CN103122762A - 一种非常规泥页岩油气藏有效压裂层段的检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非常规泥页岩油气藏有效压裂层段的检测方法及装置。所述方法包括：采集目的层段的测井资料及岩心样品资料；根据测井资料及岩心样品资料，计算生成目的层段的岩石中的各矿物的体积含量；根据岩心样品资料及岩石空间体积平均弹性参数模型，计算生成目的层段的岩石中各矿物组分的泊松比；根据目的层段岩石中的各矿物的体积含量及各矿物组分的泊松比，计算生成所述目的层段的岩石脆性指数；选择所述泥页岩中的岩石脆性指数相对较大的目的层段作为所述非常规泥页岩油气藏中的有效压裂层段。本发明实施例的非常规泥页岩油气藏有效压裂层段的检测方法及装置，可以满足非常规泥页岩油气藏勘探开发中对有效压裂层段选取的实际生产需求。

Description

一种非常规泥页岩油气藏有效压裂层段的检测方法及装置

技术领域

本发明关于地质勘探技术领域，特别是关于石油勘探中的非常规泥页岩岩油气藏储层测井领域，具体的讲是一种非常规泥页岩油气藏有效压裂层段的检测方法及装置。

背景技术

泥页岩油气藏属于非常规油气藏的一种类型。随着常规油气勘探不断深入和勘探难度越来越大，非常规油气资源日益受到关注，非常规油气逐渐成为我国油气勘探的重要领域，在新增探明油气储量中非常规油气所占比例逐年增加。在这种背景下，加大对非常规油气资源的勘探开发研究工作显得尤为重要，非常规油气的勘探开发新技术和新方法急需突破。

目前国外已发现的大型页岩油、气主要以海相沉积为主，而国内发现的泥页岩油藏则主要以陆相沉积为主，两者在地质特征及形成条件等方面均存在一定的差异。目前国内对泥页岩油藏的研究主要集中在地质特征和成因机理方面，但在地球物理技术尤其是利用测井技术如何识别有效的泥页岩储层方面的研究很少涉及。随着水平井及分段压裂技术的日趋成熟，泥页岩油气藏产能有所突破，如何在大段泥页岩中优选有利的压裂层段，是实现泥页岩油气藏产能突破急需解决的首要问题。

常规油气藏有效储层的评价标准主要是建立储层物性和含油饱和度的下限值，而非常规泥页岩油气藏由于具有自生自储、储层致密、微裂缝发育、储层非均质性强，储层产能通常与压裂形成缝网的程度有关等方面的特点，常规油气藏有效储层评价的思路和方法对于非常规泥页岩油气藏的评价是不全面的，对于非常规油气藏，在有效储层识别的基础上，如何寻找有利的压裂层段，即如何表征泥页岩岩石的脆性成为拭待解决的技术难题。

目前已有的岩石脆性表征方法主要有两种，一种是声波法，即利用岩石力学性质从阵列声波资料中提取泊松比和杨氏模量参数来判断岩石脆性程度的大小；另一种矿物组分法，主要是根据岩石中脆性矿物的相对体积含量判断岩石脆性好坏。上述两种方法均有一定的局限性，阵列声波测井资料不是每口井必测的测井项目，因此若无阵列声波资料，则声波法将无法实施；矿物组分法只考虑了岩石中所有脆性矿物的相对含量大小，并未考虑各种脆性矿物成分之间的岩石弹性参数差异，即将每种脆性矿物对岩石总体脆性的贡献看作是等同的。因此，目前尚无相应可应用的成熟技术的现状，满足了泥页岩油气藏勘探开发中对有效压裂层段选取进行压裂改造的实际生产需求。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述问题，本发明实施例提供了一种非常规泥页岩油气藏有效的压裂层段的检测方法及装置，以解决目前尚无相应可应用的成熟技术来满足泥页岩油气藏勘探开发中对有效压裂层段选取进行压裂改造的实际生产需求的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种非常规泥页岩油气藏有效压裂层段的检测方法，包括：采集目的层段的测井资料及岩心样品资料；根据测井资料及岩心样品资料，计算生成目的层段的岩石中的各矿物的体积含量；根据岩心样品资料及岩石空间体积平均弹性参数模型，计算生成目的层段的岩石中各矿物组分的泊松比；根据所述的目的层段岩石中的各矿物的体积含量及各矿物组分的泊松比，计算生成所述目的层段的岩石脆性指数；选择所述泥页岩中的岩石脆性指数相对较大的目的层段作为所述非常规泥页岩油气藏中的有效压裂层段。

为了实现上述目的，本发明实施例还提供一种非常规泥页岩油气藏有效压裂层段的检测装置，包括：资料采集单元，用于采集目的层段的测井资料及岩心样品资料；体积含量计算单元，用于根据所述的测井资料及岩心样品资料，计算生成所述目的层段岩石中的各矿物的体积含量；泊松比计算单元，用于根据所述岩心样品资料及岩石空间体积平均弹性参数模型，计算生成目的层段岩石中的各矿物组分的泊松比；岩石脆性指数计算单元，用于根据所述的目的层段岩石中的各矿物的体积含量及各矿物组分的泊松比，计算生成所述目的层段的岩石脆性指数；压裂层段选择单元，用于选择所述泥页岩中的岩石脆性指数相对较大的目的层段作为所述非常规泥页岩油气藏中的有效压裂层段。

本发明实施例的非常规泥页岩油气藏有效压裂层段的检测方法及装置，综合考虑了不同矿物体含量和相应矿物的岩石弹性参数对岩石整体脆性程度的贡献，具有明确的物理意义，解决了目前尚无相应可应用的成熟技术的现状，通过对泥页岩储层岩石脆性准确评价，可以满足非常规泥页岩油气藏勘探开发中对有效压裂层段选取的实际生产需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种非常规泥页岩油气藏有效压裂层段的检测方法的方法流程图；

图2为本发明实施例的非常规泥页岩油气藏有效压裂层段的检测装置的结构示意图；

图3为本发明一具体实施例中的泥页岩层段岩石脆性综合检测结果示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

图1为本发明实施例的一种非常规泥页岩油气藏有效压裂层段的检测方法的方法流程图。如图所示，本实施例的检测方法包括：S101，采集目的层段的测井资料及岩心样品资料；S102，根据所述的测井资料及岩心样品实验测量得到的各矿物组分含量资料，计算生成所述目的层段的岩石中各矿物的体积含量；S103，根据所述岩心样品实验测量得到的岩石弹性参数泊松比资料及岩石空间体积平均弹性参数模型，计算生成目的层段的岩石中各矿物组分的泊松比；S104，根据所述的目的层段的岩石中各矿物的体积含量及各矿物组分的泊松比，计算生成所述目的层段的岩石脆性指数；S105，选择所述泥页岩中的岩石脆性指数相对较大的目的层段作为所述非常规泥页岩油气藏中的有效压裂层段。

在本实施例的步骤S101中，可以选择油田区块不同层位的泥页岩储层段作为待检测的目的层段。收集目的层段的测井曲线资料，并根据这些资料选出具有代表性的岩心样品，获取岩心样品的数据，例如岩心样品的各矿物组分含量数据和岩石力学弹性参数泊松比等。所谓具有代表性的岩心样品是指岩心在含有不同岩石矿物成分（石英石、方解石、粘土）方面应具有代表性。在此步骤中，采集的目的层段的测井资料包括：自然伽马曲线、声波时差曲线、补偿密度曲线、补偿中子曲线、深侧向电阻率曲线、浅侧向电阻率曲线、光电指数曲线；采集的岩心样品资料包括得到岩心样品实验测量得到的各矿物组分含量数据和岩石力学弹性参数泊松比数据。

在步骤S102中，根据所述的测井资料及岩心样品资料，计算生成所述目的层段的岩石中的矿物石英、方解石以及粘土的体积含量。在此步骤中，可根据测井资料中的自然伽马曲线、深侧向电阻率曲线、浅侧向电阻率曲线、声波时差曲线、补偿密度曲线、补偿中子曲线、光电指数曲线、铀曲线、钍曲线、钾曲线等常规测井曲线通过最优化的数学方法得到石英、方解石和粘土的体积含量。在本实施例中，可按照《沉积岩中粘土矿物和常见非粘土矿物X衍射分析方法（SY/T5163-2010）》标准流程进行，测量目的层段岩心样品的石英、方解石和粘土含量，并对利用最优化方法计算的上述三种不同成分矿物含量的矿物参数进行标定。上述的标准流程和最优化方法是本领域的公知常识，故此处不再赘述。

在步骤S103中，根据所述岩心样品实验测量得到的岩石弹性参数泊松比资料及岩石空间体积平均弹性参数模型，计算生成目的层段的岩石中各矿物组分的泊松比，包括：

所述岩石空间体积平均弹性参数模型为：

σ=1/2(σ_R+σ_V)，其中 ${\mathrm{\σ}}_V=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\σ}}_i\·V_i,$ ${\mathrm{\σ}}_R=\frac{1}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\σ}}_i^{-1}\·V_i};$ 其中，

σ为所述岩心样品实验测量得到的岩石力学弹性参数泊松比，σ_R为岩石泊松比最小值，σ_V为岩石泊松比最大值，n=3，V_i分别为所述岩心样品中实验测量得到的石英、方解石以及粘土的体积含量；

选取研究区目的层10块有代表性的岩样，利用其实验测量得到的每块岩心的岩石力学弹性参数泊松比和每块岩心石英、方解石以及粘土的体积含量数据，利用数学上通用的最小二乘拟合法即可计算得到目的层岩石中的石英、方解石和粘土的泊松比σ_i。

在步骤S104中，根据所述的目的层段的岩石中各矿物的体积含量及各矿物组分的弹性参数，计算生成所述目的层段的岩石脆性指数，是指利用下述公式生成所述目的层段的岩石脆性指数：

岩石脆性指数

其中，σ_石英、σ_方解石、σ_粘土分别为岩石中各矿物组分石英、方解石、粘土的泊松比，单位为无量纲；V_石英、V_方解石、V_粘土分别为岩石中各矿物组分石英、方解石和粘土的体积含量，其单位为V/V。

在步骤S105中，根据所述的岩石脆性指数的相对大小识别有利的压裂层段，具体指利用单井岩石脆性指数评价结果，根据其变化的相对大小选出脆性指数较大的储层段作为有利压裂层段。例如，研究区目的层位岩石脆性指数大于0.75，则可认为是岩石脆性指数满足压裂层段选取的需求。

图2为本发明实施例的非常规泥页岩油气藏有效压裂层段的检测装置的结构示意图。如图所示，本实施例的检测装置包括：资料采集单元101，用于采集目的层段的测井资料及岩心样品资料；体积含量计算单元102，用于根据所述的测井资料及岩心样品资料，计算生成所述目的层段的岩石中各矿物的体积含量；泊松比计算单元103，用于根据所述岩心样品资料及岩石空间体积平均弹性参数模型，计算生成目的层段的岩石中各矿物组分的泊松比；岩石脆性指数计算单元104，用于根据所述的目的层段的岩石中各矿物的体积含量及各矿物组分的泊松比，计算生成所述目的层段的岩石脆性指数；压裂层段选择单元105，用于选择所述泥页岩中的岩石脆性指数相对较大的目的层段作为所述非常规泥页岩油气藏中的有效压裂层段。

在本实施例中，可以选择油田区块不同层位的泥页岩储层段作为待检测的目的层段。收集目的层段的测井曲线资料，并根据这些资料选出具有代表性的岩心样品，获取岩心样品的各矿物组分含量数据和岩石力学弹性参数泊松比数据等。所谓具有代表性的岩心样品是指岩心在含有不同岩石矿物成分（石英石、方解石、粘土）方面应具有代表性。所述资料采集单元101采集的目的层段的测井资料包括：自然伽马曲线、声波时差曲线、补偿密度曲线、补偿中子曲线、深侧向电阻率曲线、浅侧向电阻率曲线、光电指数曲线等。所述资料采集单元101采集的岩心样品资料包括得到岩心样品实验测量得到的各矿物组分含量数据和岩石力学弹性参数泊松比数据。。

在本实施例中，所述体积含量计算单元102根据所述的测井资料及岩心样品资料，计算石英、方解石以及粘土的体积含量。具体方式为，根据测井资料中的自然伽马曲线、深侧向电阻率曲线、浅侧向电阻率曲线、声波时差曲线、补偿密度曲线、补偿中子曲线、光电指数曲线、铀曲线、钍曲线、钾曲线等常规测井曲线通过最优化的数学方法得到石英、方解石和粘土的体积含量。在本实施例中，可按照《沉积岩中粘土矿物和常见非粘土矿物X衍射分析方法（SY/T5163-2010）》标准流程进行，测量目的层段岩心样品的石英、方解石和粘土含量，并对利用最优化方法计算的上述三种不同成分矿物含量的矿物参数进行标定。

在本实施例中，所述泊松比计算单元103根据所述岩心样品实验测量得到的岩石弹性参数泊松比资料及岩石空间体积平均弹性参数模型，计算生成目的层段岩石中各矿物组分的泊松比，是指利用岩石空间体积平均弹性参数模型为：

σ=1/2(σ_R+σ_V)，其中 ${\mathrm{\σ}}_V=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\σ}}_i\·V_i,$ ${\mathrm{\σ}}_R=\frac{1}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\σ}}_i^{-1}\·V_i};$ 其中，

σ为所述岩心样品实验测量得到的岩石力学弹性参数泊松比，σ_R为岩石泊松比最小值，σ_V为岩石泊松比最大值，n=3，V_i分别为所述岩心样品中实验测量得到的石英、方解石以及粘土的体积含量；

σ_i为利用数学上通用的最小二乘拟合法计算得到的石英、方解石和粘土的泊松比。

在本实施例中，所述岩石脆性指数计算单元104利用下述公式生成所述目的层段的岩石脆性指数：

岩石脆性指数

其中，σ_石英、σ_方解石、σ_粘土分别为岩石中各矿物组分石英、方解石、粘土的泊松比；V_石英、V_方解石、V_粘土分别为岩石中各矿物组分石英、方解石和粘土的体积含量。

在本实施例中，压裂层段选择单元105根据所述的岩石脆性指数的相对大小识别有利的压裂层段，具体指利用单井岩石脆性指数评价结果，根据其变化的相对大小选出脆性指数较大的储层段作为有利压裂层段。例如，研究区目的层位岩石脆性指数大于0.75，则可认为是岩石脆性指数满足压裂层段选取的需求。

具体实施例：

下面结合一具体的实施例，详细介绍本发明提供的技术方案。以某研究区目的层段为例进行说明。图3为本具体实施例的泥页岩层段岩石脆性综合检测结果示意图。

首先根据该井自然伽马曲线（GR）、声波时差曲线（DT）、补偿密度曲线（RHOB）、补偿中子曲线（NPHI）、深侧向电阻率曲线（LLD）、浅侧向电阻率曲线（LLS）利用最优化的方法计算出该井矿物成分剖面，具体包括石英（VOL_QFM）、方解石（VOL_CAR）、粘土（VOL_CLAY）三种矿物组分的体积含量；再根据利用最小二乘拟合法得到的研究区目的层段岩石中各矿物组分石英、方解石、粘土三种矿物的泊松比值0.15、0.31、0.45，利用本发明提出的岩石脆性指数计算方法定量评价该井的岩石脆性（BRIT）；根据评价的结果优选出三个比较有利的压裂层段，如图3中RESULT道中显示的三个灰色层段，其中1、2号层是最有利的压裂层段（脆性指数较大），3号层相对1、2号层岩石脆性要差一些（脆性指数相对较小），即本实施例中的1号层和2号层是泥页岩中最有利也是最有效的压裂层段。

并且，根据该井主压裂第一次纤维转向后微地震事件结果的指示图可以看出，本井采取实际压裂措施后，上部1、2号层被压开，裂缝延伸情况较好，3号层没有压开，进一步说明了本发明提出的对非常规泥页岩油气藏有效压裂层段的检测方法的可靠性和较好的实际应用效果。

综上所述，本发明的有益效果是：提供了一种非常规泥页岩油气藏有效压裂层段的检测方法及装置，综合考虑了不同矿物组分含量和相应矿物的岩石弹性参数对岩石整体脆性程度的贡献，具有明确的物理意义，并且具有较高的精度，解决了目前尚无相应可应用的成熟技术的现状，通过对泥页岩储层岩石脆性准确评价，可以满足非常规泥页岩油气藏勘探开发中对有效压裂层段选取的实际生产需求。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、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)

1.一种非常规泥页岩油气藏有效压裂层段的检测方法，其特征在于，所述的检测方法包括：

采集目的层段的测井资料及岩心样品资料；

根据所述的测井资料及岩心样品资料，计算生成所述目的层段的岩石中各矿物的体积含量；

根据所述岩心样品资料及岩石空间体积平均弹性参数模型，计算生成目的层段的岩石中各矿物组分的泊松比；

根据所述的目的层段的岩石各矿物的体积含量及各矿物组分的泊松比，计算生成所述目的层段的岩石脆性指数；

选择所述泥页岩中的岩石脆性指数相对较大的目的层段作为所述非常规泥页岩油气藏中的有效压裂层段。

2.根据权利要求1所述的非常规泥页岩油气藏有效压裂层段的检测方法，其特征在于，所述采集的目的层段的测井资料包括：自然伽马曲线、声波时差曲线、补偿密度曲线、补偿中子曲线、深侧向电阻率曲线、浅侧向电阻率曲线、光电指数曲线；

所述岩心样品资料包括对选取的岩心样品利用实验测量得到的岩石各矿物组分含量和岩石力学性质弹性参数泊松比。

3.根据权利要求2所述的非常规泥页岩油气藏有效压裂层段的检测方法，其特征在于，根据所述的测井资料及岩心样品资料，计算生成所述目的层段的岩石各矿物组分的体积含量，包括：

根据所述的测井资料及岩心样品实验测量得到的各矿物组分含量，利用最优化的方法计算目的层段的石英、方解石以及粘土的体积含量。

4.根据权利要求3所述的非常规泥页岩油气藏有效压裂层段的检测方法，其特征在于，根据所述岩心样品实验测量得到的岩石力学弹性参数泊松比及岩石空间体积平均弹性参数模型，计算生成目的层段岩石各矿物组分的泊松比，包括：

所述岩石空间体积平均弹性参数模型为：

σ=1/2(σ_R+σ_V)，其中 ${\mathrm{\σ}}_V=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\σ}}_i\·V_i,$ ${\mathrm{\σ}}_R=\frac{1}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\σ}}_i^{-1}\·V_i};$ 其中，

σ为所述岩心样品实验测量得到的岩石力学弹性参数泊松比，σ_R为岩石泊松比最小值，σ_V为岩石泊松比最大值，n=3，V_i分别为所述石英、方解石以及粘土的体积含量；

σ_i为利用最小二乘法计算得到的石英、方解石和粘土的泊松比。

5.根据权利要求4所述的非常规泥页岩油气藏有效压裂层段的检测方法，其特征在于，根据所述的目的层段的岩石各矿物的体积含量及各矿物组分的岩石力学弹性参数泊松比，计算生成所述目的层段的岩石脆性指数，包括：

利用下述公式生成所述目的层段的岩石脆性指数：

岩石脆性指数

其中，σ_石英、σ_方解石、σ_粘土分别为岩石中各矿物组分石英、方解石、粘土的泊松比；V_石英、V_方解石、V_粘土分别为岩石中各矿物组分石英、方解石和粘土的体积含量。

6.一种非常规泥页岩中油气藏有效压裂层段的检测装置，其特征在于，所述的检测装置包括：

资料采集单元，用于采集目的层段的测井资料及岩心样品资料；

体积含量计算单元，用于根据所述的测井资料及岩心样品资料，计算生成所述目的层段的岩石中的各矿物的体积含量；

泊松比计算单元，用于根据所述岩心样品资料及岩石空间体积平均弹性参数模型，计算生成目的层段的岩石中的各矿物组分的泊松比；

岩石脆性指数计算单元，用于根据所述的目的层段的岩石中的各矿物的体积含量及各矿物组分的泊松比，计算生成所述目的层段的岩石脆性指数；

压裂层段选择单元，用于选择所述非常规泥页岩油气藏中的岩石脆性指数相对较大的目的层段作为所述非常规泥页岩油气藏中的有效压裂层段。

7.根据权利要求6所述的非常规泥页岩油气藏有效压裂层段的检测装置，其特征在于，所述资料采集单元采集的目的层段的测井资料包括：自然伽马曲线、声波时差曲线、补偿密度曲线、补偿中子曲线、深侧向电阻率曲线、浅侧向电阻率曲线、光电指数曲线；

所述资料采集单元采集的岩心样品资料包括对选取的岩心样品利用实验测量得到的岩石各矿物组分含量和岩石力学性质弹性参数泊松比。

8.根据权利要求7所述的非常规泥页岩油气藏有效压裂层段的检测装置，其特征在于，所述体积含量计算单元根据所述的测井资料及岩心样品实验测量得到的各矿物组分含量，计算目的层段的石英、方解石以及粘土的体积含量。

9.根据权利要求8所述的非常规泥页岩油气藏有效压裂层段的检测装置，其特征在于，所述泊松比计算单元根据所述岩心样品实验测量得到的岩石力学弹性参数泊松比及岩石空间体积平均弹性参数模型，计算生成目的层段的岩石中各矿物组分的泊松比，包括：

所述岩石空间体积平均弹性参数模型为：

σ=1/2(σ_R+σ_V)，其中 ${\mathrm{\σ}}_V=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\σ}}_i\·V_i,$ ${\mathrm{\σ}}_R=\frac{1}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\σ}}_i^{-1}\·V_i};$ 其中，

σ为所述岩心样品实验测量得到的岩石力学弹性参数泊松比，σ_R为岩石泊松比最小值，σ_V为岩石泊松比最大值，n=3，V_i分别为所述石英、方解石以及粘土的体积含量；

σ_i为利用最小二乘法计算得到的石英、方解石和粘土的泊松比。

10.根据权利要求9所述的非常规泥页岩油气藏有效压裂层段的检测装置，其特征在于，所述岩石脆性指数计算单元利用下述公式生成所述目的层段的岩石脆性指数：

岩石脆性指数

其中，σ_石英、σ_方解石、σ_粘土分别为岩石中各矿物组分石英、方解石、粘土的泊松比；V_石英、V_方解石、V_粘土分别为岩石中各矿物组分石英、方解石和粘土的体积含量。

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