实用的数据挖掘分析——得克萨斯北部巴尼特页岩气开发的经验

介绍了基于得克萨斯北部巴尼特页岩区带水平井中钻井、水力压裂处理和生产数据的挖掘分析结果。文中对巴尼特页岩区带内13400多口生产井的钻井资料和生产资料进行了剖析。并对其中3300多口水平井的井筒结构进行了详细描述，描述内容包括井斜方位、斜角、水平段长度和射孔等。本研究利用了地理信息系统模式识别技术，并结合运用了常规统计技术，从看似分散的数据集中发现了隐藏的规律性。该项研究提供了一个实例研究，说明了如何利用数据挖掘技术解决页岩气藏最佳开发实践的问题。过去几年间，公开的钻井和生产井资料大量增加，为该项技术的应用创作了条件。简单地绘制生产数据与生产井变量及压裂变量的交汇图，所得结果往往较为分散。本次研究充分利用了页岩气大开发所产生的丰富钻井和生产数据，通过深入分析总结经验教训。文中论述了相关的一些变化趋势，诸如井筒趾端的走向（向下、水平或向上）、水平井段的长度、斜角等参数的变化对页岩气产量的影响。研究结果表明，把实用的数据挖掘技术应用于大型页岩气数据集，可以发现一些具有规律性的经验教训，而在小型页岩气数据集中应用这些技术可能发现不了这些规律性。这项研究的另一个突出特点是利用了汇总的储层物性近似值、井筒结构数据、完井资料和压裂处理数据，从地理的地角度绘制这些数据与生产数据的交汇图，提高数据解释的质量。

沙特阿拉伯石炭-二叠系欧奈宰组砂岩储层晚期成岩伊利石的成因与年代

沙特阿拉伯的欧奈宰（Unayzah）组砂岩储层（石炭一二叠系）有两类堵塞孔隙的重要胶结物，一类是成岩伊利石，另一类是成岩石英。本文侧重研究伊利石的成因及其形成年代。伊利石是由碎屑钾长石和早期成岩高岭石在埋藏升温时发生反应而形成的。当这两种反应物有一种耗尽时，伊利石就会停止沉淀。没有证据表明，油气进入储层、深部盐水运移或独特的热事件是影响伊利石沉淀的因素。利用所研究样品的埋藏史来模拟作为一种动力学控制反应的伊利石沉淀作用，一般都能在实测的和模拟的伊利石年龄和数量之间产生合理的拟合关系。这对伊利石在某一时间一温度窗口的逐步形成提供了进一步的支持。尽管石英次生加大与成岩伊利石可以在同一个薄片中出现，但它们在局部是互相排斥的。在有成岩伊利石包覆的碎屑石英颗粒上不会出现石英次生加大，而在石英次生加大之上也很少能看到成岩伊利石。由此看来，不仅成岩伊利石抑制了石英次生加大的成核作用，而且石英次生加大也可能抑制了成岩伊利石的沉淀。对于未被包覆的碎屑石英颗粒表面，这两类胶结物似乎是有争夺的。

碳酸盐岩孔隙大小的多尺度描述：Micro—CT，BSEM及FIBSEM技术的综合

了解岩石物理性质和多相流动特性，对于油气评价和开发是非常有必要的。而这些特性往往受控于孔隙空间的三维几何形态和连通性。目前，碳酸盐岩孔隙大小分布的确定仍极具挑战性。由于碳酸盐岩的沉积环境变化非常大，而且这类岩石极易受后沉积作用的影响，导致其孔隙结构很复杂，孔隙的长度从数十纳米到几厘米不等。要更加深入地认识孔隙结构对连通性、导流能力、渗透率和采收率的影响，就需要在连续的70个长度尺度范围内（从10nm到10cm）研究碳酸盐岩的孔隙结构，并对不同尺度下的信息进行综合分析。本文利用微计算机层析成像技术（micro—CT）、反向散射扫描电子显微镜03SEM）、聚焦离子束扫描电子显微镜（FIBSEM）实验技术，研究在数十个尺度下碳酸盐岩的孔隙结构。然后利用图像叠合技术对不同长度尺度下的数据进行综合。首先将一个岩心柱的三维图像（4cm，20微米体素[voxel]）与一个宏孔隙分辨率下的样品（8mm直径，4微米体素）进行对比。然后，重点将在亚微米（submicron）分辨率下获得的扫描电镜（SEM）及聚焦离子束扫描电子显微镜（FIBSEM）数据与在大约3～5微米分辨率下获得的微计算机层析成像（micro-CT）数据相结合。为了实现SEM图像的最佳像素叠合，我们开发了一个精确的模板，以便消除由SEM扫描方法导致的人为弯曲，同时我们已经成功地按照三维图像的灰度级对在SEM图像上可见的次分辨率孔隙度和孔隙大小进行了成像。利用FIBSEM技术也可以研究样品的三维结构，研究精度可达到数十纳米。我们简要地探讨了如何利用这种多尺度信息来加强碳酸盐岩岩石物性的研究。

非洲西北部始寒武系的烃源岩潜力与油气远景

已证实的始寒武系油气层带在世界不同地方都有分布，例如阿曼、前苏联、印度、巴基斯坦和澳大利亚。在非洲西北部也有富含有机质的地层，而位于陶代尼（Taoudenni）盆地毛里塔尼亚部分的Abolag－1井也发现了由始寒武系烃源岩生成的天然气显示。非洲北部的始寒武系烃源岩是斑块状分布的，其沉积通常发生在半地堑和拉分盆地中。在这些陆架内盆地中，在远离粗硅屑泛非洲磨拉石区的湍流波浪带之下沉积了富含有机质的海相页岩和灰岩。在西非克拉通（包括陶代尼盆地）上，富含有机质的层位也沉积较早，就是5至20亿年之间的前泛非洲期和同泛非洲期。这一地区长期持续的沉积史明显不同于泛非洲区，例如位于东非造山带泛非洲区的阿曼，那里很少有早于640Ma的沉积地层保存。摩洛哥小阿特拉斯山的始寒武系黑色千枚岩是在西非克拉通北侧一个短命海洋的陆坡上沉积的。但这些沉积物在始寒武纪生成的油气保存潜力不大。北非的始寒武系富含有机质和／或黑色含黄铁矿的沉积物已在陶代尼盆地、小阿特拉斯山以及阿赫奈特（Ahnet）盆地得到证实。陶代尼盆地还存在厚层碳酸盐岩层序，表明这里距离后陆的粗硅屑混入区较远。在廷杜夫（Tindouf）盆地也有始寒武系地层。但这些地层埋藏很深，因而有很早的热成熟史，这可能不利于始寒武系源岩所生成油气在这个地区的保存。正如阿赫奈特盆地MKRN－1井和MKRS－1井的黑色页岩所表明的，始寒武系的源岩相在拉甘（Reggane）、阿赫奈特、穆维迪尔（Mouydir）和提米蒙（Iullemeden）等盆地也有局部发育。但一般说来，这些盆地似乎都靠近活动的泛非洲造山带，因而很可能接受了基本属于陆相的大量粗粒硅质碎屑，它们对于任何重要的油气源岩潜力都有稀释作用。

利用早成岩过程模型预测墨西哥湾侏罗系诺夫利特组深层储层物性

为了研究阿拉巴马州侏罗系风成诺夫利特组（Norphlet Formation）早期颗粒包壳及其对深部储层物性的影响，我们开发了基于过程的模型，研究成果将有助于其他陆相的常规及致密气藏的勘探与开发。诺夫利特组是一套主要的含气储层，埋深为6645m，温度为215℃，其中成分接近、具交错层理的风成砂岩储层物性相差很大，有的是优质储层，而有的是劣质储层。研究结果表明，在沉积之后不久形成的颗粒包壳是造成深部诺夫利特组孔隙度差异高达20％、渗透率差异高达200md的原因。我们在诺夫利特组沙丘砂中共识别出了3类颗粒包壳，它们形成于浅层地下水系统的不同部位，并且对深部储层物性具有不同的影响。在沙丘下陷到浅层超咸地下水中的地方，形成有成岩绿泥石包壳，它们保存了很高的深部孔隙度（20％）和渗透率（200md）。而在有周期性淡水注入的稳定沙丘的渗流带，形成有连续的切向伊利石包壳，这类颗粒包壳保存了比较高的深层孔隙度（高达15％），但渗透率却较差（小于1md），这种现象与后期高温成岩伊利石的连锁形成有关。在颗粒因风力搬运而遭受磨蚀的活动沙丘中，形成有不连续的颗粒包壳，这类包壳出现在深部致密层中，石英胶结物普遍存在，孔隙度比较低（小于8％），渗透率也较低（小于1md）。这些认识与60口井的资料相结合，用于绘制整个莫比尔海湾地区致密层和多孔层的预测性等厚图，这些图件可用于布井、地质建模和油田开发。