CN113033021A - 致密储层的改造评估方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了致密储层的改造评估方法和装置，包括：获取岩石力学参数；将岩石力学参数通过多元线性回归分析算法，构建数学模型；对岩石力学参数进行关联性分析，得到脆性指数和水平应力差异系数；将水平应力差异系数和脆性指数通过数学模型，构建储层改造能力指数模型；根据储层改造能力指数模型计算储层改造能力指数；根据储层改造能力指数确定储层改造程度，通过储层改造能力指数可以快速预测裂缝缝网展布形态及延伸规律，对压前设计及压后现场施工具有重要的指导作用和意义。
Description
技术领域
本发明涉及致密油气田开发领域，尤其是涉及致密储层的改造评估方法和装置。
背景技术
致密储层具有自生自储、低孔隙度、超低渗透率、天然裂缝发育等特征，一般无自然产能，需要水力压裂和水平井技术才能进行经济开发，但由于基质向裂缝的供油气能力较差，仅靠单一压裂主缝很难取得预期的增产效果，因此往往需要特殊的压裂技术，如“缝网压裂”和“体积改造”，使压开的人工裂缝形成分叉缝或者发生转向，沟通天然裂缝，增加裂缝复杂程度，提高储层基质向人工裂缝供油能力，达到更好的增产效果。
但是，采用上述方式对致密油气田储层改造过程中，难以对改造效果和改造程度进行控制，无法快速预测裂缝缝网展布形态及延伸规律。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供致密储层的改造评估方法和装置，通过储层改造能力指数可以快速预测裂缝缝网展布形态及延伸规律，对压前设计及压后现场施工具有重要的指导作用和意义。
第一方面，本发明实施例提供了致密储层的改造评估方法，所述方法包括：
获取岩石力学参数；
将所述岩石力学参数通过多元线性回归分析算法，构建数学模型；
对所述岩石力学参数进行关联性分析，得到脆性指数和水平应力差异系数；
将所述水平应力差异系数和所述脆性指数通过所述数学模型，构建储层改造能力指数模型；
根据所述储层改造能力指数模型计算储层改造能力指数；
根据所述储层改造能力指数确定储层改造程度。
进一步的，所述岩石力学参数包括最大水平主应力、最小水平主应力、泊松比、杨氏模量、石英含量、脆性矿物含量、上覆岩层压力、断裂韧性指数和孔隙压力。
进一步的，所述对所述岩石力学参数进行关联性分析，得到脆性指数和水平应力差异系数，包括：
根据所述杨氏模量计算杨氏模量系数；
根据所述泊松比计算泊松比系数；
根据所述杨氏模量系数和所述泊松比系数计算所述脆性指数；
根据所述最大水平主应力和所述最小水平主应力计算所述水平应力差异系数。
进一步的，所述根据所述杨氏模量系数和所述泊松比系数计算所述脆性指数，包括：
根据下式计算所述脆性指数：
RBrit＝(YMBrit+PRBrit)/2
其中，RBrit为所述脆性指数，YMBrit为所述杨氏模量系数，PRBrit为所述泊松比系数。
进一步的，所述根据所述最大水平主应力和所述最小水平主应力计算所述水平应力差异系数，包括：
根据下式计算所述水平应力差异系数：
Kh＝(σH-σh)/σh
其中，Kh为所述水平应力差异系数，σH为所述最大水平主应力，σh为所述最小水平主应力。
进一步的，所述将所述水平应力差异系数和所述脆性指数通过所述数学模型，构建储层改造能力指数模型，包括：
将所述水平应力差异系数和所述脆性指数通过回归分析算法，得到所述水平应力差异系数对应的第一权重系数和所述脆性指数对应的第二权重系数；
将所述水平应力差异系数、所述脆性指数、所述第一权重系数和所述第二权重系数通过所述数学模型，构建所述储层改造能力指数模型。
进一步的，所述根据所述储层改造能力指数模型计算储层改造能力指数，包括：
根据下式计算所述储层改造能力指数：
Rr＝k1*Kh+k2*RBrit
其中，Rr为所述储层改造能力指数，k1为所述第一权重系数，Kh为所述水平应力差异系数，k2为所述第二权重系数，RBrit为所述脆性指数。
第二方面，本发明实施例提供了致密储层的改造评估装置，所述装置包括：
获取单元，用于获取岩石力学参数；
第一构建单元，用于将所述岩石力学参数通过多元线性回归分析算法，构建数学模型；
分析单元，用于对所述岩石力学参数进行关联性分析，得到脆性指数和水平应力差异系数；
第二构建单元，用于将所述水平应力差异系数和所述脆性指数通过所述数学模型，构建储层改造能力指数模型；
计算单元，用于根据所述储层改造能力指数模型计算储层改造能力指数；
确定单元，用于根据所述储层改造能力指数确定储层改造程度。
第三方面，本发明实施例提供了电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述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如上所述的方法。
第四方面，本发明实施例提供了具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行如上所述的方法。
本发明实施例提供了致密储层的改造评估方法和装置，包括：获取岩石力学参数；将岩石力学参数通过多元线性回归分析算法，构建数学模型；对岩石力学参数进行关联性分析，得到脆性指数和水平应力差异系数；将水平应力差异系数和脆性指数通过数学模型，构建储层改造能力指数模型；根据储层改造能力指数模型计算储层改造能力指数；根据储层改造能力指数确定储层改造程度，通过储层改造能力指数可以快速预测裂缝缝网展布形态及延伸规律，对压前设计及压后现场施工具有重要的指导作用和意义。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的致密储层的改造评估方法流程图；
图2为本发明实施例二提供的单井水平井段的储层改造能力指数的数值点和数值范围示意图；
图3为本发明实施例二提供的储层改造能力指数的单井改造效果示意图；
图4为本发明实施例二提供的压裂施工曲线G函数图形示意图；
图5为本发明实施例三提供的致密储层的改造评估装置示意图。
图标：
1-获取单元；2-第一构建单元；3-分析单元；4-第二构建单元；5-计算单元；6-确定单元。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
致密储层具有自生自储、低孔隙度、超低渗透率、天然裂缝发育等特征，一般无自然产能，需要水力压裂和水平井技术才能进行经济开发，但由于基质向裂缝的供油气能力较差，仅靠单一压裂主缝很难取得预期的增产效果，因此往往需要特殊的压裂技术，如“缝网压裂”和“体积改造”，使压开的人工裂缝形成分叉缝或者发生转向，沟通天然裂缝，增加裂缝复杂程度，提高储层基质向人工裂缝供油能力，达到更好的增产效果。
但是，采用上述方式对致密油气田储层改造过程中，难以对改造效果和改造程度进行控制，无法快速预测裂缝缝网展布形态及延伸规律。
致密油气田储层能否形成有效裂缝网络和达到某种裂缝复杂程度，主要的指标参数为脆性指数，同时要形成复杂裂缝还需要满足一定的地应力条件。脆性指数与压裂裂缝形态存在一定的对应关系，即脆性指数越大，储层裂缝延伸的形态越复杂；当脆性指数大于50％时，储层的裂缝形态将趋向形成缝网。
地应力对裂缝形态的影响主要体现在水平主应力差的大小上，而水平主应力差对裂缝形态的影响决定于水平应力差异系数Kh。
为便于对本实施例进行理解，下面对本发明实施例进行详细介绍。
实施例一：
图1为本发明实施例一提供的致密储层的改造评估方法流程图。
参照图1，该方法包括以下步骤：
步骤S101，获取岩石力学参数；
这里，基于一维岩石力学剖面获取岩石力学动态参数，结合该区的岩心力学实验，通过动静态结合及校正，得到岩石力学参数。岩石力学参数包括最大水平主应力、最小水平主应力、泊松比、杨氏模量、石英含量、脆性矿物含量、上覆岩层压力、断裂韧性指数和孔隙压力，还包括围压、岩石类型、自然伽马、RT测井曲线和AC测井曲线等。
步骤S102，将岩石力学参数通过多元线性回归分析算法，构建数学模型；
具体地，将岩石力学参数通过多元线性回归分析算法，构建数学模型，参照公式(1)：
Y＝k1x1+k2x2…+kixi+λ
其中，Y为储层改造指数，无量纲；k为储层改造能力参数的权重系数归一化值，无量纲；x为储层改造能力参数的归一化值，无量纲；i为参数的个数；λ为校正常数。
对数学模型进行简化，具体参照公式(2)：
Y＝k1x1+k2x2+λ
步骤S103，对岩石力学参数进行关联性分析，得到脆性指数和水平应力差异系数；
具体地，对岩石力学参数关联分析过程中，判断储层改造可以从储层和隔层岩性进行分析，储层容易改造，隔层难改造。从储层岩性来表征伽马、声波和电阻率等；泊松比和杨氏模量可通过公式由脆性指数表征，最大水平主应力和最小水平主应力可通过公式由水平应力差异系数表征。
步骤S104，将水平应力差异系数和脆性指数通过数学模型，构建储层改造能力指数模型；
步骤S105，根据储层改造能力指数模型计算储层改造能力指数；
步骤S106，根据储层改造能力指数确定储层改造程度。
进一步的，步骤S103包括以下步骤：
步骤S201，根据杨氏模量计算杨氏模量系数；
具体地，根据公式(3)计算杨氏模量系数：
其中，YMBrit为杨氏模量系数，YM为杨氏模量。
步骤S202，根据泊松比计算泊松比系数；
具体地，根据公式(4)计算泊松比系数：
其中，PRBrit为泊松比系数，PR为泊松比。
步骤S203，根据杨氏模量系数和泊松比系数计算脆性指数；
步骤S204，根据最大水平主应力和最小水平主应力计算水平应力差异系数。
进一步的，步骤S203包括：
根据公式(5)计算脆性指数：
RBrit＝(YMBrit+PRBrit)/2
其中，RBrit为脆性指数，YMBrit为杨氏模量系数，PRBrit为泊松比系数。
进一步的，步骤S204包括：
根据公式(6)计算水平应力差异系数：
Kh＝(σH-σh)/σh
其中，Kh为水平应力差异系数，σH为最大水平主应力，σh为最小水平主应力。
进一步的，步骤S104包括以下步骤：
步骤S301，将水平应力差异系数和脆性指数通过回归分析算法，得到水平应力差异系数对应的第一权重系数和脆性指数对应的第二权重系数；
步骤S302，将水平应力差异系数、脆性指数、第一权重系数和第二权重系数通过数学模型，构建储层改造能力指数模型。
本申请是建立在某井区的储层改造评价上，对应的裂缝形态和储层改造能力指数也是建立在该井区的储层改造基础上的。将水平应力差异系数和脆性指数通过回归分析算法，得水平应力差异系数对应的第一权重系数和脆性指数对应的第二权重系数，权重系数的相关程度分布如下：当0≤|r|<0.4时，为低度相关；当0.4≤|r|<0.7时，为中度相关；当0.7≤|r|≤1时，为高度相关。其中，r为第一权重系数或第二权重系数。
进一步的，步骤S105包括：
根据公式(7)计算储层改造能力指数：
Rr＝k1*Kh+k2*RBrit
其中，Rr为储层改造能力指数，k1为第一权重系数，Kh为水平应力差异系数，k2为第二权重系数，RBrit为脆性指数。在计算得到k1和k2后，根据公式(7)得到储层改造能力指数Rr，Rr的值域范围为[0，1]，0表示改造困难，1表示改造效果理想。
储层改造能力指数对应的改造程度分布如下：当Rr在0-0.1时，改造程度为改造困难，无缝；当Rr在0.1-0.4时，改造程度为改造较难，单缝；当Rr在0.4-0.6时，改造程度为改造一般，多裂缝；当Rr在0.6-0.7时，改造程度为改造容易，多裂缝与缝网过渡；当Rr在0.7-1时，改造程度为改造理想，缝网。
本申请通过对动静态校正后的岩石力学参数进行统计分析，从致密储层性质出发，优选能综合评价储层改造难易程度的脆性指数和水平应力差异系数来表征裂缝扩展情况，建立致密储层改造程度评估的储层改造能力指数模型；该方法不同于通过脆性指数评价储层改造能力的方法和粘土矿物含量等实验方法，该方法综合考虑了对致密储层可压性有影响的多种因素。同时，该方法考虑了实验测试结果和现场压裂反馈资料，实验结果为评价方法提供了准确的参数，并且结合地质资料从工程应用尺度进行分析，使评价更加全面。因此，本申请能简明而又快速的预测井区内裂缝的主要类型，方便在压裂工艺上进行针对性的优化，从而达到更好的缝网改造效果。
实施例二：
对某井区的储层改造能力进行评价，具体如下：
步骤S401，对影响单井产量的地质力学参数，结合该井区的岩心岩石力学实验，进行动静态结合及校正，得到岩石力学参数；
步骤S402，对岩石力学参数进行关联性分析，得到脆性指数和水平应力差异系数；即将杨氏模量和泊松比统一到脆性指数中，将最大水平主应力和最小水平主应力通过水平应力差异系数来综合表征。
步骤S403，根据公式(3)-(7)计算储层改造能力指数Rr；
步骤S404，对储层改造能力指数Rr进行数值分析。
该井区Rr的分布范围为0.3-0.7，整体改造程度为一般-容易，形成裂缝网络由单缝向多缝，甚至缝网过渡。综合储层改造效果，具体为多缝-缝网模式。参照图2，横坐标为储层改造能力指数的数值点，纵坐标为深度，不同的深度对应不同的Rr值，不同的Rr值说明有不同的改造程度。
储层改造能力指数对应的改造程度分布参照图3，横坐标为储层改造能力指数Rr，纵坐标为样本点数。当Rr在0-0.1时，改造程度为困难；当Rr在0.1-0.4时，改造程度为较难；当Rr在0.4-0.6时，改造程度为一般；当Rr在0.6-0.7时，改造程度为容易。
参照图4，该曲线为G函数，当曲线波动较大时，会形成凹陷和凸起，具有多缝-缝网的特征，可参照图中的圆圈部分。
本发明实施例提供了致密储层的改造评估方法，包括：获取岩石力学参数；将岩石力学参数通过多元线性回归分析算法，构建数学模型；对岩石力学参数进行关联性分析，得到脆性指数和水平应力差异系数；将水平应力差异系数和脆性指数通过数学模型，构建储层改造能力指数模型；根据储层改造能力指数模型计算储层改造能力指数；根据储层改造能力指数确定储层改造程度，通过储层改造能力指数可以快速预测裂缝缝网展布形态及延伸规律，对压前设计及压后现场施工具有重要的指导作用和意义。
实施例三：
图5为本发明实施例三提供的致密储层的改造评估装置示意图。
参照图5，该装置包括：
获取单元1，用于获取岩石力学参数；
第一构建单元2，用于将岩石力学参数通过多元线性回归分析算法，构建数学模型；
分析单元3，用于对岩石力学参数进行关联性分析，得到脆性指数和水平应力差异系数；
第二构建单元4，用于将水平应力差异系数和脆性指数通过数学模型，构建储层改造能力指数模型；
计算单元5，用于根据储层改造能力指数模型计算储层改造能力指数；
确定单元6，用于根据储层改造能力指数确定储层改造程度。
本发明实施例提供了致密储层的改造评估装置，包括：获取岩石力学参数；将岩石力学参数通过多元线性回归分析算法，构建数学模型；对岩石力学参数进行关联性分析，得到脆性指数和水平应力差异系数；将水平应力差异系数和脆性指数通过数学模型，构建储层改造能力指数模型；根据储层改造能力指数模型计算储层改造能力指数；根据储层改造能力指数确定储层改造程度，通过储层改造能力指数可以快速预测裂缝缝网展布形态及延伸规律，对压前设计及压后现场施工具有重要的指导作用和意义。
本发明实施例还提供一种电子设备，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，处理器执行计算机程序时实现上述实施例提供的致密储层的改造评估方法的步骤。
本发明实施例还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，计算机可读介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述实施例的致密储层的改造评估方法的步骤。
本发明实施例所提供的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种致密储层的改造评估方法，其特征在于，所述方法包括：
获取岩石力学参数；
将所述岩石力学参数通过多元线性回归分析算法，构建数学模型；
对所述岩石力学参数进行关联性分析，得到脆性指数和水平应力差异系数；
将所述水平应力差异系数和所述脆性指数通过所述数学模型，构建储层改造能力指数模型；
根据所述储层改造能力指数模型计算储层改造能力指数；
根据所述储层改造能力指数确定储层改造程度。
2.根据权利要求1所述的致密储层的改造评估方法，其特征在于，所述岩石力学参数包括最大水平主应力、最小水平主应力、泊松比、杨氏模量、石英含量、脆性矿物含量、上覆岩层压力、断裂韧性指数和孔隙压力。
3.根据权利要求2所述的致密储层的改造评估方法，其特征在于，所述对所述岩石力学参数进行关联性分析，得到脆性指数和水平应力差异系数，包括：
根据所述杨氏模量计算杨氏模量系数；
根据所述泊松比计算泊松比系数；
根据所述杨氏模量系数和所述泊松比系数计算所述脆性指数；
根据所述最大水平主应力和所述最小水平主应力计算所述水平应力差异系数。
4.根据权利要求3所述的致密储层的改造评估方法，其特征在于，所述根据所述杨氏模量系数和所述泊松比系数计算所述脆性指数，包括：
根据下式计算所述脆性指数：
RBrit＝(YMBrit+PRBrit)/2
其中，RBrit为所述脆性指数，YMBrit为所述杨氏模量系数，PRBrit为所述泊松比系数。
5.根据权利要求3所述的致密储层的改造评估方法，其特征在于，所述根据所述最大水平主应力和所述最小水平主应力计算所述水平应力差异系数，包括：
根据下式计算所述水平应力差异系数：
Kh＝(σH-σh)/σh
其中，Kh为所述水平应力差异系数，σH为所述最大水平主应力，σh为所述最小水平主应力。
6.根据权利要求1所述的致密储层的改造评估方法，其特征在于，所述将所述水平应力差异系数和所述脆性指数通过所述数学模型，构建储层改造能力指数模型，包括：
将所述水平应力差异系数和所述脆性指数通过回归分析算法，得到所述水平应力差异系数对应的第一权重系数和所述脆性指数对应的第二权重系数；
将所述水平应力差异系数、所述脆性指数、所述第一权重系数和所述第二权重系数通过所述数学模型，构建所述储层改造能力指数模型。
7.根据权利要求6所述的致密储层的改造评估方法，其特征在于，所述根据所述储层改造能力指数模型计算储层改造能力指数，包括：
根据下式计算所述储层改造能力指数：
Rr＝k1*Kh+k2*RBrit
其中，Rr为所述储层改造能力指数，k1为所述第一权重系数，Kh为所述水平应力差异系数，k2为所述第二权重系数，RBrit为所述脆性指数。
8.一种致密储层的改造评估装置，其特征在于，所述装置包括：
获取单元，用于获取岩石力学参数；
第一构建单元，用于将所述岩石力学参数通过多元线性回归分析算法，构建数学模型；
分析单元，用于对所述岩石力学参数进行关联性分析，得到脆性指数和水平应力差异系数；
第二构建单元，用于将所述水平应力差异系数和所述脆性指数通过所述数学模型，构建储层改造能力指数模型；
计算单元，用于根据所述储层改造能力指数模型计算储层改造能力指数；
确定单元，用于根据所述储层改造能力指数确定储层改造程度。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述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上述权利要求1至7任一项所述的方法。
10.一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，其特征在于，所述程序代码使所述处理器执行所述权利要求1至7任一项所述的方法。
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