CN110410066A - 水平段岩心天然裂缝参数表征方法及*** - Google Patents

水平段岩心天然裂缝参数表征方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种水平段岩心天然裂缝参数表征方法及***,其中,该方法包括:根据水平井资料,获取水平段的井斜方位角及井斜角;根据水平段岩心资料,沿水平段岩心轴线以水平井延伸方向作为参考方向,测量天然裂缝与参考方向的夹角,以垂直于岩心轴线的平面为视水平面,测量天然裂缝视倾角;利用井斜方位角对天然裂缝与参考方向夹角进行修正,获得天然裂缝走向,利用井斜角对天然裂缝的视倾角进行修正,获得天然裂缝的倾角,实现水平井岩心裂缝参数表征;利用该方法及***可以清楚的了解天然裂缝的发育特征,为弄清天然裂缝分布规律及指导井网部署、储层压裂改造提供依据,从而降低油气勘探的风险成本,对指导油气的开发、生产具有重要的意义。

Description

水平段岩心天然裂缝参数表征方法及***
技术领域
本发明涉及水平井勘探开发技术领域,具体指一种水平段岩心天然裂缝参数表征方法及***。
背景技术
水平井是最大井斜角达到或接近90°(一般不小于86°),并在目的层中维持一定长度的水平井段的特殊井。有时为了某种特殊的需要,井斜角可以超过90°,“向上翘”。一般来说,水平井适用于薄的油气层或裂缝性油气藏,目的在于增大油气层的裸露面积。水平井的造价虽然高于垂直井,但对非裂缝性油藏其产量大约是垂直井的3倍,对具有天然裂缝的油藏产量可达到垂直井的12倍,对含水开采的油田,油气采收率要比垂直井提高很多。
近几年来,水平井技术广泛应用于低渗油气、致密油气、页岩油气等油气资源的开发。但是,水平井水平段取心难度大,费用高,并且难以实现定向取心,导致获取的水平井岩心资料稀少,该些资料也并未得到充分利用。因此,水平井岩心资料的利用有待进一步开发,利用该些资料可以进一步推算出关于天然裂缝的哪些参数信息,是值得思考的问题。
发明内容
本发明旨在解决上述问题,提出了一种水平段岩心天然裂缝参数表征方法、***、计算机设备及计算机可读存储介质,该方法及***可以充分利用水平井水平段岩心资料,更加真实的获取储层天然裂缝的信息,充分展现天然裂缝的发育特征,并为弄清天然裂缝分布规律及指导井网部署、储层压裂改造提供依据。
在本发明一实施例中,提出了一种水平段岩心天然裂缝参数表征方法,包括:
根据水平井资料,获取水平段的井斜方位角及井斜角;
根据水平段岩心资料,沿水平段岩心轴线以水平井延伸方向作为参考方向,测量获得天然裂缝与所述参考方向的夹角,以垂直于岩心轴线的平面为视水平面,判断天然裂缝的视倾向,测量获得天然裂缝视倾角;
利用所述井斜方位角、井斜角、天然裂缝与所述参考方向的夹角及天然裂缝视倾角,进行水平井裂缝表征。
在本发明一实施例中,还提出了一种水平段岩心天然裂缝参数表征***,包括:
水平井数据获取模块,用于根据水平井资料,获取水平段的井斜方位角及井斜角;
裂缝数据获取模块,用于根据水平段岩心资料,沿水平段岩心轴线以水平井延伸方向作为参考方向,测量获得天然裂缝与所述参考方向的夹角,以垂直于岩心轴线的平面为视水平面,判断天然裂缝的视倾向,测量获得天然裂缝视倾角;
表征模块,用于利用所述井斜方位角、井斜角、天然裂缝与所述参考方向的夹角及天然裂缝视倾角,进行水平井裂缝表征。
在本发明一实施例中,还提出了一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述水平段岩心天然裂缝参数表征方法。
在本发明一实施例中,还提出了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有执行上述水平段岩心天然裂缝参数表征方法的计算机程序。
本发明提出的水平段岩心天然裂缝参数表征方法、***、计算机设备及计算机可读存储介质,可以充分利用水平井岩心资料来获取储层天然裂缝表征,通过该方法及***可以清楚的了解天然裂缝的发育特征,为弄清天然裂缝分布规律及指导井网部署、储层压裂改造提供依据,从而降低油气勘探的风险成本,对指导油气的开发、生产具有重要的意义。
附图说明
图1是本发明一实施例的水平段岩心天然裂缝参数表征方法流程图。
图2是本发明一实施例的井斜方位角示意图。
图3是本发明一实施例的井斜角示意图。
图4是本发明一实施例的水平井水平段岩心与天然裂缝位置关系示意图。
图5A及图5B是本发明第一实施例的裂缝与水平井水平段岩心的关系示意图。
图6A及图6B是本发明第二实施例的裂缝与水平井水平段岩心的关系示意图。
图7A及图7B是本发明第三实施例的裂缝与水平井水平段岩心的关系示意图。
图8A及图8B是本发明第四实施例的裂缝与水平井水平段岩心的关系示意图。
图9是本发明一实施例的天然裂缝的裂缝走向计算流程图。
图10是本发明一实施例的天然裂缝视倾角与水平井水平段岩心关系示意图。
图11是本发明一实施例的水平段岩心天然裂缝参数表征***的结构示意图。
具体实施方式
结合图1所示,本发明提出了一种水平段岩心天然裂缝参数表征方法,该方法包括:
步骤S1,根据水平井资料,获取水平段的井斜方位角α及井斜角β;
步骤S2,根据水平段岩心资料,沿水平段岩心轴线以水平井延伸方向作为参考方向,测量获得天然裂缝与所述参考方向的夹角,以垂直于岩心轴线的平面为视水平面,判断天然裂缝的视倾向,测量获得天然裂缝视倾角θ';
步骤S3,利用所述井斜方位角α、井斜角β、天然裂缝与所述参考方向的夹角及天然裂缝视倾角θ',进行水平井裂缝表征。
裂缝表征一般可以包括裂缝产状要素(如走向、倾向及倾角等)、裂缝规模要素(如高度、延伸长度、密度及间距等)及裂缝开启程度要素(如充填程度及开度等)。在本发明的实施例中,主要针对裂缝产状要素进行研究。
其中,在步骤S3中,水平井裂缝表征可以获取天然裂缝走向φ及天然裂缝的倾角θ,由此来弄清天然裂缝分布规律,为井网部署及储层压裂改造提供依据。
详细来讲,天然裂缝走向φ是利用所述井斜方位角α对所述天然裂缝与参考方向夹角进行修正获得;
天然裂缝的倾角θ是利用所述井斜角β对所述天然裂缝的视倾角θ'进行修正获得,具体方法如下所述。
在一实施例中,在步骤S1中,井斜方位角α的获取方式可以参考结合图2所示;
井200从井口201沿着井眼轨迹202一直延伸至井底203,点A是水平井水平段的一个点;
要获取点A的井斜方位角,可以先将点A的井眼方向线投影到水平面上,得到点A的井斜方位线204;因为点A位于水平井水平段上,所以该点井眼方向线和井斜方位线204基本重合。
然后,以正北方位线N为始边,顺时针方向旋转到水平井水平段延伸方向的方位线所转过的角度,以点A为例,井斜方位角即为线N旋转到井斜方位线204所形成的∠α。
这里需要注意的是,“方向”与“方位”的区别。方位线是水平面上的矢量,而方向线是空间的矢量。“方位”,“方位线”,“方位角”,都是在某个水平面上;而“方向”,“方向线”,则是在三维空间内(当然也可能在水平面上)。前述提到的“井眼方向线”是指井眼轴线上某一点处井眼前进的方向线。
在步骤S1中,井斜角β的获取方式可以参考图3所示;
井300从井口301沿着井眼轨迹302一直延伸至井底303,点F是水平井水平段的一个点;
点F的井斜角为井眼方向线304与铅垂线G之间的夹角β,即水平井水平段延伸方向的方向线与铅垂线之间的夹角。由于被测点F位于水平井水平段,因此水平段的井斜角都为90°或接近90°。
井眼方向线与铅垂线都是有向线段,井斜角表示了井眼轨迹在该测点处倾斜的大小。
在步骤S2中,天然裂缝与所述参考方向的夹角的获取方式可以参考图4所示;
具体的,在获取到的水平井水平段岩心400上,有一条裂缝401穿过,对此,图中可以看作是水平井水平段的俯视图,视水平面为BCDE,因此,沿水平段岩心轴线402以水平段延伸方向403作为参考方向,可以测量获得天然裂缝401与所述参考方向的夹角,这里取0-90°。
进一步的,得到井斜方位角α以及天然裂缝与参考方向夹角之后,即可通过所述井斜角β对所述天然裂缝的视倾角θ'进行修正,获得天然裂缝走向φ;
天然裂缝走向φ的计算方法为:
其中,φ为天然裂缝走向,α为水平井水平段的井斜方位角,为天然裂缝与所述参考方向的夹角取0-90°。
具体可以参考图5A-图8B所示。
由于裂缝走向为水平面矢量,因此可以将水平井水平段的井斜方位角α以及天然裂缝与所述参考方向的夹角放在同一坐标系中。
实施例一
结合图5A所示,裂缝401与水平段延伸方向403形成了水平井的井斜方位角为∠α1。为计算裂缝走向φ1,先要判断裂缝倾向水平段的哪个方向。
结合图5B所示,建立水平段延伸方向403为横轴的坐标系,裂缝401穿过坐标系原点,此时,裂缝401或裂缝401的延长线落入第一、三象限,因此判定裂缝倾向水平段延伸方向;
根据图5A可知,因此,可以将α1代入公式(1)中的第一算式中计算获得该天然裂缝的裂缝走向φ1,即
另外,还有两种特殊情况,裂缝401垂直于或平行于水平段延伸方向403时,即裂缝401与水平段延伸方向403形成了0°或90°角,如果符合则可以将α1代入公式(1)中的第一算式中计算获得该天然裂缝的裂缝走向φ1
例如,当裂缝401平行于水平段延伸方向403时,则为0°,水平井的井斜方位角α1可能为0°(极其特殊,裂缝、水平井的方向与正北方位线N重合)、10°、30°等,那么直接代入公式(1)计算得到天然裂缝的裂缝走向φ1
实施例二
结合图6A所示,裂缝401与水平段延伸方向403形成了水平井的井斜方位角为∠α2
结合图6B所示,由于裂缝401或裂缝401的延长线落入第一、三象限中,因此裂缝倾向水平段延伸方向;
根据图6A可知,因此,将α2代入公式(1)中的第二算式中计算获得该天然裂缝的裂缝走向φ2,即
另外,还有一种特殊情况,裂缝401垂直于水平段延伸方向403时,即裂缝401与水平段延伸方向403形成了90°角,如果符合则可以将α2代入公式(1)中的第二算式中计算获得该天然裂缝的裂缝走向φ2
实施例三
结合图7A所示,裂缝401与水平段延伸方向403形成了水平井的井斜方位角为∠α3
结合图7B所示,由于裂缝401或裂缝401的延长线落入第二、四象限,因此判定裂缝倾向水平段起始方向。
如图7A所示,应小于360°,因此将α3代入公式(1)中的第三算式中计算获得该天然裂缝的裂缝走向φ3,即
实施例四
结合图8A所示,裂缝401与水平段延伸方向403形成了水平井的井斜方位角为∠α4
结合图8B所示,由于裂缝401或裂缝401的延长线落入第二、四象限,因此判定裂缝倾向水平段起始方向。
如图8A所示,应大于360°,因此将α4代入公式(1)中的第四算式中计算获得该天然裂缝的裂缝走向φ4,即
另外,还有一种特殊情况,可能等于360°,当出现这种情况,则可以直接代入公式(1)中的第四算式,计算得到φ4为0°,即天然裂缝的走向是正北方位线。
公式(1)中涵盖了可能出现的所有情况,具体应该利用公式(1)的哪一个算式进行天然裂缝的裂缝走向的计算,可以参考图9所示。
在步骤S2中,天然裂缝视倾角θ'的获取方式可以参考图10所示;
水平井水平段取心后,通常是以水平井竖直状态进行观察;
由于水平井水平段岩心反映储层的横向分布特征,不同倾角裂缝与水平井段岩心的交切关系和其与直井岩心的交切关系存在差异。
在水平井水平段岩心中,高角度裂缝与水平井水平段垂直相交,在水平段岩心上表现为近水平的裂缝;
低角度裂缝与水平井水平段小角度相交,在水平段岩心上表现为近高角度的裂缝;水平裂缝与水平井水平段***行,在水平段岩心上表现为垂直裂缝;
因此在水平井水平段岩心观察时,以垂直于岩心轴线的平面为视水平面,判断天然裂缝的视倾向,测量获得裂缝面视倾斜线404与视水平面的夹角,即为天然裂缝视倾角θ';
进一步的,得到井斜角β以及天然裂缝视倾角θ'之后,即可利用所述井斜角β对所述天然裂缝的视倾角θ'进行修正,获得天然裂缝的倾角θ;
天然裂缝的倾角θ的计算方法为:
θ=|θ′-β|; (2)
其中,θ为天然裂缝的倾角;θ'为天然裂缝的视倾角;β为水平井水平段的井斜角。
根据公式(1)及公式(2)得到的天然裂缝走向φ及天然裂缝的倾角θ,可以了解天然裂缝分布规律,为井网部署及储层压裂改造提供依据,从而降低油气勘探的风险成本,对指导油气的生产开发具有重要的意义,能广泛应用于部署水平井的致密、低渗、页岩油气和煤层气等油气领域。
基于同一发明构思,本发明实施例中还提出了一种水平段岩心天然裂缝参数表征***,结合图11所示,该***包括:
水平井数据获取模块1001,用于根据水平井资料,获取水平段的井斜方位角α及井斜角β;
裂缝数据获取模块1002,用于根据水平段岩心资料,沿水平段岩心轴线以水平井延伸方向作为参考方向,测量获得天然裂缝与所述参考方向的夹角以垂直于岩心轴线的平面为视水平面,判断天然裂缝的视倾向,测量获得天然裂缝视倾角θ';
表征模块1003,用于利用所述井斜方位角α、井斜角β、天然裂缝与所述参考方向的夹角及天然裂缝视倾角θ',进行水平井裂缝表征。
其中,表征模块1003还包括:天然裂缝走向计算单元以及天然裂缝的倾角计算单元;
天然裂缝走向计算单元,用于利用所述井斜方位角α对所述天然裂缝与参考方向夹角进行修正,获得天然裂缝走向φ;
天然裂缝的倾角计算单元,用于利用所述井斜角β对所述天然裂缝的视倾角θ'进行修正,获得天然裂缝的倾角θ。
上述模块、单元涉及的具体算法可以参考前述方法部分的叙述,此处不再赘述。
为了对上述水平段岩心天然裂缝参数表征方法及***进行更为清楚的解释,下面结合一个具体的实施例来进行说明,然而值得注意的是该实施例仅是为了更好地说明本发明,并不构成对本发明不当的限定。
如表1所示,针对鄂尔多斯盆地延长组超低渗透储层,对其水平井水平段岩心天然裂缝观察与识别,测量得到裂缝视倾角θ′和裂缝与参考方向的夹角参见表1中第5列、第6列。
结合水平井井轨迹资料,获取水平井水平段井斜方位角α以及井斜角β,参见表1中第3列、第4列。
根据上述数据,通过校正后的得到裂缝倾角θ和裂缝走向φ,参见表1中第7列、第8列,该些裂缝参数与实际地质情况基本相符。
由此说明,采用上述方法,利用水平井水平段岩心资料能够对储层裂缝参数进行表征。
表1鄂尔多斯盆地延长组超低渗透储层某水平井水平段裂缝参数
基于前述的发明构思,在本发明一实施例中,还提出了一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述水平段岩心天然裂缝参数表征方法。
在本发明一实施例中,还提出了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有执行上述水平段岩心天然裂缝参数表征方法的计算机程序。
本发明提出的水平段岩心天然裂缝参数表征方法、***、计算机设备及计算机可读存储介质,可以充分利用水平井水平段岩心资料,通过对水平井岩心裂缝参数表征,来弄清裂缝分布规律,为油气储层井网部署及储层压裂改造提供依据,从而降低油气勘探的风险成本,该方法及***可以广泛用于部署水平井的致密、低渗、页岩油气和煤层气等油气领域,对指导油气的生产开发具有重要的意义。
以上所述的具体实施例,对本发明目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水平段岩心天然裂缝参数表征方法,其特征在于,该方法包括:
根据水平井资料,获取水平段的井斜方位角α及井斜角β;
根据水平段岩心资料,沿水平段岩心轴线以水平井延伸方向作为参考方向,测量获得天然裂缝与所述参考方向的夹角以垂直于岩心轴线的平面为视水平面,判断天然裂缝的视倾向,测量获得天然裂缝视倾角θ';
利用所述井斜方位角α、井斜角β、天然裂缝与所述参考方向的夹角及天然裂缝视倾角θ',进行水平井裂缝表征。
2.根据权利要求1所述的水平段岩心天然裂缝参数表征方法,其特征在于,利用所述井斜方位角α、井斜角β、天然裂缝与所述参考方向的夹角及天然裂缝视倾角θ',进行水平井裂缝表征,包括:
利用所述井斜方位角α对所述天然裂缝与参考方向夹角进行修正,获得天然裂缝走向φ。
3.根据权利要求2所述的水平段岩心天然裂缝参数表征方法,其特征在于,天然裂缝走向φ的计算方法为:
其中,φ为天然裂缝走向,α为水平井水平段的井斜方位角,为天然裂缝与所述参考方向的夹角 取0-90°。
4.根据权利要求1所述的水平段岩心天然裂缝参数表征方法,其特征在于,利用所述井斜方位角α、井斜角β、天然裂缝与所述参考方向的夹角及天然裂缝视倾角θ',进行水平井裂缝表征,包括:
利用所述井斜角β对所述天然裂缝的视倾角θ'进行修正,获得天然裂缝的倾角θ。
5.根据权利要求4所述的水平段岩心天然裂缝参数表征方法,其特征在于,天然裂缝的倾角θ的计算方法为:
θ=|θ′-β|; (2)
其中,θ为天然裂缝的倾角;θ'为天然裂缝的视倾角;β为水平井水平段的井斜角。
6.一种水平段岩心天然裂缝参数表征***,其特征在于,该***包括:
水平井数据获取模块,用于根据水平井资料,获取水平段的井斜方位角α及井斜角β;
裂缝数据获取模块,用于根据水平段岩心资料,沿水平段岩心轴线以水平井延伸方向作为参考方向,测量获得天然裂缝与所述参考方向的夹角以垂直于岩心轴线的平面为视水平面,判断天然裂缝的视倾向,测量获得天然裂缝视倾角θ';
表征模块,用于利用所述井斜方位角α、井斜角β、天然裂缝与所述参考方向的夹角及天然裂缝视倾角θ',进行水平井裂缝表征。
7.根据权利要求6所述的水平段岩心天然裂缝参数表征***,其特征在于,所述表征模块包括:
天然裂缝走向计算单元,用于利用所述井斜方位角α对所述天然裂缝与参考方向夹角进行修正,获得天然裂缝走向φ。
8.根据权利要求6所述的水平段岩心天然裂缝参数表征***,其特征在于,所述表征模块包括:
天然裂缝的倾角计算单元,用于利用所述井斜角β对所述天然裂缝的视倾角θ'进行修正,获得天然裂缝的倾角θ。
9.一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5任一所述方法。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至5任一所述方法的计算机程序。
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