頁巖氣藏綜合地質(zhì)建模技術(shù)

龍勝祥 張永慶 李菊紅 孫志宇 商曉飛 戴 城

1.中國石化頁巖油氣勘探開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2. 中國石化石油勘探開發(fā)研究院 3. Paradigm Technology（Beijing） Co. Ltd.

0 引言

我國的頁巖氣開發(fā)雖起步較晚，但發(fā)展十分迅速，大量的評(píng)價(jià)研究工作對(duì)頁巖氣藏地質(zhì)建模提出了迫切的需求。從國內(nèi)外有限的頁巖氣藏地質(zhì)建模方面的文獻(xiàn)來看，成果多集中在建立儲(chǔ)層基質(zhì)模型[1-2]、天然裂縫模型[3-5]和水力壓裂縫模型[6-7]這3個(gè)方面。在頁巖基質(zhì)參數(shù)模型建立方面，國外學(xué)者主要采用傳統(tǒng)的隨機(jī)建模方法，通過對(duì)頁巖巖相的描述與分類，利用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，建立了脆性礦物含量、總有機(jī)碳含量（TOC）、物性、含氣量等地質(zhì)模型[8-10]。在國內(nèi)，喬輝等[11]基于水平井地質(zhì)信息的解析，建立頁巖氣藏精細(xì)構(gòu)造模型；石浩[12]針對(duì)涪陵頁巖氣田的一個(gè)小工區(qū)運(yùn)用序貫高斯隨機(jī)模擬方法建立頁巖含氣目的層段滲透率模型、孔隙度模型、含水飽和度模型和密度模型等基本模型；鄭海橋和陳義才[13]利用Petrel軟件建立了焦石壩龍馬溪組下段頁巖的構(gòu)造模型、巖相模型和屬性模型；馬成龍等[14]應(yīng)用序貫指示模擬和序貫高斯模擬方法，在威遠(yuǎn)地區(qū)威202H2平臺(tái)井區(qū)分別建立了相模型和各重要屬性參數(shù)模型。針對(duì)頁巖儲(chǔ)層的天然裂縫模擬，學(xué)者多采用地震屬性分析進(jìn)行裂縫預(yù)測(cè)，結(jié)合裂縫描述的研究成果，對(duì)裂縫進(jìn)行確定性或隨機(jī)性模擬[15-19]。對(duì)人工壓裂縫的模擬，目前更多采用的是有限元（FEM）[20]、邊界元（BEM）等多種數(shù)值模擬方法進(jìn)行人工壓裂縫的走勢(shì)模擬[21-23]。在進(jìn)行人工壓裂縫模擬時(shí)多假設(shè)頁巖地層均質(zhì)或不考慮天然裂縫存在，以及壓裂縫展布形態(tài)為井眼兩側(cè)對(duì)稱的雙翼平面縫[24-25]。水力壓裂縫的展布受頁巖本身性質(zhì)的影響較大，包括巖石物理性質(zhì)和天然裂縫分布[26-28]。

總體來看，前人建立的頁巖氣藏地質(zhì)模型多數(shù)是基質(zhì)部分的地質(zhì)模型，而且采用的建模方法多數(shù)是常規(guī)油氣藏的建模思路和技術(shù)。然而，頁巖氣藏既是烴源巖也是儲(chǔ)層，在許多方面都具有獨(dú)特性。為了進(jìn)一步提高建模成果的質(zhì)量和可對(duì)比性，筆者以某一工區(qū)為例，建立了綜合地質(zhì)模型，并提出了頁巖氣藏地質(zhì)建模技術(shù)流程。此次模型的建立重在探討頁巖氣藏地質(zhì)建模的一些關(guān)鍵性問題和值得注意的環(huán)節(jié)，以期為地質(zhì)工作者建立頁巖氣藏地質(zhì)模型提供有意義的借鑒。

1 面臨的挑戰(zhàn)

與常規(guī)油氣藏相比，頁巖氣藏的地質(zhì)特征、頁巖氣的賦存和滲流均有差異，從而使得頁巖氣藏的地質(zhì)建模有其特殊性。具體表現(xiàn)在以下4個(gè)方面：①由于僅有早期評(píng)價(jià)井有導(dǎo)眼井鉆穿目的層，因此目的層下部至少底部井控程度很低，給小層劃分與對(duì)比、層序地層模型建立帶來較大困難；②頁巖氣藏需要建立的基質(zhì)參數(shù)模型比較多，除包括常規(guī)的儲(chǔ)層孔隙度、滲透率等外，還包括礦物組分、脆性指數(shù)、有機(jī)地化指標(biāo)（TOC、Ro等）、地應(yīng)力及壓力等；③頁巖中天然裂縫具有多種成因類型，且存在多個(gè)尺度，大裂縫的延伸長度達(dá)10 m以上，但微小裂縫的延伸長度僅微米級(jí)。對(duì)于不同尺度天然裂縫進(jìn)行表征和建模的難度很大；④不同礦物組成、地應(yīng)力、壓力及壓裂工藝，加之天然裂縫的干擾和影響，導(dǎo)致人工壓裂縫分布形式多樣、導(dǎo)流能力不同，從而極大增加了人工壓裂縫建模的難度，且人工壓裂縫模型與基質(zhì)屬性模型、天然裂縫模型的耦合也是難題。

2 技術(shù)流程

2013年開始，隨著我國開始規(guī)模開發(fā)頁巖氣，筆者根據(jù)開發(fā)評(píng)價(jià)的需要，探索了頁巖氣藏地質(zhì)建模技術(shù)流程。

針對(duì)頁巖氣藏地質(zhì)建模內(nèi)容多且相互間存在復(fù)雜關(guān)系的情況，本次建模工作主要采取逐級(jí)疊加建模的思路與技術(shù)流程：①以鉆井小層劃分與對(duì)比數(shù)據(jù)、地震資料構(gòu)造精細(xì)解釋成果為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建立頁巖氣藏構(gòu)造模型和小層發(fā)育模型，形成構(gòu)造框架模型；②基于構(gòu)造框架模型，由采樣地質(zhì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)及其解釋成果、地震疊前疊后資料預(yù)測(cè)成果，建立基質(zhì)屬性模型，屬性參數(shù)包括厚度、有機(jī)地化指標(biāo)（TOC、Ro等）、孔隙度、滲透率、含氣量和脆性指數(shù)等；③在巖心和野外剖面描述建立的裂縫分布特征認(rèn)識(shí)指導(dǎo)下，依據(jù)測(cè)井裂縫解釋和多尺度、多方法地震斷層與裂縫預(yù)測(cè)成果，建立天然裂縫分布及裂縫屬性模型；④在前面屬性模型（特別是脆性指數(shù)模型）和天然裂縫模型約束下，依據(jù)微地震資料解釋成果，結(jié)合壓裂工藝分析得到的人工壓裂縫分布概念模型，建立人工壓裂縫分布模型；⑤將前述4類模型進(jìn)行逐級(jí)融合疊加，特別是天然裂縫模型與人工壓裂縫模型疊加，并與基質(zhì)屬性模型融合，形成頁巖氣藏?cái)?shù)值模擬所需的綜合地質(zhì)模型。

3 模型的建立

3.1 網(wǎng)格劃分

本次地質(zhì)建模工區(qū)面積約100 km2。建模目的層為五峰組—龍馬溪組一段，特別是其下部優(yōu)質(zhì)頁巖段在橫向上穩(wěn)定發(fā)育，厚度為40 m左右。因此，設(shè)定平面網(wǎng)格步長為50 m×50 m，縱向網(wǎng)格步長為1 m，模型網(wǎng)格總節(jié)點(diǎn)數(shù)約1 600 000，可滿足儲(chǔ)層表征精度。

3.2 構(gòu)造模型和小層發(fā)育模型

構(gòu)造模型反映了頁巖氣藏基本的空間格架，是后續(xù)儲(chǔ)層參數(shù)建模的前提。在精細(xì)可靠的構(gòu)造模型基礎(chǔ)上模擬得到的頁巖儲(chǔ)層屬性分布才更加接近客觀實(shí)際。

將構(gòu)造解釋和小層劃分成果結(jié)合起來建立區(qū)域的構(gòu)造模型。由于本區(qū)地震解釋中，目的層頂?shù)捉缑娣瓷涮卣髑宄?，解釋成果可靠性高，同時(shí)海相沉積目的層及其內(nèi)部小層發(fā)育穩(wěn)定，橫向變化小，故本次主要以三維地震解釋頁巖氣層段頂面和底面深度域構(gòu)造圖、斷層解釋結(jié)果（包括延伸方向與長度、斷面傾向與傾角、斷距等參數(shù)）為基本數(shù)據(jù)，鉆井頂?shù)酌娣謱訑?shù)據(jù)為硬控制數(shù)據(jù)，建立構(gòu)造模型（圖1）。經(jīng)未參與建模的鉆井資料驗(yàn)證，所建立模型中各小層深度數(shù)據(jù)與鉆井得到的各小層深度數(shù)據(jù)的誤差絕對(duì)值介于1.0～3.0 m。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)測(cè)錄井資料，在前期分層數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，進(jìn)行井間對(duì)比，與巖心、地震等資料相互印證，特別是開展水平井小層劃分且與構(gòu)造展布趨勢(shì)進(jìn)行印證，修正分層數(shù)據(jù)，最后利用各井的層面井點(diǎn)深度數(shù)據(jù)，將各小層單元經(jīng)過井間對(duì)比后連接起來并進(jìn)行井斜校正，同時(shí)綜合地震構(gòu)造趨勢(shì)面解釋成果，采用趨勢(shì)面分析法構(gòu)建頁巖氣藏小層發(fā)育模型（圖2），由下往上依次為①～⑨號(hào)小層，其中①號(hào)、②號(hào)小層屬于五峰組，③～⑨號(hào)小層屬于龍馬溪組。

圖1 建模工區(qū)構(gòu)造模型圖

圖2 建模工區(qū)小層剖面圖

3.3 儲(chǔ)層屬性模型

地質(zhì)特征參數(shù)的確定，一方面依賴于實(shí)測(cè)或解釋數(shù)據(jù)，另一方面也依賴于地質(zhì)認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。本次建模為了降低地質(zhì)模型的不確定性，利用確定性信息來限定隨機(jī)建模過程。對(duì)井間未知區(qū)進(jìn)行參數(shù)分布預(yù)測(cè)，除了考慮常規(guī)因素（如距離、局部分布規(guī)律等）外，還通過調(diào)整控制點(diǎn)的權(quán)重插值來考慮巖相對(duì)屬性分布的影響。本次共構(gòu)建了整個(gè)富有機(jī)質(zhì)頁巖段厚度、孔隙度、含氣飽和度、TOC、硅質(zhì)含量及脆性指數(shù)等6個(gè)屬性模型。

首先依據(jù)測(cè)井解釋成果，建立每口井的一維柱狀剖面；根據(jù)研究需要輸入基本參數(shù)，包括頁巖層段厚度、孔隙度、含氣飽和度、TOC、硅質(zhì)含量、脆性指數(shù)等參數(shù)；通過對(duì)測(cè)井解釋各屬性值的頻率分布、均值、方差關(guān)系等進(jìn)行分析，確定其空間分布格局以及相關(guān)關(guān)系。應(yīng)用隨機(jī)建模方法分別建立了上述6個(gè)屬性地質(zhì)模型，但為了降低所建地質(zhì)模型的不確定性，盡可能應(yīng)用確定性信息來限定隨機(jī)建模過程，并對(duì)井間未知區(qū)的屬性參數(shù)，在分布規(guī)律指導(dǎo)下，依據(jù)儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)單元控制作用，通過控制點(diǎn)插值權(quán)重調(diào)整來進(jìn)行插值。所有這些手段保證了模型符合地質(zhì)規(guī)律，具有較好的可靠性?；诘刭|(zhì)模型預(yù)測(cè)，頁巖儲(chǔ)層6個(gè)屬性參數(shù)總體特點(diǎn)為：縱向分層差異性大，下部相對(duì)更好；平面差異不大，北部局部較好（圖3）。通過屬性模型的建立，總體上把控了研究區(qū)頁巖儲(chǔ)層格架體地質(zhì)特征的空間分布。

圖3 建模工區(qū)富有機(jī)質(zhì)頁巖段屬性模型圖

3.4 天然裂縫模型

在構(gòu)造模型的基礎(chǔ)上，綜合地震自動(dòng)斷裂提?。ê喎QAFE）屬性、構(gòu)造曲率、應(yīng)變體積膨脹資料，并結(jié)合地質(zhì)認(rèn)識(shí)與實(shí)鉆漏失區(qū)、壓力異常區(qū)、產(chǎn)量下降區(qū)認(rèn)識(shí)，建立天然裂縫（此次建模僅考慮構(gòu)造裂縫）模型。

綜合地質(zhì)研究表明，本研究區(qū)構(gòu)造成因裂縫在頁巖儲(chǔ)層裂縫中占主導(dǎo)地位。限于地震識(shí)別精度，分頻相干、分頻曲率、AFE屬性及螞蟻體檢測(cè)可分辨的斷層或斷裂破碎帶（距斷層2.0 km范圍內(nèi)）、大曲率構(gòu)造轉(zhuǎn)折帶為潛在的天然裂縫發(fā)育區(qū)。優(yōu)選50 Hz分頻，近道曲率可以有效識(shí)別斷層和小斷裂（大裂縫）及其發(fā)育規(guī)模，而遠(yuǎn)道曲率則更反映小裂縫的發(fā)育情況。

將頁巖儲(chǔ)層原型模型作為初始模型，可為裂縫模擬提供所需的各項(xiàng)參數(shù)（如構(gòu)造曲率、巖石相、頁巖儲(chǔ)層屬性等）和約束條件，確保裂縫展布預(yù)測(cè)能夠與頁巖氣藏地質(zhì)條件相吻合?；诿嫦?qū)ο蟮碾S機(jī)建模方法（Object-based Modeling）根據(jù)應(yīng)力不同逐個(gè)生成各組裂縫片，建立天然裂縫的離散裂縫網(wǎng)絡(luò)（簡稱DFN）模型。每組裂縫有位置、形態(tài)、厚度、曲率以及所附帶的基質(zhì)塊等一系列屬性，這些屬性的確定是依據(jù)已經(jīng)存在的限定或者一些已經(jīng)存在的先驗(yàn)關(guān)系隨機(jī)生成。每組裂縫片具有一些共性，并成批生成；通常每一個(gè)裂縫片是隨機(jī)定位的，但也要滿足一定的組群特征。

綜合地震AFE屬性、斷裂/曲率變化、頁巖屬性非均質(zhì)性等資料數(shù)據(jù)，以巖石力學(xué)參數(shù)為依據(jù)，應(yīng)用構(gòu)造應(yīng)力場模擬法，模擬出頁巖地質(zhì)體的應(yīng)變量（如體積膨脹）和斷層帶附近頁巖儲(chǔ)層可能的破裂程度及其產(chǎn)狀，用定量的三維連續(xù)參數(shù)場來表征離散的構(gòu)造裂縫（圖4）。研究區(qū)斷層附近天然裂縫的主要特征為：①裂縫與鄰近邊界斷層均形成于統(tǒng)一的地應(yīng)力場，力學(xué)性質(zhì)近似，在斷層附近發(fā)育的裂縫中總有一組裂縫走向與斷層走向一致，且在小斷層附近裂縫密度會(huì)加大；②構(gòu)造部位控制了裂縫發(fā)育密度和規(guī)模，頁巖非均質(zhì)性通常抑制了共軛剪切縫中的一組（北西向），而留下另一組主要裂縫（北東向），即在非均質(zhì)性較強(qiáng)的區(qū)帶主要產(chǎn)生一組與地應(yīng)力方向斜交的剪切縫，只有在非均質(zhì)性較弱的區(qū)帶才能同時(shí)發(fā)育兩組共軛剪切縫；③與最大主壓應(yīng)力方向近平行分布的裂縫呈拉張狀態(tài)，連通性較好，孔隙度、滲透率較高，與最大主壓應(yīng)力方向近垂直分布的裂縫呈擠壓狀態(tài)，連通性較差，孔隙度、滲透率較低，而與最大主壓應(yīng)力方向斜交分布的裂縫孔滲性介于前兩者之間。

圖4 建模工區(qū)天然裂縫疊加人工壓裂縫模型圖

通過三維空間錯(cuò)綜復(fù)雜的裂縫網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建裂縫模型，使每組裂縫網(wǎng)絡(luò)由大量具有不同形狀、尺寸、方位及開度等屬性的裂縫片所組成，由此實(shí)現(xiàn)了對(duì)裂縫系統(tǒng)幾何形態(tài)和分布的有效細(xì)致描述，近似模擬出由實(shí)際斷層控制的裂縫體系，對(duì)于基質(zhì)則用與裂縫片有連通關(guān)系的孔滲空間來描述。

3.5 人工壓裂縫模型

人工壓裂縫是指頁巖氣層在水平井分段大型壓裂所產(chǎn)生的裂縫。由于水平井基本是平行斷裂及高角度構(gòu)造裂縫帶鉆進(jìn)的，故人工壓裂縫基本與高角度構(gòu)造裂縫垂直或大角度斜交，其延伸可能受到天然裂縫干擾，但總體影響不大。人工壓裂縫特別是其主裂縫張開幅度較大，且有支撐劑支撐，故其長期保持很高的導(dǎo)流能力，在頁巖氣生產(chǎn)中扮演高速通道作用。因此，人工壓裂縫建模是頁巖氣地質(zhì)建模的核心和關(guān)鍵。

3.5.1 人工壓裂縫展布模式

在人工壓裂縫建模中，人工壓裂縫展布模式的建立是關(guān)鍵一步，又是最難一步。劉洪等[29]認(rèn)為，在幾種壓裂方式中，改進(jìn)拉鏈?zhǔn)綁毫芽梢栽黾訅毫芽p復(fù)雜程度。尹叢彬等[30]提出，影響裂縫擴(kuò)展的因素主要包括地應(yīng)力差、簇間距、天然裂縫屬性、凈壓力等。研究區(qū)主體天然裂縫不發(fā)育，故可依據(jù)地應(yīng)力特征、壓裂工藝等進(jìn)行推斷。筆者統(tǒng)計(jì)了建模工區(qū)及鄰區(qū)9口井的地層應(yīng)力差異系數(shù)，發(fā)現(xiàn)主要分布于0.11～0.25之間，按照Rickman等[31]提出的應(yīng)力差異系數(shù)與裂縫形態(tài)關(guān)系，判斷該壓力差異系數(shù)下地層易形成“主裂縫＋分支裂縫”的復(fù)雜裂縫；在本區(qū)壓裂中，采用減阻水造復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)縫、膠液造主縫，也有利于形成“主裂縫＋分支裂縫”。同時(shí)，通過微地震監(jiān)測(cè)與G函數(shù)診斷，也確定本區(qū)裂縫模式為“主裂縫＋分支裂縫”。

3.5.2 人工壓裂縫參數(shù)擬合分析

由FMI成像測(cè)井解釋分析得到最大主應(yīng)力方位主要為近EW向，而鉆井水平段方位基本上為NS向，可以推測(cè)壓裂產(chǎn)生的人工壓裂縫整體為近東西方向，與水平段的夾角介于70°～90°。通過相關(guān)井的計(jì)算，頁巖儲(chǔ)層底板與①號(hào)小層的應(yīng)力差為8.8 MPa，而中部⑤號(hào)小層與⑥號(hào)小層的應(yīng)力差為2.3 MPa，使得壓裂時(shí)人工壓裂縫向下、向上延伸均遇到較大阻力，故判斷人工壓裂縫主要在①～⑤號(hào)小層中延伸，即得人工壓裂縫縫高低于40 m。

對(duì)人工壓裂縫參數(shù)進(jìn)行擬合分析，以某井第9段壓裂為例，根據(jù)測(cè)井及巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)資料確定頁巖地層基本參數(shù)。在裂縫模擬過程中首先應(yīng)用測(cè)試壓裂與主壓裂G函數(shù)分析方法，通過G函數(shù)一階導(dǎo)數(shù)曲線的波動(dòng)程度判斷裂縫的復(fù)雜程度；然后通過階梯降排量分析方法，獲得近井筒裂縫彎曲摩阻，判斷近井筒多裂縫擴(kuò)展情況以設(shè)定地層濾失系數(shù)；在這些認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，結(jié)合微地震監(jiān)測(cè)和凈壓力擬合結(jié)果，根據(jù)實(shí)際泵注參數(shù)與應(yīng)力剖面，定量計(jì)算改造體積與網(wǎng)絡(luò)主裂縫、次級(jí)裂縫的體積等參數(shù)。對(duì)三簇射孔進(jìn)行模擬，假設(shè)每簇射孔形成一條主裂縫，施工液量為1 700 m3，加砂量為60 m3，施工排量為12 m3/min，得到壓后裂縫參數(shù)（表1）。

表1 某井第9段人工壓裂縫參數(shù)表

3.5.3 人工壓裂縫模型

基于前述人工壓裂縫展布模式、裂縫長度與高度、裂縫體積等參數(shù)的分析結(jié)果，利用研究區(qū)內(nèi)某平臺(tái)3口水平井的微地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)建立頁巖儲(chǔ)層人工壓裂縫模型。

本次采用SKUA軟件平臺(tái)，對(duì)微地震事件數(shù)、震源參數(shù)（振幅、頻率、相位等）、壓裂參數(shù)（排量、階段液量、階段砂量、砂比、施工壓力等）隨時(shí)間的變化規(guī)律進(jìn)行模擬研究，評(píng)估壓裂監(jiān)測(cè)結(jié)果，識(shí)別出裂縫高度及長度、裂縫體生長區(qū)域與對(duì)稱性等特性。頁巖氣藏壓裂后基于微地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行衍生裂縫的模擬分為以下5個(gè)步驟：①加載水力壓裂區(qū)域的微地震事件數(shù)據(jù)，標(biāo)定出壓裂縫位置，構(gòu)建各壓裂段三維微地震云圖（圖5-a）；②根據(jù)微地震事件點(diǎn)發(fā)生的時(shí)間，合并空間數(shù)據(jù)，確定主裂縫的空間及幾何參數(shù)約束條件，模擬可能的裂縫破裂路徑（圖5-b）；③在微地震事件有效分布空間范圍內(nèi)，小尺度網(wǎng)格化描述微地震事件點(diǎn)集的密度分布及裂縫發(fā)育程度（圖5-c）；④在頁巖氣藏地質(zhì)原型模型背景下，以微地震事件點(diǎn)為依據(jù)，計(jì)算水力壓裂過程中主裂縫發(fā)生位置及展布方向（含方位、傾角），模擬形態(tài)特征（圖5-d）；⑤采用DFN建模方法，構(gòu)建壓后裂縫網(wǎng)絡(luò)模型，并計(jì)算壓裂縫分布面積和改造體積（圖5-e）。

圖5 頁巖儲(chǔ)層人工壓裂縫模型建立示意圖

3.6 綜合地質(zhì)模型

以某平臺(tái)為例，1號(hào)井（水平段1 500 m，射孔壓裂22段）、2號(hào)井（水平段1 300 m，射孔壓裂17段）、3號(hào)井（水平段1 300 m，射孔壓裂17段）的水平段基本都是在①或②或③號(hào)小層中穿越，三口井人工壓裂縫控制面積平均約3 km2。

本次采取“構(gòu)造和小層發(fā)育模型＋儲(chǔ)層屬性模型＋天然裂縫模型＋人工壓裂縫模型”逐級(jí)疊加方法，建立了綜合地質(zhì)模型，如圖6所示。

圖6 某平臺(tái)綜合地質(zhì)模型圖

4 模型的應(yīng)用

設(shè)定模型原始地層壓力為38.2 MPa，地層溫度為81 ℃、蘭氏壓力為6 MPa，蘭氏體積為2.1～3.6 m3/t、吸附氣與游離氣含量之比為2∶3、初始含氣飽和度介于52%～68%。然后進(jìn)行了氣井歷史擬合。

本次歷史擬合主要擬合1、2、3號(hào)井在定地面產(chǎn)液量生產(chǎn)時(shí)的井底壓力，歷史擬合時(shí)間從2015年4月16日—11月26日。主要調(diào)整參數(shù)為雙孔雙滲模型中的滲透率，其中人工壓裂縫滲透率經(jīng)過等效處理到相應(yīng)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上，其值介于10×10-3～100×10-3mD；基質(zhì)滲透率則介于0.03×10-3～0.30×10-3mD。如圖7所示，3口井的擬合結(jié)果均較好，最大相對(duì)誤差為3.3%。

以歷史擬合所獲得的地質(zhì)模型、流體模型為基礎(chǔ)，進(jìn)行生產(chǎn)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)時(shí)間為30年，初期以產(chǎn)氣量6×104m3/d降壓穩(wěn)定生產(chǎn)，到井底壓力下降至7.5 MPa時(shí)開始遞減生產(chǎn)。根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果可知，1號(hào)井穩(wěn)產(chǎn)期為1 194 d，30年末累計(jì)產(chǎn)氣量為1.53×108m3；2號(hào)井穩(wěn)產(chǎn)期為871 d，30年末累計(jì)產(chǎn)氣量為1.15×108m3；3號(hào)井穩(wěn)產(chǎn)期為942 d，30年末累計(jì)產(chǎn)氣量為1.36×108m3（圖 8）。

5 結(jié)論與展望

1）與常規(guī)油氣藏相比，頁巖氣藏地質(zhì)建模更為復(fù)雜，主要表現(xiàn)在小層劃分與對(duì)比困難、基質(zhì)參數(shù)多且存在相互約束關(guān)系、天然裂縫成因和尺度多樣以及天然裂縫干擾和影響下人工壓裂縫分布復(fù)雜。針對(duì)頁巖氣藏特殊性，形成了適用于頁巖氣藏的綜合地質(zhì)建模流程。

2）建立了4類模型，分別是頁巖氣藏構(gòu)造和小層發(fā)育模型、多種基質(zhì)屬性參數(shù)模型、多尺度天然裂縫模型和天然裂縫模型約束下的人工壓裂縫模型。天然裂縫模型實(shí)現(xiàn)了對(duì)裂縫系統(tǒng)幾何形態(tài)和分布的有效細(xì)致描述；人工裂縫模型能較好地體現(xiàn)人工裂縫分布狀況及壓裂改造體積。不同模型進(jìn)行逐級(jí)融合疊加，形成頁巖氣藏綜合地質(zhì)模型。

3）所建立的構(gòu)造模型埋深誤差介于1.0～3.0 m，綜合地質(zhì)模型應(yīng)用于3口井生產(chǎn)歷史擬合，誤差在3.3%以內(nèi)，證實(shí)模型較可靠。

頁巖氣地質(zhì)建模具有較多特殊性，除基質(zhì)模型包含TOC、礦物組成、脆性指數(shù)、地應(yīng)力、可壓系數(shù)等特殊屬性外，天然裂縫特別是人工壓裂縫模型極為重要，裂縫建模的方法還在進(jìn)一步探索之中。我國頁巖氣地質(zhì)建模工作剛起步，下一步除了繼續(xù)研究特殊基質(zhì)屬性、天然裂縫和人工壓裂縫建模技術(shù)外，還應(yīng)開展各種模型的融合疊加和模型檢驗(yàn)方法，并研究形成頁巖氣地質(zhì)建模技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，提高頁巖氣藏地質(zhì)建模工作的質(zhì)量。

圖7 某平臺(tái)3口井生產(chǎn)史擬合圖

圖8 某平臺(tái)3口井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)圖