黃浩勇, 范 宇, 曾 波, 趙圣賢, 常 程

(1.中國(guó)石油西南油氣田公司，成都 610017； 2.頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)與開(kāi)采四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610051)

四川盆地南部地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖氣資源量豐富，具有大面積、低豐度連續(xù)分布特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)潛力巨大[1]。但頁(yè)巖以納米級(jí)孔隙和納達(dá)西級(jí)別滲透率為主[2-3]，無(wú)自然產(chǎn)能，屬于典型“人造氣藏”；必須采用水平井和大規(guī)模體積壓裂技術(shù)[4—6]，才能實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣商業(yè)化開(kāi)發(fā)。

長(zhǎng)寧-威遠(yuǎn)國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣示范區(qū)的長(zhǎng)寧區(qū)塊是中國(guó)主要頁(yè)巖氣產(chǎn)區(qū)之一，具有儲(chǔ)層品質(zhì)優(yōu)、物性好、保持條件好等特點(diǎn)；經(jīng)過(guò)不懈探索和持續(xù)攻關(guān)，井均單井預(yù)估最終可采儲(chǔ)量(EUR)由早期的0.53×108m3提高到1.21×108m3，提高了128%[7-8]，但是在進(jìn)一步提高單井產(chǎn)量和采收率方面仍然面臨著挑戰(zhàn)[9]。主要表現(xiàn)為：①部署設(shè)計(jì)難度大：不同地質(zhì)工程條件下，合理井距優(yōu)化難度大；不同天然裂縫和地應(yīng)力方向下，井軌跡方向優(yōu)化難度大；②提高優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率難度大：局部微幅構(gòu)造、斷裂發(fā)育，地層傾角變化大，井眼軌跡預(yù)調(diào)整和多次入靶難度大；③精細(xì)設(shè)計(jì)難度大：地應(yīng)力、巖石力學(xué)屬性、天然裂縫分布非均性強(qiáng)[10]；常規(guī)模擬方法無(wú)法充分考慮實(shí)際地質(zhì)和工程參數(shù)的非均質(zhì)性，定量刻畫(huà)和對(duì)比分析壓后裂縫形態(tài)；④產(chǎn)能維護(hù)難度大：氣井初期產(chǎn)能高、遞減快，缺乏復(fù)雜縫網(wǎng)剖分技術(shù)，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)產(chǎn)能難度大；氣井動(dòng)態(tài)生產(chǎn)規(guī)律復(fù)雜[11]，合理生產(chǎn)制度確定難度大。

2011年，Cipolla等[12]首次針對(duì)非常規(guī)儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)的挑戰(zhàn)提出了“從地震至模擬”一體化工作流，無(wú)縫整合了從地震數(shù)據(jù)解釋至產(chǎn)能模擬的全過(guò)程研究方法。2012年，Gupta等[13]采用地質(zhì)工程一體化研究方法，綜合考慮儲(chǔ)層、地質(zhì)力學(xué)、天然裂縫等因素，研究了多井組水力壓裂后三維地應(yīng)力場(chǎng)的變化。2013年，Cohen等[14]、Phatak等[15]利用一體化研究方法對(duì)Marcellus的支撐劑、液量、排量，泵序等壓裂施工參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。2014年，Ramanathan等[16]在加拿大蒙特尼，利用地質(zhì)工程一體化方法開(kāi)展了完井方案的優(yōu)化。2015年Matteo等[17]對(duì)Eagle Ford頁(yè)巖氣開(kāi)展了一體化研究，對(duì)重復(fù)壓裂、加密井井距等方面進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。2015年，吳奇等[18]在中國(guó)首先提出了“品質(zhì)三角形”，以及基于此的針對(duì)中國(guó)南方海相頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的地質(zhì)-工程一體化實(shí)施的技術(shù)路線(xiàn)。2017年，胡文瑞[19]針對(duì)低品質(zhì)油氣資源，詳細(xì)地闡述了地質(zhì)工程一體化的基本概念、核心內(nèi)涵、適用領(lǐng)域，提出了地質(zhì)工程一體化是實(shí)現(xiàn)低品位資源高效開(kāi)發(fā)的必由之路。隨后，文獻(xiàn)[20-27]分別在中石油西南油氣田、浙江油氣田、塔里木油氣田、新疆油氣田、大港油氣田，以及中石化涪陵頁(yè)巖氣田等區(qū)塊廣泛應(yīng)用地質(zhì)工程一體化思路或方法，實(shí)現(xiàn)了頁(yè)巖油氣等低品質(zhì)資源的規(guī)模效益開(kāi)發(fā)。2018年，吳奇等[28]針對(duì)地質(zhì)工程一體化應(yīng)用中的問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)闡述。目前，非常規(guī)儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)的學(xué)者，以及殼牌、BP(英國(guó)石油公司)、斯倫貝謝、貝克休斯等公司都提出并使用了地質(zhì)工程一體化方法開(kāi)展了相關(guān)研究，主要包括精細(xì)儲(chǔ)層描述，基于儲(chǔ)層和完井質(zhì)量的水力壓裂設(shè)計(jì)和縫網(wǎng)模擬，以及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)擬合和預(yù)測(cè)[29-33]。因此，為了應(yīng)對(duì)長(zhǎng)寧地區(qū)開(kāi)發(fā)挑戰(zhàn)，必須引入地質(zhì)-工程一體化理念，利用地質(zhì)工程一體化構(gòu)建三維地質(zhì)工程一體化模型[18]，打造“透明”頁(yè)巖氣藏，有力支撐部署、設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)，提高頁(yè)巖氣儲(chǔ)層規(guī)模開(kāi)發(fā)效益。

本文針對(duì)長(zhǎng)寧頁(yè)巖區(qū)塊地質(zhì)特點(diǎn)和面臨的難點(diǎn)，開(kāi)展了長(zhǎng)寧區(qū)塊頁(yè)巖氣水平井組地質(zhì)工程一體化研究?；谝惑w化研究思路、軟硬件平臺(tái)以及研究團(tuán)隊(duì)，建立了從地質(zhì)建模到產(chǎn)能模擬無(wú)縫銜接的一體化研究工作流，形成了地質(zhì)建模、地質(zhì)力學(xué)建模、壓裂模擬和氣藏模擬等4 個(gè)專(zhuān)業(yè)方向的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。運(yùn)用該技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展應(yīng)用，建立同時(shí)具有地質(zhì)和工程屬性的一體化三維模型；精細(xì)模擬水力裂縫形態(tài)和預(yù)測(cè)氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)規(guī)律，以期實(shí)現(xiàn)三維空間的開(kāi)發(fā)技術(shù)政策優(yōu)化、井位部署、鉆井設(shè)計(jì)、壓裂設(shè)計(jì)、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，提高單井產(chǎn)量和采收率。

1 地質(zhì)工程一體化研究思路

1.1 研究主體思路

中國(guó)石油在川南頁(yè)巖氣勘探開(kāi)實(shí)踐中，已探索出了適應(yīng)中國(guó)不同地質(zhì)條件、不同地表環(huán)境、不同工程特征，以氣藏研究為中心，多學(xué)科多信息相融合的研究模式；并針對(duì)其開(kāi)發(fā)特點(diǎn)，提出了地質(zhì)工程一體化的技術(shù)路線(xiàn)，如圖1所示。

在頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)實(shí)施過(guò)程中，地質(zhì)工程一體化研究的技術(shù)路線(xiàn)主要分為四個(gè)部分。第一步：地質(zhì)建模?；趨^(qū)域三維地震數(shù)據(jù)、導(dǎo)眼井或水平評(píng)價(jià)井的錄井、測(cè)井等數(shù)據(jù)，利用井震結(jié)合的方法開(kāi)展區(qū)域和平臺(tái)的精細(xì)小層劃分，建立三維地質(zhì)構(gòu)造模型、三維地質(zhì)屬性模型和天然裂縫模型，最終得到區(qū)塊和平臺(tái)的儲(chǔ)層品質(zhì)模型。第二步：地質(zhì)力學(xué)建模?；谌S精細(xì)地質(zhì)模型，以單井巖石力學(xué)剖面為約束，采用三維有限元模擬方法，實(shí)現(xiàn)全區(qū)和平臺(tái)三維地應(yīng)力場(chǎng)的精細(xì)刻畫(huà)，最終形成區(qū)塊和平臺(tái)的三維鉆井品質(zhì)和完井品質(zhì)模型。第三步：壓裂模擬?；谌S地質(zhì)模型和三維地質(zhì)力學(xué)模型，以微地震和壓裂施工數(shù)據(jù)為約束，利用復(fù)雜裂縫模擬技術(shù)，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)井和單井人工裂縫的精細(xì)模擬，最終有效提高頁(yè)巖氣水平井體積壓裂縫網(wǎng)的復(fù)雜程度和儲(chǔ)層改造體積。第四步：產(chǎn)能模擬。基于壓裂縫網(wǎng)模型，應(yīng)用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格剖分技術(shù)和多尺度流動(dòng)耦合差分求解技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了頁(yè)巖氣多段壓裂水平井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)模擬，最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制度優(yōu)化和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)精確預(yù)測(cè)，開(kāi)發(fā)效果不斷提升。

圖1 地質(zhì)工程一體化研究技術(shù)路線(xiàn)Fig.1 Geo-engineering integration research technical route

1.2 研究基礎(chǔ)

目前各專(zhuān)業(yè)融合深度不夠，要提升地質(zhì)工程一體化水平，必須打造一體化團(tuán)隊(duì)、實(shí)施一體化管理、建立一體化平臺(tái)，打破“技術(shù)條塊分割、管理接力進(jìn)行”的模式，真正實(shí)現(xiàn)地質(zhì)與工程的“換位思考、無(wú)縫銜接”[18]。

1.2.1 一體化團(tuán)隊(duì)

具有一體化理念、心態(tài)開(kāi)放、思維寬闊、溝通有力、交互式工作的多學(xué)科研究和管理團(tuán)隊(duì)。

1.2.2 一體化管理

構(gòu)建協(xié)同作戰(zhàn)的管理構(gòu)架，制定協(xié)同化、統(tǒng)一化的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)跨部門(mén)、跨單位的高效協(xié)同工作(圖2)。

1.2.3 一體化平臺(tái)

以多學(xué)科數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，具有整合性和兼容性的軟件平臺(tái)和工作流程，實(shí)現(xiàn)多專(zhuān)業(yè)融合，數(shù)據(jù)和成果共享。

圖2 地質(zhì)工程一體化管理框架Fig.2 Management framework of geo-engineering integration

2 面臨的主要難點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)

2.1 面臨的主要難點(diǎn)

頁(yè)巖氣地質(zhì)工程一體化研究過(guò)程中在地質(zhì)建模、地質(zhì)力學(xué)建模、壓裂模擬和產(chǎn)能模擬等四個(gè)方面都面臨了一些與常規(guī)氣藏不同的難點(diǎn)，亟需解決。

2.1.1 地質(zhì)建模面臨的難點(diǎn)

地震分辨率難以達(dá)到頁(yè)巖氣小層評(píng)價(jià)的要求，建產(chǎn)工區(qū)評(píng)價(jià)井密度低，常規(guī)“地震+評(píng)價(jià)井”建模方法，難以實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣全區(qū)及平臺(tái)模型的精細(xì)刻畫(huà)；天然裂縫發(fā)育非均質(zhì)性強(qiáng)，受控因素復(fù)雜，常規(guī)裂縫預(yù)測(cè)方法難以準(zhǔn)確表征不同尺度裂縫產(chǎn)狀、形態(tài)。

2.1.2 地質(zhì)力學(xué)建模面臨的難點(diǎn)

孔隙壓力預(yù)測(cè)難度大：垂向上具有多套壓力系統(tǒng)，缺乏標(biāo)定數(shù)據(jù)；常規(guī)方法難以精確描述孔隙壓力平面分布規(guī)律；強(qiáng)改造、高熱演化和過(guò)成熟的龍馬溪組海相頁(yè)巖具有非常復(fù)雜的孔隙壓力超壓機(jī)理，且頁(yè)巖孔隙壓力難易直接測(cè)量，導(dǎo)致孔隙壓力預(yù)測(cè)困難。

地應(yīng)力精細(xì)描述難度大：受川南地區(qū)復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及地質(zhì)演化影響，區(qū)域地應(yīng)力分布異常復(fù)雜；同時(shí)垂向上層理發(fā)育，巖石非均質(zhì)性強(qiáng)，進(jìn)一步增加了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和測(cè)井解釋的難度，增大了地質(zhì)力學(xué)建模的復(fù)雜性；常規(guī)方法不能考慮地表起伏、斷層、天然裂縫對(duì)地應(yīng)力場(chǎng)的影響。

2.1.3 壓裂模擬面臨的難點(diǎn)

常規(guī)的體積壓裂模擬方法考慮因素不足：常規(guī)壓裂模擬通常只建立縱向剖面模型，不能考慮巖石與地應(yīng)力的各向異性以及地層傾角；無(wú)法考慮復(fù)雜的天然裂縫形態(tài)、應(yīng)力陰影對(duì)水力裂縫的影響；通常只能模擬單井/單段的壓裂，不能模擬頁(yè)巖氣平臺(tái)井工廠(chǎng)化作業(yè)的過(guò)程。

受地應(yīng)力剖面影響和復(fù)雜機(jī)理影響，常規(guī)壓裂模擬后裂縫形態(tài)差異大；實(shí)際施工完成后，僅能通過(guò)微地震監(jiān)測(cè)得到的大致尺寸對(duì)水力裂縫模型進(jìn)行簡(jiǎn)單的校正，模型擬合的方法簡(jiǎn)單，手段少，精度低。

頁(yè)巖氣儲(chǔ)層體積壓裂效果定量評(píng)估難：由于天然裂縫系統(tǒng)的存在，微地震監(jiān)測(cè)結(jié)果經(jīng)常表現(xiàn)出較為復(fù)雜的特征，也對(duì)有效改造體積的評(píng)估提出了挑戰(zhàn)。同時(shí)，由于頁(yè)巖氣井生產(chǎn)效果是工程和地質(zhì)參數(shù)的深度融合，利用常規(guī)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析方法很難得到明顯的影響規(guī)律，所以需要在壓裂模擬的基礎(chǔ)上，深度挖掘不同工程參數(shù)的影響規(guī)律，并根據(jù)取得的認(rèn)識(shí)對(duì)后續(xù)井的壓裂參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

2.1.4 頁(yè)巖氣數(shù)值模擬的難點(diǎn)

水力縫網(wǎng)幾何形態(tài)復(fù)雜，常規(guī)網(wǎng)格剖分技術(shù)難以準(zhǔn)確表征縫網(wǎng)特征；頁(yè)巖氣具有跨尺度流動(dòng)特征，同時(shí)構(gòu)建不同尺度的三維網(wǎng)格并開(kāi)展流動(dòng)模擬存在較大難度；水平井多段壓裂縫網(wǎng)模型網(wǎng)格數(shù)量巨大(單井模型網(wǎng)格大于20×104個(gè))，裂縫網(wǎng)格尺寸較小(小于2 m)，模擬運(yùn)算的收斂性面臨較大挑戰(zhàn)。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 三維地質(zhì)建模技術(shù)

①井震結(jié)合精細(xì)構(gòu)造建模技術(shù)：?jiǎn)尉畼?gòu)造信息(例如成像測(cè)井構(gòu)造傾角信息和真地層厚度(TST)域小層精細(xì)對(duì)比構(gòu)造信息等)與地震解釋層面相結(jié)合，建立精細(xì)三維構(gòu)造模型；②井震結(jié)合的屬性建模技術(shù)：在巖心分析資料、特殊測(cè)井資料及地震屬性(反演或其他屬性)指導(dǎo)下通過(guò)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法建立反映儲(chǔ)層品質(zhì)的屬性模型，如總有機(jī)碳(TOC)、孔隙度、飽和度、含氣量等；③基于多尺度信息的裂縫建模技術(shù)：充分利用成像測(cè)井資料、微地震檢測(cè)資料和地震屬性，進(jìn)行從單井、井周邊到區(qū)塊的裂縫分析與預(yù)測(cè)并建立三維裂縫模型。

2.2.2 地質(zhì)力學(xué)建模技術(shù)

以三維地質(zhì)模型為基礎(chǔ)，根據(jù)井位部署、鉆井、完井和壓裂等不同問(wèn)題分別建立單平臺(tái)、區(qū)塊、全氣田等不同尺度的有限元模型，并確定合理的網(wǎng)格劃分尺寸。設(shè)置由地震解釋的孔隙壓力和巖石力學(xué)屬性參數(shù)，以及地質(zhì)力學(xué)模擬模型的外擴(kuò)邊界。以單井地應(yīng)力預(yù)測(cè)結(jié)果為約束，開(kāi)展三維有限元數(shù)值模擬，反復(fù)迭代求解，并最終確定復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造下應(yīng)力場(chǎng)的展布。

2.2.3 水力裂縫模擬技術(shù)

采用斯倫貝謝軟件平臺(tái)的復(fù)雜縫網(wǎng)模型(UFM)，利用該模型可以直接調(diào)用三維地質(zhì)模型(包括天然裂縫模型)、三維地質(zhì)力學(xué)模型、考慮三維空間的井眼軌跡、壓裂工程數(shù)據(jù)，建立三維壓裂模擬模型；此外，該模型基于TerraTek實(shí)驗(yàn)室大型水力壓裂物模實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定了水力裂縫與天然裂縫的相互作用判定模型；基于邊界元理論考慮了應(yīng)力陰影對(duì)裂縫同步擴(kuò)展的影響。因此，當(dāng)導(dǎo)入已完成的地質(zhì)和地質(zhì)力學(xué)模型，即可開(kāi)展單井和平臺(tái)井的體積壓裂模擬，能夠充分考慮儲(chǔ)層非均質(zhì)性、復(fù)雜天然裂縫、應(yīng)力陰影、地應(yīng)力的各向異性和非均質(zhì)性的影響。壓裂模擬完成后，可以根據(jù)微地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、停泵壓力、壓裂施工曲線(xiàn)等現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，開(kāi)展水力裂縫擬合校正和精細(xì)刻畫(huà)，得到更加逼近真實(shí)的裂縫形態(tài)。

2.2.4 數(shù)值模擬技術(shù)

首先，從審計(jì)數(shù)據(jù)的采集而言，由于隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”、云計(jì)算的廣泛應(yīng)用，企業(yè)的主要業(yè)務(wù)大都通過(guò)信息系統(tǒng)操作得以實(shí)現(xiàn)，因此各業(yè)務(wù)的信息系統(tǒng)中積累了大量的日常管理數(shù)據(jù)，并以此形成了企業(yè)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)源，具有高度的真實(shí)性和實(shí)效性，也就成為了審計(jì)數(shù)據(jù)采集的源泉。

①非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格剖分技術(shù)：能夠直接將模擬出的水力裂縫及天然裂縫的復(fù)雜縫網(wǎng)系統(tǒng)用于建立非結(jié)構(gòu)生產(chǎn)網(wǎng)格模型，采用非常細(xì)小的網(wǎng)格描述水力縫網(wǎng)形態(tài)，并根據(jù)水力縫網(wǎng)內(nèi)支撐劑分布和導(dǎo)流能力自動(dòng)計(jì)算網(wǎng)格滲透率，為壓后油藏?cái)?shù)值模擬研究提供模型基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)水力壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)多相流動(dòng)模擬，形成從壓裂到生產(chǎn)的數(shù)據(jù)無(wú)縫對(duì)接，建立從完井壓裂設(shè)計(jì)到生產(chǎn)模擬的優(yōu)化工作流程；②多尺度流動(dòng)耦合技術(shù)：能夠同時(shí)對(duì)不同流動(dòng)方程開(kāi)展數(shù)值差分求解，模擬過(guò)程更加趨近頁(yè)巖氣的真實(shí)流動(dòng)特征；③巨型稀疏矩陣求解法(AMG-CPR)：能夠?qū)崿F(xiàn)CPU千核并行計(jì)算，可在短時(shí)間內(nèi)完成千萬(wàn)級(jí)網(wǎng)格的模擬計(jì)算，計(jì)算效率大幅提升，利于對(duì)不確定參數(shù)進(jìn)行敏感性分析和校正。

3 應(yīng)用實(shí)例

針對(duì)長(zhǎng)寧地區(qū)A平臺(tái)，開(kāi)展了地質(zhì)工程一體化研究，完成了A平臺(tái)的三維地質(zhì)精細(xì)模型、三維地質(zhì)力學(xué)模型的精細(xì)刻畫(huà)，實(shí)現(xiàn)了水力裂縫的定量描述，并在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)地分析了A-5井體積壓裂改造效果，預(yù)測(cè)了該井的最終可采儲(chǔ)量。

3.1 平臺(tái)概況

長(zhǎng)寧A平臺(tái)地處四川省宜賓市珙縣。平臺(tái)共6口井，巷道間距400 m；上半支4口井，A-1、A-3、A-4井水平段長(zhǎng)1 400 m，A-2井1 445 m；下半支2口井，A-5、A-6井水平段長(zhǎng)1 500 m。A平臺(tái)動(dòng)靜態(tài)資料豐富，其中A-1井、A-2井和A-5井開(kāi)展了微地震監(jiān)測(cè)，滿(mǎn)足平臺(tái)精細(xì)建模要求。

3.2 地應(yīng)力建模

利用地質(zhì)工程一體化中的地質(zhì)力學(xué)建模技術(shù)，可以得到長(zhǎng)寧A平臺(tái)三維地質(zhì)力學(xué)模型，包括三維孔隙壓力模型、三維巖石力學(xué)屬性模型、三維地應(yīng)力模型。三維孔隙壓力模型圖可以清晰展示孔隙壓力的平面分布，優(yōu)選有利區(qū)，包括楊氏模量、泊松比、脆性指數(shù)、單軸抗壓強(qiáng)度、單軸抗拉強(qiáng)度、內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角等模型，通過(guò)綜合分析三維巖石力學(xué)屬性模型可以確定工程甜點(diǎn)區(qū)，優(yōu)化井位部署。從長(zhǎng)寧A平臺(tái)龍一11小層楊氏模量和脆性指數(shù)平面分布圖上，可以清晰看出工程甜點(diǎn)分布的平面非均勻分布，其中脆性指數(shù)較高的地區(qū)體積壓裂容易形成復(fù)雜縫網(wǎng)；同時(shí)，長(zhǎng)寧A平臺(tái)三維地應(yīng)力模型顯示，龍一11小層為走滑斷層地應(yīng)力狀態(tài)，即最大水平地應(yīng)力>上覆巖層壓力>最小水平地應(yīng)力；受天然裂縫的影響，A平臺(tái)地應(yīng)力在平面分布上非均質(zhì)性強(qiáng)，水平應(yīng)力差較大在6～18 MPa之間，如圖3至圖5所示，為精細(xì)壓裂設(shè)計(jì)提供了數(shù)據(jù)支撐。

圖3 龍一11小層楊氏模量平面分布Fig.3 Plane distribution of Young's modulus of zone1of S1l1

圖4 龍小層脆性指數(shù)平面分布Fig.4 Plane distribution of brittleness index of zone1of S1l1

圖5 龍小層水平應(yīng)力差分布Fig.5 Plane distribution of in-situ horizontal stress difference of zone1of S1l1

3.3 壓裂模擬結(jié)果

利用地質(zhì)工程一體化中的壓裂模擬技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)寧A-5井水力裂縫的精細(xì)刻畫(huà)和定量評(píng)估，得到了長(zhǎng)寧A-5井18段水力裂縫在三維空間的展布形態(tài)的分布規(guī)律，如圖6所示。

圖6 長(zhǎng)寧A-5井水力裂縫的精細(xì)刻畫(huà)模型Fig.6 Fine model for hydraulic fractures of well A-5

圖7 長(zhǎng)寧A-5井水力縫長(zhǎng)與支撐縫長(zhǎng)分布Fig.7 Distribution of length and width of hydraulic fractures of well A-5

根據(jù)研究結(jié)果可以得到長(zhǎng)寧A-5井多種參數(shù)，包括支撐劑、裂縫導(dǎo)流能力、裂縫寬度、加砂濃度等分布特征，同時(shí)還可以統(tǒng)計(jì)得到水力縫網(wǎng)參數(shù)，水力縫長(zhǎng)：14～460 m，平均227 m；支撐縫長(zhǎng)：3～380 m，平均171 m(圖7)；水力縫高：10～94 m，平均48 m；支撐縫高：0.8～82 m，平均31 m；水力縫寬：0.11～35 mm，平均17 mm；支撐縫寬：0.01～14 mm，平均2 mm；導(dǎo)流能力：0.01～718 mD·m，平均140 mD·m；凈壓力：6～26 MPa，平均13 MPa。

從圖7看出，A-5井全井53 簇裂縫全部起裂，但水力縫長(zhǎng)200 m以下有22 簇，占比41 %，其中有4 簇縫長(zhǎng)不到100 m；支撐劑鋪置上，縫長(zhǎng)方向上有砂鋪置的裂縫占比75.3 %，縫高方向上有砂鋪置的裂縫占比64.6 %；主體裂縫導(dǎo)流能力在200 mD·m以下，占比達(dá)77 %，其中100 mD·m以下占比47%，具體如圖8所示。通過(guò)精細(xì)水力壓裂模擬，可以進(jìn)一步支撐產(chǎn)能擬合精度的提高。

圖8 長(zhǎng)寧A-5井裂縫導(dǎo)流能力分布Fig.8 Distribution of fracture conductivity of well A-5

3.4 壓裂模擬結(jié)果

利用地質(zhì)工程一體化中的產(chǎn)能模擬技術(shù)，可以通過(guò)對(duì)6項(xiàng)不確定參數(shù)(裂縫導(dǎo)流系數(shù)、等溫吸附曲線(xiàn)、擴(kuò)散系數(shù)、裂縫含水飽和度、基質(zhì)毛管壓力、裂縫毛管壓力)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)調(diào)整，獲得了較好的擬合效果。最終實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)寧A-5井日產(chǎn)氣量擬合程度>98%(圖9)；井口壓力擬合程度>80%；產(chǎn)液趨勢(shì)擬合程度>75%；累產(chǎn)液量擬合程度>90%。

利用擬合后模型，進(jìn)行對(duì)生產(chǎn)20年后的地層壓力和EUR進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果如圖10、圖11所示。通過(guò)對(duì)比不同生產(chǎn)制度下的累積產(chǎn)氣量可以發(fā)現(xiàn)，在投產(chǎn)初期開(kāi)展控壓生產(chǎn)，可實(shí)現(xiàn)日產(chǎn)氣10 萬(wàn)方，穩(wěn)產(chǎn)13個(gè)月，最終累計(jì)產(chǎn)氣量1.25×108m3，比目前的EUR提高21%。

圖10 長(zhǎng)寧A-5井預(yù)測(cè)期末地層壓力分布(2038年)Fig.10 Pore pressure predicted on the 2038 of well A-5

圖11 長(zhǎng)寧A-5井歷史擬合后累產(chǎn)氣量預(yù)測(cè)曲線(xiàn)(2038年)Fig.11 Cumulative production curves predicted by history match of well A-5 (2038 year)

4 結(jié)論

(1)基于一體化平臺(tái)、一體化團(tuán)隊(duì)和一體化的管理，建立了地質(zhì)工程一體化研究思路，為提高低品位資源的儲(chǔ)量動(dòng)用率和氣藏采收率奠定了基礎(chǔ)。

(2)利用地質(zhì)工程一體化研究技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)平臺(tái)內(nèi)地質(zhì)和工程甜點(diǎn)區(qū)的精細(xì)刻畫(huà)，非均質(zhì)三維地應(yīng)力場(chǎng)的空間展布，為平臺(tái)井部署和壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)提供支撐。

(3)基于微地震監(jiān)測(cè)和壓裂施工數(shù)據(jù)，通過(guò)地質(zhì)工程一體化壓裂模擬，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)寧A-5井復(fù)雜水力裂縫精細(xì)刻畫(huà)，定量描述了每簇凈壓力、支撐劑分布、裂縫形態(tài)和導(dǎo)流能力的定量描述，為壓裂效果評(píng)估和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供堅(jiān)實(shí)的依據(jù)。

(4)依托于地質(zhì)工程一體化的多學(xué)科綜合研究，通過(guò)非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格模擬技術(shù)可以將復(fù)雜縫網(wǎng)與產(chǎn)能模擬無(wú)縫銜接起來(lái)，提高了產(chǎn)能預(yù)測(cè)的精度，能夠?yàn)樯a(chǎn)動(dòng)態(tài)的科學(xué)預(yù)測(cè)和開(kāi)發(fā)技術(shù)政策的優(yōu)化提供了依據(jù)。