入,以及2D和3D性质,具体确定的裂缝几何学规范,3D的离散裂缝模型就可以建立出来。
在DFN封装建模的困难之一是裂缝几何尺寸及其分布。这些参数必须来自相关和实际的地质研究。Gale et al. (2007)提供了这个问题的某些见解。尽管可能会可能从断裂强度性质方面获得一定的参考,但最终估计有来自生产历史的历史拟合。
微地震测绘和后水力压裂(PHF)网络建模
目前,准确地设计,控制和描述PHF网络几乎是不可能,因为Barnett页岩油藏非常复杂“自然“裂隙网络,岩石力学性质非均质性和地应力分布。在这里,基于可供使用的现场数据,提供了一个非常接近的解决方法。正如早些时候提出的,MS监测工作被用于Barnett页岩油藏监测水力裂缝延伸和工作进程,并通过压力/速率的变化和其他如光纤辅助分流技术(Daniels等, 2007)来控制裂缝传播。
像MS结果分布这些重要的特征,导致一般认为Barnett油藏的PHF系统是一个裂缝网络,因此各种可用的技术被用于创造一些更加不真实,理想化的应力PHF网络模型。各种水平的和垂直的FMI解释结果表明Barnett油藏是一个大量“自然”裂缝聚集的系统,这与最近的许等人(2009a, 2009b)的研究理论是一致的。
在这里,MS测试曲线被用来评价一个3D ESV,然后水力压裂作业参数被应用到估计动态的和被支撑的裂缝的导流能力(可能的渗透率和宽度估计)。
为了评价PHF网络,MS曲线可以从3Do模型中抽取出来。简单的情况下,可以使用2D视图来得到外部边界。垂向上,在计算压裂液和支撑剂的用量的时候,需要考虑由于裂缝延伸到不是油藏的地层中导致的体积修正。有了确定的裂缝延展模型的假设,压裂液,支撑剂用量个裂缝的的宽度分布和裂缝网络的应力分布可以被评价出来,并且与此相关的被支持的裂缝的宽度可以被计算出来。通过使用实验室的数据结果,裂缝的导流能力(FCD)可以被计算出来。这几假设,包含在MS曲线特征中的DFN网络模型中的裂缝是开放的,并且支撑了一个评价基本的情况。 裂缝的特性和离散裂隙网络(DFN)粗化
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裂缝的特性与DFN网络模型有关。在DFN建模中,几何参数被分配到各条裂缝:表面部分,倾角和方位角。其他可被赋值或计算的重要属性是孔隙度和渗透性。孔隙度数据与计算空隙型渗透率有关。对于具有适当的孔隙度和渗透率的“自然”裂缝网络和PHF网络,分别可以进行网格粗化。 “自然”裂隙网络可以作为背景油藏和PHF网络——像ESV通过加强认识油藏性质来修该一样通过MS和ESV的压裂作业的数据来修改。
随着典型的DFN裂缝的量越来越大,没有一个可以实际使用的技术或者软件来模拟流体流经这个网格系统的实际过程。一个可以实际操作的办法是将离散的裂缝系统进行网格粗化成双孔双渗油藏模型,然后使用ECLIPSE软件或者其他的模拟器来建立油藏的动态模型。通过网格粗化技术产生的对于每个网格的特征参数主要有裂缝的孔隙度,渗透率,定义裂缝和基质连通性的Sigma(形状)因子,裂缝在空间展布方向上的裂缝空间(I,J,K)。必须注意:双孔双渗模型在很多情况下不一定适合,并且会产生错误的结果。一个正确的数值模拟结果继续给予正确的对于DFN和PHF裂缝系统的正确理解,并且需要结合页岩油藏的生产机制。
并且不同的网格粗化技术也是有必要进行讨论的,统计学的网格粗化技术和张量网格粗化技术。一个统计学的运算法则应用ODA方法。这种方法运行很快,但是不健全。这种运算法则不能发现裂缝之间微小的连通性方面的不同。举个例子,假设两种不同的裂缝系列,他们具有相同的几何学特征,强度,方向,那么使用Oda方法,将得到同样的网格粗化特征参数。但是在实际中,这两个系列不能具有相同的特征参数,因为一个系列的所有的裂缝之间都是交叉连接的,而另一个系列不是。另一方面,张量方法对连通性非常敏感,并且能对网格粗化的特征参数进行正确的评价。张量方法基于动态流体流动模拟,它会针对每个在双孔双渗介质模拟中的每个地质网格产生精确地渗透率和饱和度。
岩相,地质力学和岩石物性建模(基质属性)
通过岩心分析和测井解释,岩相和储层物性可以在井位处得到。并且也有各种的地震属性来反映岩相和地质力学以及油层的物理形成的一些性质。基于井位数据作为基础的约束条件,地震数据作为第二约束条件,通过地质统计学可以建立在3D模型中各种物性的分布模型。非常著名的岩相解释之
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一是通过一系列的TerraTek基础测井的得到的一系列数据。这一系列(岩相)数据可以用于分类力学和油层物理的性质。在每一个系列中都可以定义常数值和进行随机模拟。
油层物性模拟使用的数据包括,测井和地震包括群集相,孔隙度,含水饱和度,渗透率,总有机碳,页岩气含量和杨氏模量,泊松比等。还可以直接模拟Sonic Scanner/ DSI公司(偶极声波图像)产生的参数和使用计算器获得的最终特性参数。
Barnett页岩油藏模拟,生产历史拟合和灵敏度分析
由于Barnett页岩油藏特低渗透及裂缝的存在,Walton等人(2009年)研究了基页岩油藏生产的基本机理并且通过渐近解来估计生产的裂缝的位置。Velasquez(2009)开发了在生产分析中应用拉普拉斯域解(OGIP,Lamda和Omega断裂)。
他们的结果展现出非常有希望的进步,并且在不远的将来有可能获得对生产机制非常清晰的认识。新的发现或许可以指导今后实施纳入储层非均质性和其他各种复杂条件的情况。最近,大家都在使用双孔的模拟器,比如ECLIPSE。ECLIPSE-300模型将Langmuir等温线扩展到多组分模型中,并且考虑立刻吸附和随时间有关的扩散。基质的一部分影响了基质中的一些瞬态行为。
随着工作流,从DFN和岩石物理基质性质(phie,Sw,等)通过随机模拟进行网格粗化后的双孔油藏物性参数可以被油藏模拟器直接使用。随着给的完井配置和生产的控制,生产历史拟合可以确认或者修改油藏模型,特别是裂缝网络的几何形状,裂缝的连通性,和渗透率。与此同时,试验设计的方法可以被用来进行敏感性分析,协助历史拟合的过程,并且来改善油藏描述。此外,全自动化的历史匹配过程可用来在一个迭代循环过程中作为地质模型的变化个油藏数值模拟的纽带。
随着确定的油藏模型的建立,可以进行油藏生产预测,和进行EUR评价。如果已知渗透率随着油藏压力在变化,那么可以预测到渗透率 随着产量的增加在下降。
地质力学模型和压力分析
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FMI解释的因为钻井增加的裂缝和可能的井壁失稳可以被用于决定应力的方向和分布。Sonic Scanner和DSI(偶极子音速图像)数据可以被用来评价岩石构成的力学性质和压力。无线的岩石构成测试方法测试和解释可以被用来进行in-suit压力数据(空隙压力和最小压力)的校准。与此同时,一些地震的数据可以被扩展用来指导建立3D应力场的分布模型。使用Petrel软件,可以建立一个包含断层,裂缝,异常高压, 异常低压,旁压等复杂的地质结构,空隙压力,和压力边界条件的力学地质模型(MEM)。这个模型可以用于进行空隙压力预测,地质力学建模和井壁稳定性分析。地质力学建模软件(比如VISEGE压力分析模拟软件)可以模拟一整套的压力分布,压力敏感的渗透率和孔隙度变化,以及研究高压裂缝延展机理。结合地质力学模型(VISAGE软件)和油藏数值模拟软件(比如ECLIPSE软件)可以进行油藏开发方案的最优化,井壁稳定性的分析,最优化和钻井液密度设计,地层下沉和随着地层亏空造成的损害分析。 井距、水力压裂设计和生产最优化
为了实施最优化,必须控制水力压裂的过程,比如说,水力压裂在哪里造缝,造成的裂缝网络需要的强度,以及怎样来工程实际中来实施。最近,由于基于网络的水力压裂设计技术还不成熟,并且缺少一个非常精确的过程来控制PHF网络的形成以及支撑(就像瞄准了一块体积的地层然后在其中进行高强度的造缝作业)。许多石油公司,服务和研究学会,大学都进行了很多的研究和实验。相信未来将会在技术上出现突破。
与此同时,由于在现有的工具条件下油藏描述得到提高,采用以下这些步骤可是使我们更加接近目标:1)评价油藏特征之间的联系,施工步骤之间的联系,各种scenarios(井的深度,裂缝的等级,压裂液和支撑剂的体积等)以及油藏的生产表现。2)进行油藏数值模拟中的敏感性分析(熟练地记住怎样使用一个油藏模拟器比如说ECLIPSE);3)对未来的设计和施工精确的指导方针。
工作流程的讨论和方案提出
在这个阶段中,一般的工作流程和一些特别的施工步骤将被讨论。
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数据收集
数据清单已经列在表格一中了,为了理解Barnett页岩油藏描述的一些复杂问题,推荐收集所有的可用数据,把数据整合进一个数据库当中,然后在3D可视化的软件包比如说Petrel中显示一些重要的信息。
错误!未找到引用源。
表格 一Barnett页岩气藏建模和模拟数据清单
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。以及通过在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PHF DFN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
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