摘要
接上期连载。本文将继续介绍非常规油气钻探中与储层评价相关的三步，分别为：1.资源潜力评价 2.建立和修正油藏模型 3.优化油气田开发方案。在每一步中都相应地涉及到该技术应用面临的挑战、实现该技术应用后带来的价值以及应对挑战的解决方案建议。
Unconventional Reservoirs
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评价资源潜力
在发展速度越来越快的市场中，许多甲方公司都在掂量手中拥有的区块的价值。比较有难度的一点就是要确定井位，对于非常规资源的开发，这是核心挑战之一。对于区块的筛选过程就是勘探的开始，我们需要收集现有的地震、单井、岩心测试数据，地质、露头研究的成果，整合在一起做针对区块的商业可行性评价。而其中有用的信息包括：有机碳总量、成熟度、矿物分析、储层厚度、天然裂缝发育程度、孔隙度和含水饱和度等参数。
在实际操作中，对于某一区块的研究，数据可能是有限的。但是做这样初步评估的好处在于：它可以有效地避免日后因数据不足带来的研究不便。将各方数据汇总并且做标准化的整合是需要投入大量时间和精力的。
摆在工程师和地球科学工作者面前的是之前的研究成果、实际数据以及与源岩样本相关的可行性分析结论，而他们要做的是就是快速地将内容整理、重新整合，结合原始数据进行可靠的属性提取，把这些属性置于油藏模型中。
主要挑战
- 将所有的现有数据拼接在一起，初步地了解区块内地层中存在的复杂性
- 找到区块中有利的地层和有利的地层机械属性位置
- 估算储量以及可以经济开采的储量
- 确定区块中影响产量的最重要因素
- 确定好探井和评价井的井位
实现价值
- 评价区块潜力，降低商业风险，同时发掘更高生产潜力的区块。
- 确定潜在储量的估计值
- 识别潜在的开发甜点
- 建立初步开发计划或者先导方案，减小商业风险
解决方案
- 分析现有数据
- 查找、整合、调整现有的井数据，包括：地质数据、区块地图、二维和三维地震数据、测井数据、岩心数据、整体数据和分析成果
- 分析：地质、地球化学、地球物理、岩石物理数据，获得对区块情况的初步了解
- 利用现有地震数据做解释
- 从区域上理解现今地下条件
- 找到总有机物含量最高的区域
- 估算地应力和原始应力条件
- 使用单井数据来校准区域地震数据，确定核心钻完井作业区域
- 建立油藏模型
- 估算烃的储量
- 预测采收率
- 确定影响生产的风险因素和最大的不确定性
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建立和修正油藏模型
对非常规资源的主动式研究包括建立图中这样的油藏模型，模型中的数据首先来源于勘探和先导试验阶段取得的数据。我们知道常规油藏工程开发工具在页岩气开发，尤其是在水力压裂条件下是不适用的。这种压裂改造后的储层需要适当的建模工具来模拟和预测长期生产后的效果。
主要挑战
- 储层非均质性
- 确认烃储量和最终采收率
- 寻找有利区域，有利井位、井的走向和水平段长度
- 指出最佳井位和钻进方向
实现价值
- 从宏观层面提供对于地层属性、构造复杂度的认识，方便投资方确认经济价值
- 确定布置探井的核心区域
- 储层描述，确定区块内各区域位置的勘探开发优先级
- 确定最优的井位，间距，水平段走向和水平段长度
- 识别地质隔断，如断层和其他潜在的地质风险
- 确认储量、优化油田开发和经济方案
解决方案
- 从区域上认识现今地下条件
- 找到有机碳含量最高的位置
- 估算地应力属性和原始地层应力
- 使用现有的测井数据校正区域地震数据反映的信息，由此更新初始油藏模型，并且确定核心的探井井位
- 确定孔隙度、流体饱和度和流体种类
- 确定烃储量和总有机碳含量
- 做地球化学分析以表征岩性和矿物学特征
- 量化有机碳含量值
- 使用岩心数据校准测井数据，包括渗透率、孔隙度、矿物含量、饱和度和岩性
- 表征岩层的力学性能和应力机制来确定最优的人工裂缝压开方向
- 识别地应力相关问题，确认裂缝闭合压力和原始地层应力条件
- 确定烃储量和采收率以及生产能力
- 调整油藏预测模型和开发经济方案
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优化油气田开发方案
评价阶段钻的井肯定是比勘探阶段要多的，因此，这些我们可以使用这些额外的井数据进一步做储层描述。一般来讲，建议的做法是钻直井以获得我们需要的地层数据，钻水平评价井以测试水力压裂和完井设计是否可靠，综合这些研究成果我们可以进一步预估大量的生产井可能获得的收益。
钻水平井获得的大量地层信息可以帮助我们确定裂缝横向展布的初始长度，同时也有助于我们做早期的钻井优化，这些信息都可以被不断地更新至油藏模型中。优化过的油藏模型版本就可以给出烃储存的位置和预计的采收率，帮助我们形成更好的认识并得到预测结果，包括压裂的段数、裂缝横向长度。
国际上通行的方法是甲方在全面开发一个区块前都要做先导试验项目。在一些未开发过的区块，仅有少量的井或者邻区的井可供参考，这样的方法通常是可行的。先导项目可以有效地帮助甲方了解该区块开发的经济价值，找到最合适的技术或开发方案。在先导项目结束之后，甲方通常不会在全面开发之前再做区块的相关评价工作。 如果甲方手里持有的是新区块或者一片新的页岩气资源区域，通常建议采用包含先导试验项目的开发方案。
页岩储层的油气田开发方案包括（建议）：井型，井位，井的方位走向，井间距等。
当垂直和横向延展的人工裂缝与天然裂缝相交时，沿最小水平主应力方向钻进可以最大化地完成与天然裂缝的沟通。这也是为什么充分理解地层应力状态这么地重要。通常完整的非常规油气田开发方案还应包含完井设计和压裂设计。
如果甲方有大量的钻井计划，要在排期时格外注意，可以做适当的项目中期分析，确保钻井和完井计划都有足够的时间保障，在预计的时间内完成交付。
主要挑战
- 表征储层非均质性和储层质量
- 不断修正烃储量的预测值和最终采收率的预测值
- 寻找最优开发位置，井间间隔，井方位走向，水平段长度
实现价值
- 确认烃储量和最终采收率
- 确认开发甜点位置
- 建立油田开发方案和经济性评价
解决方案
- 通过评价井和先导试验项目来完成油藏描述以及图中所示的完井设计
- 确定岩性、矿物种类和总有机质含量
- 确定孔隙度、渗透率和流体饱和度
- 理解岩石力学性质和应力机制
- 识别垂直裂缝
- 钻直井以获取油藏描述所需数据
- 钻水平井以测试井筒、裂缝和完井设计
- 建立一套完整的非常规油气田开发方案
参考文献
Welling & Company. 2012. Market Research on the Success of Shale Wells in the U.S. Welling & Company, Market Research Studies Repost, November 2012.
Martin, A.N., and Rylance, M. 2010. Hydraulic Fracturing Makes the Difference: New Life for Old Fields. Paper SPE 127743 presented at the North Africa Technical Conference and Exhibition. Cairo, Egypt. 14−17 February.
Meehan, Nathan D. 2014. Risks and Opportunities Associated with Shale Plays as Unconventional Projects as Projects Go Global, Baker Hughes Reservoir Blog, 5 January 2014.
Vassilellis, G.D., Li, C., Seager, R., and Moos, D. 2010. Investigating the Expected Long-Term Production Performance of Shale Reservoirs. Paper CSUG and SPE 138134 presented at the Canadian Unconventional Resources & International Petroleum Conference, Calgary, Alberta, Canada, 19−21 October.
