在過去幾年里，頁巖開發行業通過提高鉆完井效率成功地降低了成本，地質科學技術正好為非傳統資源開發的運營商們需要進一步降低桶油成本提供了機會。 通過利用在非傳統資源開發項目生命周期中關鍵點獲得的適合用途的測量數據，將其與有效的工作流程相結合，讓獲得的井下數據及時用于運營決策，石油公司可實現幾個關鍵目標。其中一個目標就包括提高定位精度，準確著陸水平段，以獲取最大可生產的油氣產量。

對每個地質屬性進行分析

 復雜的礦物學。非傳統儲層孔隙度很低，因此一兩個不準確的孔隙單元可能會破壞儲層的質量評估。準確測定孔隙度的關鍵是嚴格控制巖石基質中的礦物量。包括在地層模型中，巖芯測量數據對確定礦物質方面起著重要作用。一種先進的中子誘導伽馬光譜測井可直接量化沉積巖中18種最常見的元素。在校正完礦物成分后，從中子和密度測井數據中估算的孔隙度，由于它包括了固體油原部分，可能仍不等于真實的孔隙度。
 
圖1
油母質與孔隙度。描述油母質或油原特性是一個關鍵步驟，但它不能僅從傳統測井數據中獲得。基質調整的密度孔隙度包括油原體積，見圖1。該方法的細化解釋了瀝青的存在和澄清了油原密度；這些都很大程度上取決于油原的類型和成熟度。

可移動的與約束性的碳氫化合物。油原對在油源巖石中產生的碳氫化合物至關重要，但有時過多可能也是件壞事，因為瀝青作為一種副產品也是就地產生的，與油原的數量成正比，取決于油原成熟度。標準測井解釋的一個主要缺陷是無法從可移動的石油中區分不可移動的瀝青，這是通過MagniPHI高清核磁共振服務來解決的。核磁共振的測量數據在原生狀態的旋轉式井壁取芯樣品上被重現，然后是注油后和注水后的測量數據。這使得人們自信地將二維圖的不同區域分配給各自的流體體積。

水量和鹽度。測量頁巖地層水量（體積）的一個直接方法是另一項新技術應用：多頻雙電色散測井。該技術結合孔隙度測量數據，簡化了碳氫化合物體積的測定，而且，在母井（起源井）附近鉆井或在其它如水的鹽度很清新或未知的情形下特別有用。

孔隙度和流體。由于體積模型已確定，通過改進后的TerraTek（一家設計、制造和分銷蔬菜生產設備的公司，為用戶提供各種各樣適合農場和需求的工具和機械）公司的TRA（tight rock analysis致密巖石分析服務，在挑戰性的致密氣頁巖和其它非傳統儲層的分析中，可提供詳細的巖石滲透率、孔隙度和流體飽和度方面的巖芯測量數據。通過評估儲層和完井質量，TerraTek 公司的TRA服務能幫助確定成功開采天然氣的基本要求）服務得到的測量數據，在壓碎的旋轉式井壁取芯樣品上進行了驗證。采用氣體孔隙測定法測量孔隙空間后，兩個步驟的加熱后，將孔隙水和流動的油從巖芯中排出。溶劑萃取替代了第三個溫度步驟、量化了可溶性的瀝青，同時還避免了因油原的意外開裂而高估了油容量。

滲透率是一個非常重要的儲層質量判定標準。滲透率可通過核磁共振測井數據來進行評估；但最好是通過堵塞或在旋轉式井壁取芯樣品上執行壓碎的巖石測量來對滲透率進行校準。

地質力學。通過對儲層質量的徹底評估，下一步是準確預測水力壓裂裂縫的幾何形狀。這項工作很復雜，因為幾乎所有的頁巖都呈現出層狀的異向性或非均質性——本質上講，垂直方向測量的特性與水平方向測量的特性差異很大。從視覺上看，層狀的異向性由頁巖地層的層壓性質所體現。而以往曾嘗試過用基本的測井數據來解釋壓裂后頁巖的行為，但實際上，原位應力加上巖石的各向異性力學特性發揮了控制作用。因此，不能簡單地憑借伽馬射線測井、機械鉆速、乃至一個標準的抗剪切聲波測井來預測壓裂裂縫的幾何形狀。一種先進的多模偶極聲波測井通過四種聲波傳播模式詢問三維地層的力學特性可滿足這些要求。預測三個主要應力的量級，確定最大水平應力的方位，為一個一維的、各向異性的巖石力學模型奠定基礎。

模型驗證和調整的下一個飛躍是對迫使特定巖石井段開裂所需的實際壓力進行原位測量。一種先進的有線地層測試儀組件可通過對一個3英尺的、由可充氣的雙封隔器跨坐的井段施加壓力來進行外科手術式的微壓裂。在此過程中，可直接測量破裂壓力，更重要的是測量裂縫的閉合壓力，或最小水平應力。雖然原則上類似于一種微小的散開測試，但該技術具有顯著優勢，因為它是外科手術式的深度控制，可在降斜狀態下有效測試多個井段，包括潛在的裂縫屏障及目標。
 
圖2
這些儲層薄薄的層疊特性對2英尺垂直分辨率的先進聲波測井圖像提出了挑戰，這些測井圖像是用來測量體積屬性的。然而，實驗室實驗和實際觀測表明，高分辨率巖石紋理或質地可對裂縫傳播產生很強的控制作用。從井眼圖像紋理上看，根據層壓強度或顆粒大小的變化，人們可直觀地識別出不同的沉積相。這些解釋通常是通過觀察到的紋理邊界處一個裂縫的結束來證實的。通過將圖像的5mm標稱分辨率與聲學力學特性進行有利地結合，可生成一幅銳化的、高分辨率的最小應力剖面和產生尊重這些特征的圖像，見圖2。一個簡單的用于密集疊層區的截止標志可幫助選擇候選著陸點，見圖3中間偏左圖像。

 地質學的復雜性。基于巖石物理屬性和力學特性有利的相互作用確定潛在著陸區時，還須考慮該區域2英里橫向的末端仍然存在的可能性，甚至遠離當前垂直井眼500英尺外的區域，這一點非常重要。我們必須考慮到預期目標地質學的復雜性和沉積結構。地震數據對這個末端很有用，但往往不夠詳細，不足以解釋沉積相和沉積亞環境。
 
圖3
高分辨率微電阻率圖像測井提供了一幅該井與相交地層的連續定向的逼真圖像；可直觀解釋一個“虛擬巖芯”。除了能對沉積相進行解釋外，這樣的圖像還提供了精確的地層凹陷，并首次看到了自然裂縫的真容，指出下垂直裂縫往往在垂直井中采樣不足。

案例分享與總結

西德克薩斯的一家運營商在特拉華盆地鉆了一口垂直試驗井，目的是評價厚度超過1800英尺的組合Wolfcamp骨彈跳井段，見圖3。一口特拉華盆地的試驗井，Wolfcamp C穿過第三紀骨彈跳井段。從左圖像開始：儲層質量斷面：綜合分析得出的巖石物理量；流體量；油層標志。地質斷面：地層頂部；地層圖像；疊層標志；疊層對比（紫色）；沉積相指示（紅色）；自然裂縫密度（藍色）。巖石力學模型：靜態力學特性；主應力；著陸模擬；儲層/完井質量總結標志；支撐劑就位后（著色）的裂縫長度/高度輪廓（6種情形）。獲得了核磁共振、光譜、介電測井數據，以及旋轉式井壁取芯數據，以補充標準測井數據。綜合解釋有利于查明Wolfcamp A和上Wolfcamp B井段含油儲層的孔隙體積。利用先進的偶極聲波測井構建了一個一維的、各向異性的巖石力學模型、并通過一個已發布的核心測量數據的數據庫進行了校準、通過有線地層測試器對7個站位進行了原位微壓裂、以及通過井眼圖像看到了井筒質量不佳的情況。該圖像還辨別出了方向性、溝渠化的沉積物和不連續的坍落沉積物，這些都是地質上具有挑戰性的井段，還有一些高層壓的巖石力學上具有挑戰性的井段。

水力壓裂模擬（見圖3右圖）揭示了各種各樣的候選著陸點（黑色三角形）。可視化的裂縫幾何圖像與含油體積并列起來看，結合地質解釋，可更好地了解可能的結果。多個要素的結合有利于查明Wolfcamp A段的一個著陸點，表明了一個良好的裂縫“通道”，該通道沒有夾點，可垂直控制，處于良好石油飽和度的連續沉積相中。

綜上所述，我們無需花錢鉆一口水平井，就可探索多種水平著陸場景，這是一種替代鉆多口稀疏水平試驗井的明智方法。隨著頁巖開發業的暗淡和低迷，為了承受不斷加劇的市場波動，人們需要做出戰略決策，考慮到頁巖儲層復雜性的此類方法將越來越有價值。對正確的地下數據給予巧妙合理的配給投資，只需投入一口水平井成本的一小部分，而且在正確的時間加以應用，就可大大縮短一個非傳統開發項目生命周期的學習曲線。（原文作者Robert Laronga 和Laurent Mosse 斯倫貝謝公司）