CN112862259A - 一种海陆过渡相页岩储层立体动用开发评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海陆过渡相页岩储层立体动用开发评价方法,包括:1、基于目标海陆过渡相页岩气井的测井数据,计算水平井段单层即第i层的岩石力学参数、地层弱面发育参数、储层物性参数、岩性界面差异参数;2、计算目标井水平段单层以及多层叠置的立体基质评价因子、缝网评价因子、丰度评价因子;3、基于多层叠置立体基质评价因子、缝网评价因子、丰度评价因子,获取立体“地质‑工程”综合评价指数;4、对目标井水平段多层叠置进行立体开发评价分级,并根据等级为不同多层叠置水平井段进行立体动用开发效果评价。本发明可显著降低海陆过渡相压裂成本、提高施工效率,改善增产效果,有助于海陆过渡相资源的规模化高效开。
Description
技术领域
本发明涉及一种海陆过渡相页岩储层立体动用开发评价方法,属于非常规油气增产改造技术领域。
背景技术
我国海陆过渡相页岩气资源丰富,国内不同研究机构预测资源量达2.4~7.4万亿方,是继海相页岩气之后重要勘探接替领域,是当前非常规油气勘探研究的重点领域。我国海陆过渡相页岩储层具有和海相页岩储层差异较大的特点,在工程技术也体现出差异性。压裂开发面临着地质条件复杂、工艺要求高、施工难度大、压裂形成缝网的难度大等一系列问题。因此,需要有效的立体动用开发效果评价,对多层叠置储层做出准确认识,实现压裂的高效性、合理性。
目前,国内外学者研究页岩储层压裂开展了研究,Rickman(2008)发现页岩水力压裂时能否形成缝网的基本条件是脆性矿物,矿物脆性的认识是最初的“硅质矿物含量越高,压裂缝网越为发育”理论基础上。陶祖文(2020)综合脆性指数、水平差应力系数、成岩作用、断裂韧性,建立多因素储层可压性效果评价,提高评价精度。王小军(2019)综合脆性指数、水平应力差、层间应力差以及断裂韧性进行表征缝网形成难易与压裂缝穿越隔层沟通纵向储层能力的可压裂性评价,再薄互层状页岩地层中具有较好适用性。
近年来,对页岩储层储集空间以及天然弱面发育情况表征不足,目前国内外针对页岩储层的甜点识别都是基于岩石脆性单一指标表征的可压性进行,忽略了岩石可压性与缝网构建之间的本质关系,更未考虑评价因子与含气性的关系,以及未考虑纵向上岩性变化引起的储层非均质性对储层立体开发的影响,故立体动用开发评价是海陆过渡相多层叠置实现高效压裂的重要基础和前提。
因此,亟需建立一种海陆过渡相页岩储层立体动用开发评价方法,进行多层叠置储层缝网可压裂性综合评价与表征,对海陆过渡相多层叠置储层立体动用开发进行效果评价。
发明内容
本发明主要是克服现有技术中存在的缺点,本发明提供一种海陆过渡相页岩储层立体动用开发评价方法,该方法充分考虑海陆过渡相多层叠置储层的“地质-工程”特征对压裂缝网形成的共同影响,可显著降低海陆过渡相压裂成本、提高施工效率,改善增产效果,有助于海陆过渡相资源的规模化高效开发。
本发明解决上述技术问题,所提供的技术方案是:一种海陆过渡相页岩储层立体动用开发评价方法,包括:
a、基于目标井的测井数据确定水平井段每个单层的岩石力学参数、地层弱面发育参数、储层物性参数、岩性界面差异参数;
b、基于水平井段每个单层的岩石力学参数、地层弱面发育参数、储层物性参数、岩性界面差异参数分别确定目标井水平段的多层叠置立体基质评价因子、多层叠置缝网评价因子、多层叠置丰度评价因子;
c、基于目标井水平段的多层叠置立体基质评价因子、多层叠置缝网评价因子、多层叠置丰度评价因子确定目标井水平段多层叠置的立体“地质-工程”综合评价指数;
d、基于目标井水平段多层叠置的立体“地质-工程”综合评价指数对目标井水平段多层叠置进行立体动用开发效果评价。
进一步的技术方案是,所述岩石力学参数包括泊松比、弹性模量;所述地层弱面发育参数包括天然裂缝发育强度、水平层理发育强度;所述储层物性参数包括储层孔隙度、总有机碳含量、含气饱和度;所述岩性界面差异参数包括层间岩性差异发育强度。
进一步的技术方案是,所述步骤b包括:
S1、基于水平井段每个单层的岩石力学参数确定目标井水平段每个单层的单层基质评价因子;再基于所有的单层基质评价因子确定目标井水平段的多层叠置立体基质评价因子;
S2、基于地层弱面发育参数和岩性界面差异参数确定目标井水平段每个单层的单层缝网评价因子;再基于所有的单层缝网评价因子确定目标井水平段的多层叠置缝网评价因子;
S3、基于储层物性参数确定目标井水平段每个单层的单层丰度评价因子;再基于所有的单层丰度评价因子确定目标井水平段的多层叠置缝丰度价因子。
进一步的技术方案是,所述步骤S1中的计算公式为:
式中:FM,i为第i层基质评价因子,无量纲;Edl,i、vdl,i分别为第i层的无量纲化杨氏模量、无量纲化泊松比,无量纲;BM,i为第i层基质脆性;BMmax,i、BMmin,i、Emax,i、Emin,i、vmax,i、vmin,i分别为第i层基质脆性最大值、第i层基质脆性最小值、第i层杨氏模量最大值、第i层杨氏模量最小值、第i层泊松比最大值、第i层泊松比最小值;FM为多层叠置立体基质评价因子,无量纲。
进一步的技术方案是,所述步骤S2中的计算公式为:
S=(S'i,i+1-S'i,i+1min)/(S'i,i+1max-S'i,i+1min)
式中:FNF,i为第i层缝网发育强度因子,无量纲;S'i,i+1为第i层与第i+1层之间岩性界面差异,无量纲;BD,i、FD,i分别为第i层水平层理发育指数和第i层天然裂缝发育指数;BDmax,i、BDmin,i、FDmax,i、FDmin,i分别为第i层水平层理最大值、第i层水平层理最小值、第i层天然裂缝发育强度最大值、第i层天然裂缝发育强度最小值;Δσi,i+1为第i层与第i+1层之间最小水平主应力差,MPa;Δσmax,i,i+1、Δσmin,i,i+1为第i层与第i+1层之间最小主应力差值的最大值、最小值,MPa;FNF为多层叠置缝网发育强度因子,无量纲;S为多层叠置之间岩性界面差异,无量纲;BD、FD分别为多层归一化水平层理发育指数和多层归一化天然裂缝发育指数,无量纲;BD'、FD'分别为多层水平层理发育指数、多层天然裂缝发育指数,无量纲。
进一步的技术方案是,所述步骤S2中的计算公式为:
式中:FG,i为第i层丰度评价因子,无量纲;γ1,i、γ2,i、γ3,i为物性权重系数;Sgmax,i、Smin,i第i层含气饱和度最大值与最小值,%;Sg,i为第i层含气饱和度,%;S′gi为第i层无量纲化的含气饱和度,无量纲;φmax,i、φmin,i为第i层储层孔隙度最大值与最小值,%;φi为第i层储层孔隙度,%;φ′i为单层无量纲化的孔隙度,无量纲,hi'为第i层无量纲化储层厚度,%;hi为第i层储层厚度,m;hmax、hmin为多层叠置储层中单层厚度最大值与最小值,m;FG为多层叠置丰度评价因子,无量纲。
进一步的技术方案是,所述立体“地质-工程”综合评价指数包括地质评价因子、地质评价因子阈值、工程评价因子、工程评价因子阈值。
进一步的技术方案是,所述地质评价因子的计算公式为:
SG=FG
式中:SG为地质评价因子,无量纲;FG为多层叠置丰度评价因子,无量纲;
地质评价因子阈值的计算公式为:
进一步的技术方案是,所述工程评价因子的计算公式为:
SE=λFFNF+(1-λF)FM
式中:SE为工程评价因子,无量纲;λF为缝网因子权重系数,无量纲;FNF为多层叠置缝网发育强度因子,无量纲;FM为多层叠置立体基质评价因子,无量纲;
工程评价因子阈值计算公式为:
进一步的技术方案是,所述立体动用开发效果评价具体为:
本发明具有以下有益效果:本发明可显著降低海陆过渡相压裂成本、提高施工效率,改善增产效果,有助于海陆过渡相资源的规模化高效开发。
附图说明
图1为本发明的流程框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的一种海陆过渡相页岩储层立体动用开发评价方法,包括以下步骤:
步骤1,已知海陆过渡相水平井测井数据,包括声波横波速度、声波纵波速度、岩石密度、黏土矿物组分含量、硅质矿物组分含量、钙质矿物组分含量、中子孔隙度、密度孔隙度等数据;
步骤2,基于测井数据中的声波横波速度、声波纵波速度、岩石密度,通过公式(1)、(2)计算单层岩石泊松比与弹性模量;
式中:νi为第i层岩石泊松比,无量纲;vp,i为第i层声波测井纵波速度,m/s;vs,i为第i层声波测井纵波速度,m/s;
式中:Ei为第i层岩石弹性模量,Pa;ρi为第i层岩石密度,kg/m3;
步骤3,基于测井数据中的硅质矿物组分含量、钙质矿物组分含量,通过公式(3)、(4)计算单层天然裂缝发育强度和水平层理发育强度;
FD,i=ξSi,ifSi,i+ξCa,ifCa,i+ξi (3)
式中:FD,i为第i层天然裂缝发育强度,m-1;ξSi,i为第i层硅质矿物对天然裂缝发育贡献系数,m-1;ξCa,i为第i层钙质矿物对天然裂缝发育贡献系数,m-1;ξi为第i层天然裂缝发育本底系数,m-1。
BD,i=ξSi,ifSi,i+ξCa,ifCa,i+ξi (4)
式中:BD,i为第i层水平层理发育强度,m-1;ζSi,i为第i层硅质矿物对水平层理发育贡献系数,m-1;ζCa,i为第i层钙质矿物对水平层理发育贡献系数,m-1;ζi为第i层水平层理发育本底系数,m-1;
步骤4,基于测井数据中的中子孔隙度、密度孔隙度、黏土矿物组分含量、硅质矿物组分含量、钙质矿物组分含量,通过公式(5)、(6)、(7)计算单层储层孔隙度、总有机碳含量、含油饱和度;
φi=φCNL,i·Px,i+φρ,i·(1-Px,i)i (5)
式中:φi为第i层储层孔隙度,%;φCNL,i为第i层测井中子孔隙度,%;Px,i为第i层孔隙度计算比例因子,无量纲;φρ,i分别为第i层测井密度孔隙度,%。
TOCi=α1,iφρ,i+α2,ifClay,i+α3,ifCa,i+α4,ifSi,i (6)
式中:TOCi为第i层总有机碳含量,%;φρ,i分别为第i层测井密度孔隙度,%;fClay,i、fCa,i、fSi,i分别为黏土矿物、钙质矿物、硅质矿物组分含量,%;α1,i、α2,i、α3,i、α4,i为第i层总有机碳含量计算系数,无量纲;
Sg,i=β1,iTOCi+β2,i (7)
式中:Sg,i为含气饱和度,%;β1,i、β2,i为第i层含气饱和度计算系数,无量纲;
步骤5,利用测井数据中计算得到的第i层和第i+1层的最小水平主应力,通过公式(8)可得两层之间的岩性差异发育强度Δσi,i+1;
Δσi,i+1=|σmin,i-σmin,i+1| (8)
式中:Δσi,i+1为两层间岩性发育强度,MPa;σmin,i为第i层最小水平主应力,MPa;σmin,i+1为第i+1层最小水平主应力,MPa;
步骤6,基于步骤2所得的岩石泊松比νi与弹性模量Ei,通过公式(9)、(10)计算单层基质评价因子;
FM,i=(BM,i-BMmin,i)/(BMmax,i-BMmin,i) (9)
式中:FM,i为第i层基质评价因子,无量纲;Edl,i、vdl,i分别为第i层无量纲化的杨氏模量、泊松比,无量纲;BM,i为第i层基质脆性,无量纲;BMmax,i、Bnmin,i、Emax,i、Emin,i、vmax,i、vmin,i分别为第i层基质脆性、杨氏模量、泊松比的最大值、最小值;
步骤7,基于步骤3所得的地层天然裂缝发育强度和水平层理发育强度,步骤5所得的岩性差异发育强度Δσi,i+1,通过公式(11)、(12)、(13)计算缝网评价因子和两层叠置之间岩性界面差异;
FNF,i=2BDo,iFDo,i/(BDo,i+FDo,i) (11)
式中:FNF,i为第i层缝网发育强度因子,无量纲;S'i,i+1为第i层与第i+1层之间岩性界面差异,无量纲;BD,i、FD,i分别为第i层水平层理发育指数和第i层天然裂缝发育指数;BDmax,i、BDmin,i、FDmax,i、FDmin,i分别为第i层水平层理最大值、第i层水平层理最小值、第i层天然裂缝发育强度最大值、第i层天然裂缝发育强度最小值;Δσi,i+1为第i层与第i+1层之间最小水平主应力差,MPa;Δσmax,i,i+1、Δσmin,i,i+1为第i层与第i+1层之间最小主应力差值的最大值、最小值,MPa;FNF为多层叠置缝网发育强度因子,无量纲;S为多层叠置之间岩性界面差异,无量纲;BD、FD分别为多层归一化水平层理发育指数和多层归一化天然裂缝发育指数,无量纲;BD'、FD'分别为多层水平层理发育指数、多层天然裂缝发育指数,无量纲;
步骤8,基于步骤4所得的孔隙度、总有机碳含量、含油饱和度,通过公式(14)、(15)计算单层丰度评价因子;
FG,i=γ1,iφi'+γ2,iSg,i'+γ3,ihi' (14)
式中,FG,i为第i层丰度评价因子;γ1,i、γ2,i、γ3,i为物性权重系数;Sgmax,i、Smin,i第i层含气饱和度最大值与最小值,%;Sg,i为第i层含气饱和度,%;S′gi为第i层无量纲化的含气饱和度,无量纲;φmax,i、φmin,i为第i层储层孔隙度最大值与最小值,%;φi为第i层储层孔隙度,%;φ′i为单层无量纲化的孔隙度,无量纲,hi'为第i层无量纲化储层厚度,%;hi为第i层储层厚度,m;hmax、hmin为多层叠置储层中单层厚度最大值与最小值,m;
步骤9,基于步骤6所得的单层基质评价因子,通过公式(16)、(17)计算多层基质评价因子;
式中:FM为多层叠置立体基质评价因子,无量纲;Edl、vdl分别为多层叠置无量纲化的杨氏模量、泊松比,无量纲;BM为多层叠置基质脆性,无量纲;
步骤10,基于步骤7所得的单层缝网评价因子FNFi,通过公式(18)、(19)、(20)计算多层缝网评价因子FNF和多层叠置之间岩性界面差异;
S=(S'i,i+1-S'i,i+1min)/(S'i,i+1max-S'i,i+1min) (20)
式中:FNF为多层叠置缝网发育强度因子,无量纲;S为多层叠置之间岩性界面差异,无量纲;BD、FD分别为多层叠置水平层理发育指数和天然裂缝发育指数,无量纲;
步骤11,基于步骤8所得的单层丰度评价因子,通过公式(21)、(22)计算多层丰度评价因子;
式中,FG为多层叠置丰度评价因子;S′为多层叠置无量纲化的含气饱和度,无量纲;φ′为多层叠置无量纲化的孔隙度,无量纲,h'为多层叠置无量纲化储层厚度,%;
步骤12,基于步骤9、10、11所得的多层基质评价因子、多层缝网评价因子和多层叠置之间岩性界面差异、多层丰度评价因子,通过公式(23)、(24),建立地质评价因子、工程评价因子;
SG=FG (23)
式中:SG为地质评价因子,无量纲;
SE=λFFNF+(1-λF)FM (24)
式中:SE为工程评价因子,无量纲;λF为缝网因子权重系数,无量纲。
步骤13,基于步骤12所得的地质评价因子、工程评价因子,通过公式(25)、(26)计算工程评价因子阈值和地质评价因子阈值;
步骤14,基于步骤12、13所得的地质评价因子、工程评价因子、工程评价因子阈值和地质评价因子阈值,通过公式(27)对海陆过渡相目标水平井水平段划分立体动用开发等级;
根据海陆过渡相多层叠置立体动用开发评价,即可判断不同水平井段开发效果,A——地质工程情况皆佳,改造效果最好;B——地质情况较好,工程情况稍差,改造效果较好;等级C——地质情况稍差,工程情况较好差,效果较B次之;D——地质工程情况皆差,效果最差,可不进行压裂作业。
本发明基于目标海陆过渡相页岩气井的测井数据,计算水平井段单层的岩石力学参数、地层弱面发育参数、储层物性参数、岩性界面差异参数;通过获取水平段单层和多层叠置的立体基质评价因子、缝网评价因子、丰度评价因子以及立体“地质-工程”综合评价指数;对目标井水平段多层叠置进行立体开发评价分级,并根据等级为不同多层叠置水平井段进行立体动用开发效果评价。
以上所述,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已通过上述实施例揭示,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种海陆过渡相页岩储层立体动用开发评价方法,其特征在于,包括:
a、基于目标井的测井数据确定水平井段每个单层的岩石力学参数、地层弱面发育参数、储层物性参数、岩性界面差异参数;
b、基于水平井段每个单层的岩石力学参数、地层弱面发育参数、储层物性参数、岩性界面差异参数分别确定目标井水平段的多层叠置立体基质评价因子、多层叠置缝网评价因子、多层叠置丰度评价因子;
c、基于目标井水平段的多层叠置立体基质评价因子、多层叠置缝网评价因子、多层叠置丰度评价因子确定目标井水平段多层叠置的立体“地质-工程”综合评价指数;
d、基于目标井水平段多层叠置的立体“地质-工程”综合评价指数对目标井水平段多层叠置进行立体动用开发效果评价。
2.根据权利要求1所述的一种海陆过渡相页岩储层立体动用开发评价方法,其特征在于,所述岩石力学参数包括泊松比、弹性模量;所述地层弱面发育参数包括天然裂缝发育强度、水平层理发育强度;所述储层物性参数包括储层孔隙度、总有机碳含量、含气饱和度;所述岩性界面差异参数包括层间岩性差异发育强度。
3.根据权利要求2所述的一种海陆过渡相页岩储层立体动用开发评价方法,其特征在于,所述步骤b包括:
S1、基于水平井段每个单层的岩石力学参数确定目标井水平段每个单层的单层基质评价因子;再基于所有的单层基质评价因子确定目标井水平段的多层叠置立体基质评价因子;
S2、基于地层弱面发育参数和岩性界面差异参数确定目标井水平段每个单层的单层缝网评价因子;再基于所有的单层缝网评价因子确定目标井水平段的多层叠置缝网评价因子;
S3、基于储层物性参数确定目标井水平段每个单层的单层丰度评价因子;再基于所有的单层丰度评价因子确定目标井水平段的多层叠置缝丰度价因子。
5.根据权利要求3所述的一种海陆过渡相页岩储层立体动用开发评价方法,其特征在于,所述步骤S2中的计算公式为:
S=(S'i,i+1-S'i,i+1min)/(S'i,i+1max-S'i,i+1min)
式中:FNF,i为第i层缝网发育强度因子,无量纲;S'i,i+1为第i层与第i+1层之间岩性界面差异,无量纲;BD,i、FD,i分别为第i层水平层理发育指数和第i层天然裂缝发育指数;BDmax,i、BDmin,i、FDmax,i、FDmin,i分别为第i层水平层理最大值、第i层水平层理最小值、第i层天然裂缝发育强度最大值、第i层天然裂缝发育强度最小值;Δσi,i+1为第i层与第i+1层之间最小水平主应力差,MPa;Δσmax,i,i+1、Δσmin,i,i+1为第i层与第i+1层之间最小主应力差值的最大值、最小值,MPa;FNF为多层叠置缝网发育强度因子,无量纲;S为多层叠置之间岩性界面差异,无量纲;BD、FD分别为多层归一化水平层理发育指数和多层归一化天然裂缝发育指数,无量纲;BD'、FD'分别为多层水平层理发育指数、多层天然裂缝发育指数,无量纲。
6.根据权利要求3所述的一种海陆过渡相页岩储层立体动用开发评价方法,其特征在于,所述步骤S2中的计算公式为:
式中:FG,i为第i层丰度评价因子,无量纲;γ1,i、γ2,i、γ3,i为物性权重系数;Sgmax,i、Smin,i第i层含气饱和度最大值与最小值,%;Sg,i为第i层含气饱和度,%;S′gi为第i层无量纲化的含气饱和度,无量纲;φmax,i、φmin,i为第i层储层孔隙度最大值与最小值,%;φi为第i层储层孔隙度,%;φ′i为单层无量纲化的孔隙度,无量纲,hi'为第i层无量纲化储层厚度,%;hi为第i层储层厚度,m;hmax、hmin为多层叠置储层中单层厚度最大值与最小值,m;FG为多层叠置丰度评价因子,无量纲。
7.根据权利要求2所述的一种海陆过渡相页岩储层立体动用开发评价方法,其特征在于,所述立体“地质-工程”综合评价指数包括地质评价因子、地质评价因子阈值、工程评价因子、工程评价因子阈值。
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