王建君，李井亮，李 林，馬光春，杜 悅，姜逸明，劉 曉，于銀華

（1.中國石油浙江油田分公司勘探開發(fā)一體化中心，杭州 310023；2.北京藍(lán)海智信能源技術(shù)有限公司，北京100101）

0 引言

太陽—大寨區(qū)塊構(gòu)造上處于川南低陡褶帶敘永復(fù)向斜，區(qū)內(nèi)五峰組底界埋深500～1 500 m，核心建產(chǎn)區(qū)埋深500～2 000 m，五峰組—龍一1亞段優(yōu)質(zhì)頁巖發(fā)育，優(yōu)質(zhì)頁巖段具有厚度相對(duì)較?。?～5 m）、有機(jī)質(zhì)豐度及熱演化程度高（TOC 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.58%～3.21%，Ro為1.99%～3.08%）、含氣性好（質(zhì)量體積為3.30～5.51 m3/t）、儲(chǔ)集性能好（孔隙度為3.98%～5.41%）、脆性礦物含量高（體積分?jǐn)?shù)為51%～75%）和目的層超壓（壓力系數(shù)為1.25～1.62）等特征，是有利的頁巖氣開發(fā)層系。區(qū)內(nèi)地層傾角變化大（2°～40°），太陽背斜核部一般小于10°，斷層以三、四級(jí)斷裂為主，小斷層和離散裂縫非常發(fā)育。在水平井鉆井過程中經(jīng)常鉆遇到0.5～10.0 m斷距的微斷裂，常規(guī)地震解釋較難有效識(shí)別和拾取。相比于深層頁巖儲(chǔ)層，淺層頁巖儲(chǔ)層對(duì)裂縫更加敏感，在鉆井過程中由于地層埋深較淺，這些微小的斷裂或裂縫會(huì)造成較為嚴(yán)重的泥漿漏失，影響鉆井質(zhì)量和鉆完井安全，因此，對(duì)于微小斷層或離散裂縫的準(zhǔn)確描述及級(jí)別劃分可以有效規(guī)避鉆井風(fēng)險(xiǎn)，提高鉆完井質(zhì)量，其意義重大。

對(duì)于次斷層級(jí)別裂縫（sub-seismic fault）的研究由來已久。Marfurt 等［1］提出空間或時(shí)間滑動(dòng)的多時(shí)窗方法估算地震傾角和方位角，為斷裂異常部位的識(shí)別提供了更穩(wěn)健的方法基礎(chǔ)，同時(shí)為構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波、相干振幅梯度等裂縫描述算法提供了更佳的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。Pedersen 等［2］、Randen 等［3］和Van 等［4］均提出螞蟻?zhàn)粉櫵惴?，在傾角、方差等屬性基礎(chǔ)上計(jì)算螞蟻體，該方法在國際上得到廣泛應(yīng)用。孫樂等［5］在烏夏地區(qū)綜合應(yīng)用相干體、方差體等技術(shù)手段檢測(cè)地震反射不連續(xù)性，應(yīng)用螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)進(jìn)行斷裂系統(tǒng)追蹤，取得了很好的效果。程超等［6］在任丘潛山霧迷山組油藏?cái)嗔严到y(tǒng)分析中應(yīng)用螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)取得了良好的效果，認(rèn)為該技術(shù)可以用于本區(qū)剩余油預(yù)測(cè)，并具有較好的推廣價(jià)值。隨著螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)在復(fù)雜斷裂識(shí)別、碳酸鹽巖裂縫研究領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用［7-8］，使得裂縫疊后預(yù)測(cè)技術(shù)在充分利用螞蟻?zhàn)粉檶傩苑矫娴玫搅碎L足發(fā)展，多屬性融合裂縫各向異性研究及其對(duì)油田開發(fā)的影響研究日益深入［9-10］，疊前地震資料螞蟻?zhàn)粉櫦夹g(shù)也得到了充分利用［11］。Hale［12］在研究斷面提取和斷距估算時(shí)提出最大似然屬性（Likelyhood），在增強(qiáng)斷裂地震成像效果的基礎(chǔ)上提高了斷層可識(shí)別的效果；馬德波等［13］利用最大似然屬性進(jìn)行哈拉哈塘地區(qū)熱瓦普區(qū)塊奧陶系走滑斷裂識(shí)別，取得了良好的應(yīng)用效果。王浩等［14］將最大似然法預(yù)測(cè)裂縫與相干法預(yù)測(cè)裂縫進(jìn)行對(duì)比，揭示最大似然法可展示裂縫發(fā)育細(xì)節(jié)，表征中小尺度裂縫，與實(shí)鉆結(jié)果具有更高的吻合度。

疊后裂縫預(yù)測(cè)技術(shù)不斷發(fā)展，但三維裂縫定量提取技術(shù)進(jìn)展卻較為緩慢。本文將介紹基于貝葉斯無監(jiān)督聚類的離散裂縫地震相和基于CT 掃描的三維裂縫提取技術(shù)?；谪惾~斯無監(jiān)督聚類的方法通過對(duì)所觀察的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，使得類內(nèi)差異最小化，類間差異最大化，這種基于模型的聚類（Modelbased Cluster Analysis）與傳統(tǒng)的聚類方法如K-mean等相比，具有評(píng)估模型優(yōu)劣的貝葉斯標(biāo)準(zhǔn)，因此，它不僅可以給出模型參數(shù)化的選擇，而且還可以客觀地給出最優(yōu)的聚類數(shù)。采用逐層掃描裂縫提取技術(shù)，在曲率增強(qiáng)屬性體上沿時(shí)間（或深度）切片自動(dòng)追蹤、提取裂縫；對(duì)提取的裂縫做清理處理，去除非裂縫屬性的噪聲影響，由于每條裂縫均具有拓?fù)鋮?shù)，因此，可通過連通性分析構(gòu)建單井上的裂縫網(wǎng)絡(luò)模型，描述與井相連的裂縫特征、井與井之間的裂縫分布及連接路徑，以期有效指導(dǎo)頁巖氣井的鉆井和壓裂返排。

1 地震幾何屬性計(jì)算及地質(zhì)解譯

圖1 大寨地區(qū)龍馬溪組地震屬性Fig.1 Seismic attributes of Longmaxi Formation in Dazhai area

對(duì)濾波后的地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行地震幾何屬性的計(jì)算，包括地震傾角、非連續(xù)性和曲率屬性。地震傾角屬性［圖1（a）］描述的是地層的地貌和斷裂系統(tǒng)的大尺度不連續(xù)性，非連續(xù)性屬性［圖1（b）］描述的是大尺度的斷裂產(chǎn)生的不連續(xù)性。與地震傾角屬性相比，非連續(xù)性屬性更清晰地定義了斷裂系統(tǒng)，但是不能顯示構(gòu)造地貌特征。在地震傾角屬性平面圖上，斷層和裂縫往往表現(xiàn)為長條形的線狀特征，該特征被保留的是它可被觀察到的長度，但形狀卻無法保留在這一屬性中。為了更好地描述斷層和裂縫在平面上的線狀特征，計(jì)算了曲率屬性。Roberts 定義了用于測(cè)定地層曲率的幾種曲率屬性，其中最大曲率［圖1（c）］對(duì)微斷裂-裂縫系統(tǒng)的線狀特征十分敏感，可用于識(shí)別由于局部構(gòu)造引起的小斷層和裂縫。

2 裂縫地震相

2.1 多屬性無監(jiān)督聚類分析

選用幾何屬性中的地震傾角屬性、非連續(xù)性屬性、最大曲率屬性作為多屬性裂縫地震相分相的輸入數(shù)據(jù)，通過無監(jiān)督貝葉斯聚類分析的方法對(duì)協(xié)方差矩陣的特征值進(jìn)行分解，得到與裂縫相關(guān)的裂縫地震相，并且每一種裂縫地震相均具有清晰的物理和地質(zhì)意義［15］。

假設(shè)每個(gè)單因素屬性［16］為：y1，y2，…，yn，yi∈Rd，即有d個(gè)指標(biāo)（可以認(rèn)為d為所選取主成分的個(gè)數(shù)），n個(gè)觀測(cè)，yi=（yi1，yi2，…，yid）'。一般情況下所有數(shù)據(jù)組成一個(gè)n×d矩陣

式中：y1，y2，…，yn就是利用前d個(gè)主成分計(jì)算的樣本值。

一般情況下，最大可能的聚類數(shù)M憑先驗(yàn)知識(shí)確定，M應(yīng)該盡可能小，以減少計(jì)算的復(fù)雜性。假定先驗(yàn)數(shù)據(jù)可以分成K（2 ≤K≤M）類，第j個(gè)類的數(shù)據(jù)都是服從均值參數(shù)為μj、協(xié)方差矩陣為∑j的多元正態(tài)分布，其密度函數(shù)為

設(shè)Pj為第j個(gè)類在總樣本中的混合比例，0

協(xié)方差矩陣∑j可以分解為∑j=λjDjAjDj'（頻譜解），式（3）中稱為模型體積；Dj是由協(xié)方差矩陣∑j的正交標(biāo)準(zhǔn)特征向量所組成的矩陣，故稱為模型的方向；Aj是一個(gè)對(duì)角矩陣，其對(duì)角線上的元素是與由協(xié)方差距陣∑j的特征根從左上角按照從大到小的順序排列到右下角的對(duì)角矩陣相差一個(gè)常數(shù)的λj倍，所以 |Aj|=1，稱Aj為模型的形狀?；谀Ｐ椭羞@3 個(gè)參數(shù)的變化，可以演變出14 個(gè)模型（表1）。相分析采用了這14 個(gè)模型，選擇最優(yōu)的模型實(shí)際上就是求出對(duì)應(yīng)模型的參數(shù)及對(duì)應(yīng)的貝葉斯信息準(zhǔn)則（Bayesian Information Crite‐rion），并比較貝葉斯信息準(zhǔn)則的大小，找出最大的貝葉斯信息準(zhǔn)則，其對(duì)應(yīng)的模型最優(yōu)。

2.2 太陽—大寨地區(qū)淺層頁巖氣裂縫地震相

應(yīng)用太陽—大寨地區(qū)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行無監(jiān)督裂縫地震相聚類分級(jí)，最終將裂縫地震相分為6 級(jí)。1，2相線性特征明顯，傾角、曲率均較大，相干較小，對(duì)應(yīng)斷層級(jí)別較高，所占比例為17.78%；3，4 相在斷層周圍成片狀分布，對(duì)應(yīng)次一級(jí)別的裂縫，所占比例為37.21%；5 相大面積分布，所占比例為29.60%，是地震尺度下能夠檢測(cè)到的較小級(jí)別的裂縫；6 相傾角、曲率均最小，相干最大，裂縫發(fā)育程度最低，所占比例為15.41%（圖2—3）。

表1 14 種模型的一些特征Table 1 Features of 14 models

整合各種相關(guān)的地質(zhì)屬性來描述斷裂與裂縫的空間分布表明，裂縫地震相能夠增強(qiáng)構(gòu)造線狀特征的變化，進(jìn)一步將地質(zhì)特征與這些線狀變化特征聯(lián)系起來，對(duì)斷裂-裂縫系統(tǒng)的空間發(fā)育程度進(jìn)行很好的量化分級(jí)。

圖2 大寨地區(qū)龍馬溪組裂縫地震相分布Fig.2 Seismic facies of Longmaxi Formation in Dazhai area

圖3 圖3 大寨地區(qū)龍馬溪組最大曲率與地震傾角屬性（a）、非連續(xù)性與地震傾角屬性（b）及非連續(xù)性與最大曲率屬性（c）交會(huì)圖Fig.3 Scatter diagram and histogram of maximum curvature vs.dip（a），discontinuity vs.dip（b）and discontinuity vs.maximum curvature（c）of fracture seismic facies of Longmaxi Formation in Dazhai area

3 離散裂縫網(wǎng)絡(luò)建模

3.1 建模方法

對(duì)目的層進(jìn)行沿層自動(dòng)追蹤，在曲率增強(qiáng)裂縫追蹤通道屬性的基礎(chǔ)上，采用了CT 掃描的方式，將數(shù)據(jù)按照等間隔進(jìn)行沿時(shí)間切片的自動(dòng)追蹤（圖4），獲取連續(xù)的斷裂、裂縫線狀結(jié)構(gòu)。受噪聲及其他非裂縫信息的影響追蹤的線狀結(jié)構(gòu)存在一定的多解性，采用自動(dòng)清理算法，將非裂縫信息去除。第一，對(duì)長度進(jìn)行清理，通過定義長度的門檻值獲取研究區(qū)的裂縫線狀特征；第二，通過對(duì)拾取的線狀特征進(jìn)行單元式管理，沿任意線狀單元的長度與總長度之比小于定義的單段長度百分比門檻值時(shí)進(jìn)行刪除，當(dāng)共享公共點(diǎn)的2 個(gè)連續(xù)線段單元的夾角大于定義的段角度門檻值時(shí)，將沿著該線的點(diǎn)刪除，并將2 個(gè)線段單元的端點(diǎn)進(jìn)行連接；第三，對(duì)并行的2根線狀特征進(jìn)行清理，當(dāng)短裂縫輪廓線與長裂縫輪廓線的比值小于并行長度百分比門檻值時(shí)刪除短裂縫輪廓線，同時(shí)兼顧2 根并行裂縫線狀特征的角度門檻值，它們并行的角度大于定義的門檻值認(rèn)為兩者不平行，否則視為平行并進(jìn)行刪除；第四，定義2 根裂縫線狀特征重疊長度的門檻值，對(duì)大于定義的長度進(jìn)行刪除?；谇謇砗蟮牧芽p線狀特征，通過目的層位的剪切、網(wǎng)格化重構(gòu)的方式建立離散裂縫網(wǎng)絡(luò)（DFN）模型。

圖4 太陽—大寨地區(qū)龍馬溪組增強(qiáng)曲率屬性切片（a）及裂縫沿層自動(dòng)追蹤結(jié)果（b）Fig.4 Enhanced curvature attribute（a）and tracking results（b）of Longmaxi Formation in Taiyang-Dazhai area

3.2 淺層頁巖氣離散裂縫網(wǎng)絡(luò)

通過對(duì)太陽—大寨地區(qū)淺層頁巖氣離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建，統(tǒng)計(jì)該區(qū)的裂縫主要以東西（方位角為80°～100°）、北西（方位角為110°～130°）及南東向?yàn)橹鳎▓D5）；裂縫長度集中在40～400 m（圖6），這部分裂縫占到全區(qū)裂縫的76%。通過對(duì)完鉆水平井鉆遇離散裂縫組數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)表明，在水平段200～400 m 的間隔內(nèi)，水平井會(huì)鉆遇一組離散裂縫。

圖5 太陽—大寨地區(qū)龍馬溪組地層離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型方位分布（a）及等T0 分布（b）Fig.5 Azimuth distribution（a）and time structure distribution（b）of discrete fracture network model of Longmaxi Formation in Taiyang-Dazhai area

圖6 太陽—大寨地區(qū)龍馬溪組離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型方位（a）及長度分布（b）直方圖Fig.6 Histogram of zimuth（a）and length（b）of discrete fracture network model of Longmaxi Formation in Taiyang-Dazhai area

3.3 單井離散裂縫網(wǎng)絡(luò)提取

將裂縫線狀結(jié)構(gòu)從地震屬性中拾取出來，構(gòu)建水平井DFN 模型。根據(jù)搜索深度段（圖7 中軌跡黃色段）、垂向延展深度、搜索半徑搜索種子裂縫，以建立種子裂縫為起始點(diǎn)，通過連通性判斷，將所有與種子裂縫直接或間接連接的裂縫重新組合，建立井上的DFN 模型（圖7）。

圖7 太陽—大寨地區(qū)龍馬溪組種子裂縫（藍(lán)色）（a）及裂縫搜索連通關(guān)系（紅色）（b）示意圖Fig.7 Schematic diagram of horizontal well seed fracture（blue）（a）and horizontal well discrete fracture（red）（b）of Longmaxi Formation in Taiyang-Dazhai area

通過建立單井DFN 模型并進(jìn)行連通性分析，沿井軌跡搜索構(gòu)建單井離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型（圖8），用不同顏色表征單井離散裂縫分布，同時(shí)對(duì)2 口單井中公共部分的裂縫用特殊顏色標(biāo)明（黃色），該組裂縫即溝通2 口單井的裂縫通道。通過讀取連通位置的深度及裂縫方位等信息，再結(jié)合巖石力學(xué)、油藏工程等信息進(jìn)行鉆井泥漿漏失預(yù)測(cè)、壓裂施工及壓后分析，從而實(shí)現(xiàn)多學(xué)科的綜合應(yīng)用［17-18］。

圖8 太陽—大寨地區(qū)龍馬溪組沿水平井軌跡搜索離散裂縫分布（a）、方位（b）、長度（c）統(tǒng)計(jì)Fig.8 Discrete fracture network distribution（a），azimuth（b）and length（c）of Longmaxi Formation in Taiyang-Dazhai area

4 多尺度裂縫模型的動(dòng)態(tài)校正

DFN 模型描述了大尺度的裂縫分布是介于鉆井尺度（如巖心、成像測(cè)井等）與地震解釋斷層間的裂縫模型。由于測(cè)井儲(chǔ)層預(yù)測(cè)類型與不同儲(chǔ)層的發(fā)育情況對(duì)地震裂縫發(fā)育起著標(biāo)定性作用［19-20］，所以測(cè)井綜合研究縮小了井和地震數(shù)據(jù)之間的尺度差距，而研究表明離散裂縫是鉆井過程中最容易引發(fā)泥漿漏失的裂縫［21］。通過在開發(fā)井鉆井過程中的泥漿漏失位置、鉆遇斷層位置、生產(chǎn)井套變位置的數(shù)據(jù)來標(biāo)定離散裂縫的可靠性，是非常有效的質(zhì)量控制方法。通過成像測(cè)井解釋的鉆井誘導(dǎo)縫的方向標(biāo)定泥漿漏失套變位置裂縫的方位信息，再通過多口已完鉆井對(duì)裂縫信息的質(zhì)量控制，進(jìn)一步證明在疊后地震幾何屬性的基礎(chǔ)上確定性提取離散裂縫模型的準(zhǔn)確性、可靠性，對(duì)淺層頁巖氣鉆井地質(zhì)導(dǎo)向、泥漿漏失預(yù)測(cè)有著重要的意義，同時(shí)提高了優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的鉆遇率。

水平井D 和E 在鉆井過程中共計(jì)發(fā)生了7 處泥漿漏失（圖9 中黃的圓球的位置），漏失總量為80.2 m3，漏失主要發(fā)生在龍一11小層及五峰組。通過對(duì)水平井沿井筒軌跡搜索離散裂縫可以看到，泥漿漏失發(fā)生的位置都在離散裂縫發(fā)育區(qū)，從而證明了裂縫預(yù)測(cè)模型的準(zhǔn)確性。

圖9 太陽地區(qū)龍馬溪組泥漿漏失與離散裂縫發(fā)育位置疊合圖Fig.9 Superposition diagram of mud loss and discrete fracture development location of Longmaxi Formation in Taiyang area

鉆井地質(zhì)導(dǎo)向過程中通過鄰井對(duì)比和曲線擬合獲取的斷層信息，可以看到地質(zhì)導(dǎo)向顯示水平井C 的5 組斷層的斷距為0.5～2.6 m（圖10）。鉆遇的5 組斷層信息在離散裂縫網(wǎng)絡(luò)上都有裂縫信息被提取出來，再一次表明依靠地震幾何屬性確定性提取的裂縫可信度高，裂縫發(fā)育位置準(zhǔn)確。

圖10 太陽地區(qū)龍馬溪組水平井地質(zhì)導(dǎo)向小斷層（a）與離散裂縫發(fā)育位置（b）對(duì)比Fig.10 Comparison of horizontal well geological guided small faults（a）and discrete fractures location（b）of Longmaxi Formation in Taiyang area

5 離散裂縫模型在水平井鉆井中的應(yīng)用

5.1 泥漿漏失預(yù)警

（1）鉆前優(yōu)化

通過總結(jié)已完鉆井的地質(zhì)導(dǎo)向裂縫與泥漿漏失位置分布規(guī)律，離散裂縫變得具有可預(yù)測(cè)性；將總結(jié)出的鉆遇裂縫發(fā)育特征、泥漿漏失的發(fā)育特征相結(jié)合，設(shè)計(jì)井軌跡并進(jìn)行鉆前井軌跡優(yōu)化。

（2）鉆中預(yù)警

在即將到達(dá)裂縫發(fā)育位置時(shí)的提前預(yù)警，可降低因小斷層引起的鉆井出層，能夠提前實(shí)施鉆具優(yōu)化及降低泥漿密度等措施，避免漏失發(fā)生。

在鉆F 井時(shí)，根據(jù)D 井與E 井泥漿漏失位置及離散裂縫的連通關(guān)系、多井泥漿漏失規(guī)律的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，把離散裂縫分為3 組，第1 組為平行于最大水平主應(yīng)力方向，最容易活化引發(fā)泥漿漏失的離散裂縫（粉色）；第2 組為與最大水平主應(yīng)力方向夾角小于20°，次一級(jí)引發(fā)泥漿漏失的裂縫；第3 組為與最大水平主應(yīng)力方向夾角大于20°，最不容易引發(fā)泥漿漏失的裂縫。通過鉆前裂縫分組對(duì)泥漿漏失風(fēng)險(xiǎn)位置進(jìn)行提示。F 井鉆井過程中采取了優(yōu)化鉆具、降低泥漿密度等措施，預(yù)測(cè)的位置并未發(fā)生泥漿漏失，但是地質(zhì)導(dǎo)向證實(shí)了預(yù)測(cè)的1，2，3 位置（圖11 中紅色圈位置）處均鉆遇了小斷層，位置4 證實(shí)地層傾角有變化，從而證實(shí)了預(yù)測(cè)的4 個(gè)位置均有天然裂縫發(fā)育。

圖11 太陽地區(qū)龍馬溪組泥漿漏失預(yù)測(cè)（a）與實(shí)鉆地質(zhì)導(dǎo)向位置（b）對(duì)比Fig.11 Comparison of location between mud loss prediction（a）and actual drilled small faults（b）of Longmaxi Formation in Taiyang area

龍馬溪組頁巖離散裂縫的活化是引起鉆井過程中泥漿漏失的主要原因。通過統(tǒng)計(jì)多口井多處泥漿漏失的位置并與裂縫發(fā)育的位置匹配，可以看到泥漿漏失發(fā)育的位置都有離散裂縫發(fā)育且發(fā)育的級(jí)別較高，尤其是淺層頁巖氣中的裂縫在鉆井過程中更容易被活化，從而引發(fā)漏失風(fēng)險(xiǎn)［22-23］。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，太陽—大寨地區(qū)龍馬溪組完鉆井泥漿漏失24處，累計(jì)泥漿漏失353 m3，漏失位置與裂縫發(fā)育位置相對(duì)應(yīng)，漏失位置的水平井軌跡與離散裂縫近垂直，離散裂縫接近平行于最大水平主應(yīng)力方向（表2）。

表2 太陽—大寨地區(qū)龍馬溪組泥漿漏失位置裂縫信息統(tǒng)計(jì)Table 2 Mud loss location and fracture information of Longmaxi Formation in Taiyang-Dazhai area

綜合研究區(qū)的巖石物理力學(xué)參數(shù)、地應(yīng)力分布特征、離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型，計(jì)算了巖體的破裂壓力，并用鉆井?dāng)?shù)據(jù)校正了防止鉆井液漏失的最大泥漿密度分布（圖12），結(jié)果顯示，完整巖體防止泥漿漏失的最小泥漿密度均大于2.5 g/cm3，而裂縫斷裂帶處防止泥漿漏失的最小泥漿密度為1.7～2.0 g/cm3，且隨深度增加而增大。該泥漿漏失密度圖在鉆井工程中與觀測(cè)到的現(xiàn)象具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖12 大寨地區(qū)龍馬溪組泥漿漏失窗口Fig.12 Mud loss window of Longmaxi Formation in Dazhai area

準(zhǔn)確的離散裂縫發(fā)育位置是預(yù)測(cè)泥漿密度窗口的重要輸入數(shù)據(jù)，可確保安全泥漿密度窗口分布的合理、準(zhǔn)確性，能夠從真正意義上指導(dǎo)鉆井。

5.2 指導(dǎo)壓裂施工

裂縫的發(fā)育程度和位置與壓裂完井有很強(qiáng)的相關(guān)性［24］，淺層頁巖氣研究區(qū)目的層儲(chǔ)層薄、儲(chǔ)層物性非均質(zhì)性不強(qiáng)，通過對(duì)壓裂施工參數(shù)與離散裂縫發(fā)育位置、裂縫地震相級(jí)別的對(duì)比研究，表明在離散裂縫不發(fā)育或發(fā)育較弱的區(qū)域，施工壓力高（圖13）、加砂強(qiáng)度低（圖14），反之施工壓力低、加砂強(qiáng)度高［25］。施工過程中造成大量的壓裂液濾失的情況少，說明天然裂縫的發(fā)育對(duì)淺層頁巖氣儲(chǔ)層壓裂改造是有利的?；诹芽p地震相劃分的斷裂-裂縫的強(qiáng)弱與加砂規(guī)模、施工壓力均呈現(xiàn)很好的線性關(guān)系。裂縫地震相3，4 相代表裂縫系統(tǒng)發(fā)育、斷裂-裂縫的級(jí)別較高，表現(xiàn)為加砂強(qiáng)度高、施工壓力低的特點(diǎn)；裂縫地震相5，6 相代表裂縫系統(tǒng)欠發(fā)育或不發(fā)育、斷裂-裂縫級(jí)別低，表現(xiàn)為加砂強(qiáng)度低、施工壓力高的特點(diǎn)。

圖13 太陽地區(qū)龍馬溪組壓裂施工壓力與離散裂縫及裂縫地震相對(duì)比Fig.13 Hydraulic fracturing pump pressure，DFN location and fracture seismic facies distribution of Longmaxi Formation in Taiyang area

圖14 太陽—大寨地區(qū)龍馬溪組加砂強(qiáng)度與裂縫地震相交會(huì)圖Fig.14 Crossplot of proppant strength and seismic facies distribution of Longmaxi Formation in Taiyang-Dazhai area

6 結(jié)論

（1）基于貝葉斯概率模型的無監(jiān)督聚類分析得到的裂縫地震相模型，通過分析每一類裂縫地震相所對(duì)應(yīng)地震屬性的分布特征，再按照斷裂程度對(duì)裂縫地震相進(jìn)行地質(zhì)解釋，使不同的地震相對(duì)應(yīng)不同的斷裂級(jí)別，這樣便可利用不同的地震相及其空間分布對(duì)斷裂-裂縫系統(tǒng)進(jìn)行分級(jí)描述，從而定量描述有效裂縫系統(tǒng)的空間分布各向異性。

（2）基于疊后地震數(shù)據(jù)沿層自動(dòng)追蹤技術(shù)獲取的大尺度裂縫模型，具有可度量的長度和方向，可以構(gòu)成DFN 模型，利用該確定性提取裂縫線狀結(jié)構(gòu)的方法能夠準(zhǔn)確定位裂縫的空間位置。利用該方法在太陽—大寨地區(qū)淺層頁巖氣區(qū)塊水平井鉆進(jìn)過程中斷裂和裂縫發(fā)育位置的預(yù)測(cè)中，17 口水平井鉆遇裂縫預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)92%，證實(shí)了該方法在頁巖中的適用性，從而大大降低了鉆井風(fēng)險(xiǎn)。

（3）淺層頁巖氣開發(fā)中天然裂縫的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)在提高水平井有效儲(chǔ)層鉆遇率及壓裂施工改造等方面均起了關(guān)鍵作用，減少了水平井鉆井過程由于小斷層和裂縫造成的鉆井出層問題。在壓裂施工過程中裂縫相級(jí)別越高，系統(tǒng)壓力越低，施工壓力跨度越大，加砂強(qiáng)度越高。