 为一个三维问题。裂缝宽度和支 撑剂的分布也很重要,因为一个 “夹点”可以确定一个场景,即 在油气回流开始时,资源被耗费 在创建明显巨大的表面积,这些 表面积会迅速失去与油井的液压 联系。 该工作流程允许对最可能的 着陆区进行排名,以及确定那些 不应被尝试的区域。排名是基于 已接触的可生产的碳氢化合物资 源,或者工作流程可扩展到包括 相比较的产量预测。一旦一个着 陆区被选定,进一步的模拟就是 感知该区域内在不同点着陆。在 这些细层压地层中,关键属性可 能会在较短的垂直距离上发生变 化。在特定情况下,向上或向下移动 10 英尺可减轻夹紧点的影 响,甚至可反转裂缝高度增长的 主导方向。 案例研究 西德克萨斯的一家运营商在 特拉华盆地钻了一口垂直试验井, 目的是评价厚度超过 1800 英尺 的组合 Wolfcamp 骨弹跳井段, 见图 1【一口特拉华盆地的试验 井,Wolfcamp C 穿过第三纪骨 弹跳井段。从左图像开始:储层 质量断面:综合分析得出的岩石 物理量;流体量;油层标志。地 质断面:地层顶部;地层图像; 叠层标志;叠层对比(紫色); 沉积相指示(红色);自然裂缝 密度(蓝色)。岩石力学模型: 静态力学特性;主应力;着陆模 拟;储层 / 完井质量总结标志; 支撑剂就位后(着色)的裂缝长 度 / 高 度 轮 廓(6 种 情 形)】。

获得了核磁共振、光谱、介电测 井数据,以及旋转式井壁取芯数 据,以补充标准测井数据。综合 解 释 有 利 于 查 明 Wolfcamp A 和上 Wolfcamp B 井段含油储层 的孔隙体积。利用先进的偶极声 波测井构建了一个一维的、各向 异性的岩石力学模型、并通过一 图 1 个已发布的核心测量数据的数据 库进行了校准、通过有线地层测 试器对 7 个站位进行了原位微压 裂、以及通过井眼图像看到了井 筒质量不佳的情况。该图像还辨 别出了方向性、沟渠化的沉积物 和不连续的坍落沉积物,这些都 是地质上具有挑战性的井段,还 有一些高层压的岩石力学上具有 挑战性的井段。 水力压裂模拟(见图 3 右图) 揭示了各种各样的候选着陆点(黑 色三角形)。可视化的裂缝几何 图像与含油体积并列起来看,结 合地质解释,可更好地了解可能 的结果。多个要素的结合有利于 查 明 Wolfcamp A 段 的 一 个 着 陆点,表明了一个良好的裂缝“通 道”,该通道没有夹点,可垂直 控制,处于良好石油饱和度的连 续沉积相中。 综上所述,我们无需花钱钻 一口水平井,就可探索多种水平 着陆场景,这是一种替代钻多口 稀疏水平试验井的明智方法。随 着页岩开发业的暗淡和低迷,为 了承受不断加剧的市场波动,人 们需要做出战略决策,考虑到页 岩储层复杂性的此类方法将越来 越有价值。对正确的地下数据给 P+E 予巧妙合理的配给投资,只需投 入一口水平井成本的一小部分, 而且在正确的时间加以应用,就 可大大缩短一个非传统开发项目 生命周期的学习曲线。 ( 文 献 作 者:Robert Laronga 和 Laurent Mosse 等,斯伦贝谢公司;2021 年 1 月 发 布 于 世 界 石 油 网 站,Robert Laronga 是斯伦贝谢公司非传统 资源开发领域领军者,拥有康奈 尔大学地质学学士学位,26 年地 层 评 价 经 验。Laurent Mosse 是斯伦贝谢公司石油物理技术总 监和顾问,拥有 18 年地层评价和 工具设计经验。)


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