中國(guó)南方海相復(fù)雜山地頁(yè)巖氣儲(chǔ)層甜點(diǎn)綜合評(píng)價(jià)技術(shù)研究

周從業(yè)

中國(guó)石油化工股份有限公司江漢油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院 湖北 武漢 430400

中國(guó)南方海相復(fù)雜山地頁(yè)巖氣是指位于中國(guó)南部沿海地區(qū)的復(fù)雜山地地質(zhì)構(gòu)造中，通過(guò)水平鉆井和水平壓裂等技術(shù)手段進(jìn)行開(kāi)采的頁(yè)巖氣資源。南方海相復(fù)雜山地地區(qū)的頁(yè)巖氣資源主要分布在四川盆地、重慶市、貴州省、廣西壯族自治區(qū)等地。這些地區(qū)的頁(yè)巖氣儲(chǔ)層主要由泥巖和石英巖組成，具有較高的含氣量和豐富的有機(jī)質(zhì)資源。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，中國(guó)南方海相復(fù)雜山地頁(yè)巖氣已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣勘探和開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)地區(qū)之一。但是，由于該地區(qū)地質(zhì)條件較為復(fù)雜，頁(yè)巖氣開(kāi)采難度相對(duì)較大，有必要開(kāi)展中國(guó)南方海相復(fù)雜山地頁(yè)巖氣儲(chǔ)層甜點(diǎn)綜合評(píng)價(jià)技術(shù)研究。

1 山地頁(yè)巖氣儲(chǔ)層甜點(diǎn)選區(qū)評(píng)價(jià)參數(shù)

山地頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的評(píng)價(jià)參數(shù)可以分為地質(zhì)條件參數(shù)和工程條件參數(shù)2種類型。在地質(zhì)條件參數(shù)方面，頁(yè)巖氣儲(chǔ)層中的有機(jī)質(zhì)含量是影響儲(chǔ)層產(chǎn)氣能力的關(guān)鍵因素之一，通常以干基有機(jī)碳含量（TOC）作為指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，儲(chǔ)層厚度是影響頁(yè)巖氣產(chǎn)出的重要參數(shù)，通常以頁(yè)巖層的有效厚度進(jìn)行評(píng)價(jià)，頁(yè)巖氣儲(chǔ)層通常具有較低的孔隙度和滲透率，但這些參數(shù)對(duì)儲(chǔ)層的產(chǎn)氣能力具有重要影響，頁(yè)巖氣儲(chǔ)層中的孔隙結(jié)構(gòu)主要包括微孔隙、孔隙和裂隙等，對(duì)儲(chǔ)層的產(chǎn)氣能力顯著的影響。在工程條件參數(shù)方面，山地地區(qū)的地質(zhì)條件復(fù)雜，需要選擇適合的鉆井和壓裂技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)有效的頁(yè)巖氣開(kāi)采，水平井的長(zhǎng)度、傾角和方位等參數(shù)對(duì)儲(chǔ)層產(chǎn)氣能力和產(chǎn)量具有重要的影響，壓裂參數(shù)包括壓裂液配方、壓裂壓力、壓裂次數(shù)等，對(duì)頁(yè)巖氣開(kāi)采效果具有重要的影響，生產(chǎn)井的位置、數(shù)量和產(chǎn)量等參數(shù)對(duì)頁(yè)巖氣開(kāi)采的效果和經(jīng)濟(jì)效益具有重要的影響。

2 山地頁(yè)巖氣儲(chǔ)層識(shí)別與表征

山地頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的識(shí)別可以通過(guò)五個(gè)方面進(jìn)行：①地質(zhì)條件識(shí)別，通過(guò)地震、地質(zhì)、測(cè)井等手段，確定山地地區(qū)的構(gòu)造特征、巖性、厚度等地質(zhì)條件，識(shí)別出可能存在頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的地區(qū)；②有機(jī)質(zhì)含量識(shí)別，通過(guò)巖心分析、地震反演、地球化學(xué)等手段，確定儲(chǔ)層中的有機(jī)質(zhì)含量，判斷其是否具有產(chǎn)氣潛力；③孔隙度和滲透率識(shí)別，通過(guò)測(cè)井和巖心分析等手段，確定儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率，判斷其是否具備產(chǎn)氣能力；④孔隙結(jié)構(gòu)識(shí)別，通過(guò)掃描電子顯微鏡、氣體吸附等手段，確定儲(chǔ)層中的孔隙結(jié)構(gòu)，判斷其是否有利于氣體的吸附和儲(chǔ)存；⑤工程條件識(shí)別，通過(guò)鉆井、壓裂等工程技術(shù)的應(yīng)用，確定山地地區(qū)的工程條件，包括水平井的設(shè)計(jì)、壓裂液的選擇和壓裂參數(shù)的確定等，為后續(xù)的開(kāi)采工作提供技術(shù)支持。

3 山地頁(yè)巖氣儲(chǔ)層甜點(diǎn)預(yù)測(cè)方法

3.1 儲(chǔ)層地質(zhì)體三維空間構(gòu)架與表征技術(shù)

山地頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的甜點(diǎn)預(yù)測(cè)方法中，層速度建模是一項(xiàng)重要的技術(shù)手段之一。層速度建模是指利用地震勘探數(shù)據(jù)，對(duì)地下巖層的速度分布進(jìn)行建模，以便于對(duì)巖層結(jié)構(gòu)和地質(zhì)特征的識(shí)別和分析。在進(jìn)行層速度建模的過(guò)程中，采集地震勘探數(shù)據(jù)，包括地震反射波數(shù)據(jù)和地震記錄剖面數(shù)據(jù)等，對(duì)采集到的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括反射波處理、剖面糾偏、噪聲抑制等，以獲得清晰的地震圖像，利用地震數(shù)據(jù)分析軟件，對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，確定巖層速度的分布情況，構(gòu)建速度模型，將速度模型與地質(zhì)模型相結(jié)合，利用地震成像技術(shù)對(duì)地下巖層進(jìn)行建模，獲得巖層結(jié)構(gòu)和地質(zhì)特征的分布圖像。

山地頁(yè)巖氣儲(chǔ)層甜點(diǎn)預(yù)測(cè)方法中的構(gòu)造精細(xì)解釋是指利用高分辨率的地震勘探數(shù)據(jù)，對(duì)儲(chǔ)層所處構(gòu)造的細(xì)節(jié)特征進(jìn)行深入解釋和分析，以便于精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)甜點(diǎn)區(qū)域的位置和范圍。在進(jìn)行構(gòu)造精細(xì)解釋的過(guò)程中，采集高分辨率的地震勘探數(shù)據(jù)，包括高密度的地震觀測(cè)點(diǎn)、高頻率的地震波等，以獲得高質(zhì)量的地震數(shù)據(jù)，對(duì)采集到的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括去噪、剖面糾偏、反射波分析等，以獲得清晰的地震圖像，利用地震解釋軟件，對(duì)地震圖像進(jìn)行解釋和分析，識(shí)別和刻畫(huà)出構(gòu)造的各種特征，如斷層、褶皺、巖性變化等，將構(gòu)造模型和地質(zhì)模型相結(jié)合，構(gòu)建出高分辨率的三維模型，用于預(yù)測(cè)儲(chǔ)層甜點(diǎn)區(qū)域的位置和范圍。

山地頁(yè)巖氣儲(chǔ)層甜點(diǎn)預(yù)測(cè)方法中的儲(chǔ)層地質(zhì)建模是指通過(guò)對(duì)儲(chǔ)層地質(zhì)特征的分析和建模，對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行精細(xì)的預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)，儲(chǔ)層地質(zhì)建模是儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和開(kāi)發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，在進(jìn)行儲(chǔ)層地質(zhì)建模的過(guò)程中，采集地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)，包括地質(zhì)鉆探、測(cè)井、巖心分析等，以獲取地質(zhì)資料。在儲(chǔ)層地質(zhì)建模方面，對(duì)采集到的地質(zhì)資料進(jìn)行解釋，包括地層劃分、巖性描述、巖相刻畫(huà)、構(gòu)造解析等，以獲得儲(chǔ)層地質(zhì)特征的準(zhǔn)確描述和定量參數(shù)，將解釋得到的地質(zhì)特征數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)值建模等處理，建立儲(chǔ)層地質(zhì)模型，包括地層厚度、巖性、孔隙度、滲透率等參數(shù)的空間分布模型，將建立的地質(zhì)模型與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性和可靠性。

3.2 儲(chǔ)層屬性反演與儲(chǔ)層裂縫、流體壓力預(yù)測(cè)方法

疊前同步AVO反演是山地頁(yè)巖氣儲(chǔ)層甜點(diǎn)預(yù)測(cè)方法中的一種地震反演方法，用于識(shí)別巖石的彈性屬性，從而預(yù)測(cè)儲(chǔ)層的位置和范圍，該方法結(jié)合了疊前同步和AVO（amplitude versus offset）技術(shù)，具有較高的精度和可靠性。在疊前同步AVO反演方面，對(duì)采集到的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、反射時(shí)差校正、頻率域變換等預(yù)處理，以減小噪聲和改善數(shù)據(jù)質(zhì)量，采用疊前同步技術(shù)，將地震數(shù)據(jù)的反射子波在時(shí)間軸上對(duì)齊，使得不同位置的地震記錄具有一致的時(shí)間特征，有利于后續(xù)的反演計(jì)算，對(duì)同步后的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行振幅偏移（AVO）分析，計(jì)算不同偏移角度下的地震振幅變化，以獲得巖石的P波和S波速度以及巖石密度等彈性參數(shù)，采用巖石物理學(xué)反演方法，將AVO分析得到的地震振幅變化轉(zhuǎn)化為巖石彈性參數(shù)，反演出儲(chǔ)層的彈性參數(shù)分布，將反演得到的儲(chǔ)層彈性參數(shù)分布與實(shí)測(cè)資料進(jìn)行對(duì)比，評(píng)價(jià)模型的可靠性和準(zhǔn)確性。

山地頁(yè)巖氣儲(chǔ)層甜點(diǎn)預(yù)測(cè)方法中的儲(chǔ)層屬性預(yù)測(cè)主要是利用地震、地質(zhì)、地球物理等多種數(shù)據(jù)信息，通過(guò)數(shù)學(xué)模型和計(jì)算方法，預(yù)測(cè)儲(chǔ)層的物性屬性，如孔隙度、滲透率、巖石密度等，從而揭示儲(chǔ)層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和物性分布特征，為儲(chǔ)層勘探和開(kāi)發(fā)提供技術(shù)支持和科學(xué)依據(jù)。在儲(chǔ)層屬性預(yù)測(cè)方面，收集地震數(shù)據(jù)、地質(zhì)信息和地球物理數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理和解釋，如數(shù)據(jù)校正、去噪、濾波、疊前處理等，使其適合進(jìn)行儲(chǔ)層屬性預(yù)測(cè)，利用特征提取技術(shù)，提取地震、地質(zhì)和地球物理數(shù)據(jù)中與儲(chǔ)層屬性相關(guān)的特征信息，如振幅、相位、頻率、斜率、曲率等，構(gòu)建屬性預(yù)測(cè)模型的輸入數(shù)據(jù)集，采用機(jī)器學(xué)習(xí)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法，構(gòu)建儲(chǔ)層屬性預(yù)測(cè)模型，建立輸入特征與儲(chǔ)層屬性之間的關(guān)系，進(jìn)行儲(chǔ)層屬性預(yù)測(cè)，通過(guò)交叉驗(yàn)證、誤差分析等方法，對(duì)儲(chǔ)層屬性預(yù)測(cè)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)和優(yōu)化，提高預(yù)測(cè)精度和可靠性，將預(yù)測(cè)得到的儲(chǔ)層屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋和分析，得出儲(chǔ)層內(nèi)部物性分布特征和空間變化規(guī)律，為儲(chǔ)層的勘探和開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

山地頁(yè)巖氣儲(chǔ)層甜點(diǎn)預(yù)測(cè)方法中的儲(chǔ)層天然裂縫預(yù)測(cè)，主要是利用地震、地質(zhì)、地球物理等多種數(shù)據(jù)信息，通過(guò)數(shù)學(xué)模型和計(jì)算方法，預(yù)測(cè)儲(chǔ)層中的天然裂縫分布和性質(zhì)，為儲(chǔ)層勘探和開(kāi)發(fā)提供技術(shù)支持和科學(xué)依據(jù)。在儲(chǔ)層天然裂縫預(yù)測(cè)方面，收集地震數(shù)據(jù)、地質(zhì)信息和地球物理數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理和解釋，如數(shù)據(jù)校正、去噪、濾波、疊前處理等，使其適合進(jìn)行儲(chǔ)層天然裂縫預(yù)測(cè)，利用特征提取技術(shù)，提取地震、地質(zhì)和地球物理數(shù)據(jù)中與天然裂縫相關(guān)的特征信息，如振幅、相位、頻率、斜率、曲率等，構(gòu)建裂縫預(yù)測(cè)模型的輸入數(shù)據(jù)集，采用機(jī)器學(xué)習(xí)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法，構(gòu)建儲(chǔ)層天然裂縫預(yù)測(cè)模型，建立輸入特征與裂縫分布和性質(zhì)之間的關(guān)系，進(jìn)行裂縫預(yù)測(cè)，通過(guò)交叉驗(yàn)證、誤差分析等方法，對(duì)裂縫預(yù)測(cè)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)和優(yōu)化，提高預(yù)測(cè)精度和可靠性，將預(yù)測(cè)得到的裂縫數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋和分析，得出裂縫的分布規(guī)律、類型和性質(zhì)等，為儲(chǔ)層的勘探和開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

在儲(chǔ)層孔隙壓力預(yù)測(cè)方面，收集地質(zhì)數(shù)據(jù)、地球物理數(shù)據(jù)和工程數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理和解釋，如數(shù)據(jù)校正、去噪、濾波、時(shí)深轉(zhuǎn)換等，使其適合進(jìn)行儲(chǔ)層孔隙壓力預(yù)測(cè)，利用特征提取技術(shù)，提取地質(zhì)、地球物理和工程數(shù)據(jù)中與孔隙壓力相關(guān)的特征信息，如孔隙度、滲透率、巖性、壓裂參數(shù)、地應(yīng)力等，構(gòu)建預(yù)測(cè)模型的輸入數(shù)據(jù)集，采用機(jī)器學(xué)習(xí)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、物理模型等方法，構(gòu)建儲(chǔ)層孔隙壓力預(yù)測(cè)模型，建立輸入特征與孔隙壓力分布和演化規(guī)律之間的關(guān)系，進(jìn)行孔隙壓力預(yù)測(cè)，通過(guò)交叉驗(yàn)證、誤差分析等方法，對(duì)孔隙壓力預(yù)測(cè)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)和優(yōu)化，提高預(yù)測(cè)精度和可靠性，將預(yù)測(cè)得到的孔隙壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋和分析，得出孔隙壓力的分布規(guī)律、演化規(guī)律和影響因素等，為儲(chǔ)層的勘探和開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

3.3 儲(chǔ)層三維空間表征與甜點(diǎn)優(yōu)選

山地頁(yè)巖氣儲(chǔ)層甜點(diǎn)預(yù)測(cè)方法中的儲(chǔ)層三維空間表征與甜點(diǎn)優(yōu)選是指利用地質(zhì)、地球物理、工程等多種數(shù)據(jù)信息，對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行三維建模和表征，并根據(jù)儲(chǔ)層性質(zhì)和勘探開(kāi)發(fā)需求，對(duì)甜點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)選和確定。收集地質(zhì)數(shù)據(jù)、地球物理數(shù)據(jù)和工程數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理和解釋，如數(shù)據(jù)校正、去噪、濾波、時(shí)深轉(zhuǎn)換等，使其適合進(jìn)行儲(chǔ)層三維建模和表征，利用地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)等方法，對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行三維建模和表征，構(gòu)建地質(zhì)模型和物性模型，包括巖性模型、孔隙度模型、滲透率模型等，根據(jù)儲(chǔ)層性質(zhì)和勘探開(kāi)發(fā)需求，對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行甜點(diǎn)劃分，確定甜點(diǎn)類型和范圍，采用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)和數(shù)據(jù)挖掘等方法，對(duì)各個(gè)甜點(diǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)和排名，篩選出具有最佳開(kāi)發(fā)潛力的甜點(diǎn)，結(jié)合經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和環(huán)境等因素，對(duì)排名前幾位的甜點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)選和確定，確定最佳的開(kāi)發(fā)策略和方案。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，中國(guó)南方海相復(fù)雜山地頁(yè)巖氣具有勘探難度大、儲(chǔ)層復(fù)雜性高、成本高等特點(diǎn)，因此如何準(zhǔn)確評(píng)價(jià)儲(chǔ)層甜點(diǎn)，選取最佳開(kāi)發(fā)方案，是該領(lǐng)域研究的重要問(wèn)題。綜合評(píng)價(jià)技術(shù)能夠準(zhǔn)確、全面地評(píng)價(jià)儲(chǔ)層性質(zhì)和開(kāi)發(fā)潛力，為勘探開(kāi)發(fā)提供科學(xué)決策，避免盲目勘探和開(kāi)發(fā)，提高勘探開(kāi)發(fā)效率。