CN104853822A - 一种评价页岩气储层及寻找甜点区的方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种评价页岩气储层及寻找甜点区的方法，步骤为：钻取不同方向岩心柱，测量饱和后的岩心柱的动态和静态参数，得到动态和静态弹性模量的转换关系式，进行各向异性岩石物理模拟以及弹性参数计算与交会；根据交会结果，得到敏感弹性参数或敏感弹性参数的组合与页岩气甜点区参数的对应相关关系，求取并预测页岩气甜点区的参数或参数组合；进行测井数据校正处理，获得最优测井曲线；应用多矿物分析方法和岩心测试分析方法，获得模型后进行系列处理；反演三维高分辨率叠后地震数据；综合获得的页岩气储层的各种有利参数，结合页岩储层的准确埋深、厚度、产状及平面展布，得到页岩气储层的含气性前景并圈定页岩气勘探开发的甜点区。
Description
技术领域
本发明属于应用地球物理勘探方法，是一种综合应用岩石物理、测井数据、全方位或宽方位三维地震数据等综合地球物理勘探技术进行页岩气储层评价及寻找页岩气勘探开发甜点区的方法。
背景技术
页岩气资源丰富，页岩气勘探开发有望缓解面临的能源危机，但页岩气作为一种油气资源，虽然其成藏模式有别于常规油气藏，勘探开发处于探索阶段，主要集中在页岩气的成藏模式、地质特征等方面研究，地球物理技术在页岩气勘探开发中的作用还有待开发。岩石地球物理、地球物理测井、地震勘探虽然在常规油气勘探中起着至关重要的作用，但对页岩气储层仅集中在页岩成藏模式、地质特点方面，少有用于页岩气的综合地球物理勘探方法，地球物理技术在页岩气勘探开发研究中处于边缘化状态。
目前对页岩气的研究多集中在基础理论上，应用地球物理资料对页岩气进行研究还处于探索阶段。李志荣等在《四川盆地南部页岩气地震勘探新进展》(天然气工业，2011，31(4)：40-43)一文中，在对四川盆地南部页岩层段地质、地球物理响应特征分析的基础上，通过地震资料采集、处理及解释技术攻关，形成了一套较为完整的页岩气地球物理勘探思路及技术流程，取得了页岩气地震勘探的新进展；齐宝权等在《应用测井资料评价四川盆地南部页岩气储层》(天然气工业，2011，31(4)：44-47)一文中，将ΔlogR方法运用到四川盆地南部页岩气储层评价中，运用孔隙度和电阻率曲线重叠法识别页岩气时考虑到重叠基线的选取、岩性的变化等的影响，探索页岩气的测井解释模式；罗蓉等在《页岩气测井评价及地震预测、监测技术探讨》(天然气工业，2011，31(4)：34-39)一文中，针对页岩气与常规储层的差异，探讨了地球物理勘探技术在页岩气勘探开发中的应用，并提出发展专门针对页岩气的三维地球物理勘探、监测和开发技术；刘双莲和陆黄生在《页岩气测井评价技术特点及评价方法探讨》(测井技术，35(2)：113-116)一文中，从调研北美页岩气成功勘探开发实例入手,在储层地质背景研究的基础上,分析了页岩气与常规油气层测井评价方法的主要差异。根据页岩气勘探开发需求,探讨了中国页岩气测井系列的选择依据与测井评价技术。提出页岩矿物成分和储层结构评价、页岩储层标准的建立、裂缝类型识别与岩石力学参数评价等方面的研究,可以作为页岩气测井技术评价的重点；付永强等在《页岩气藏储层压裂实验评价关键技术》(天然气工业，2011，31(4)：51-54)一文中，从岩石弹性参数角度出发，分析对比了致密砂岩气与页岩气储层力学性质特征，针对页岩岩石脆性特征以及储层岩心敏感性等实验评价关键技术，开展了大量的实验评价研究，并与现场压裂缝高示踪剂监测、地面微地震压裂监测结果进行了对比分析，对页岩气的开发具有重大意义；刘振武等在《页岩气勘探开发对地球物理技术的需求》(石油地球物理勘探，2011，46(5)：810-818)一文中，通过页岩气地球物理技术的需求分析和对未来发展的展望，明确指出地球物理技术作为页岩气储层评价和增产改造的关键技术，将在页岩气勘探开发中发挥重要的作用；聂昕等人在《测井技术在页岩气储层力学性质评价中的应用》(工程地球物理学报，2012，9(4)：433-439)一文中，总结了声、电成像、阵列声波等几种测井方法在页岩气储层力学性质评价方面的应用及意义，并分析了各种测井方法的局限性和适用条件，说明了结合这几种测井方法可以有效地评价页岩气储层的力学性质；郝建飞等人在《页岩气地球物理测井评价综述》(地球物理学进展，2012，27(4)：1624-1632)一文中，文针对国外尤其是美国近期页岩气勘探开发的现状进行了广泛的文献调研，综述当前国外页岩气地球物理测井技术的发展现状，针对勘探开发的不同阶段介绍常用的含气页岩的测井系列，然后总结页岩气测井响应特征，并详细论述了页岩气储层评价方法及储层评价的重要参数，包括有机碳含量、岩石矿物组分及含量、孔隙度、含气量及岩石力学参数，最后提出页岩气地球物理测井研究存在的问题和发展趋势。
综上所述，目前进行的页岩气勘探中，仅在试探进行测井或地震勘探技术的应用测试，尚未应用综合地球物理勘探技术评价页岩气储层的含气性前景及寻找勘探开发页岩气的甜点区，也未公开页岩气储层评价中如何综合应用地球物理勘探技术的详细描述和具体细节。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种综合应用岩石物理、测井数据、全方位或宽方位三维地震数据评价页岩气储层及寻找甜点区的方法。
本发明通过以下步骤实现：
1)在探区所有钻井不同埋深的岩心柱上钻取不同方向岩心柱，将岩心柱抽真空并用与岩层矿化水电阻率相同的矿化水对其进行加压饱和；
所述的不同方向是与地层产状垂直、水平和成45度夹角。
所述的岩心柱是直径2.5厘米，长度5厘米。
2)在实验室模拟地下围压和孔隙压力条件下，测量饱和后的岩心柱的动态和静态弹性参数、弹性波衰减系数、频散效应和纵横波速度各向异性系数，得到岩心动态和静态弹性模量的转换关系式，进行各向异性岩石物理模拟以及弹性参数计算与交会；
根据交会结果，得到敏感弹性参数或敏感弹性参数的组合与页岩气甜点区参数的对应相关关系，求取并预测页岩气甜点区的参数或参数组合；
3)获取探区内的所有测井数据，对测区内所有钻孔的测井数据进行校正处理，消除井孔环境、井斜变化、井液变化、井温变化以及测井仪器误差等因素对测井曲线的影响，获得能够真实反映地层物理性质变化的最优测井曲线；
应用多矿物分析方法和岩心测试分析方法，计算地层矿物成分和含量、地层密度、纵横波速度和孔隙度，并根据全井段地球物理测井曲线建立从地表到井底的岩石物理模型；
所述的最优测井曲线是消除钻孔内径变化、井斜变化、井液变化、井温变化、测井速度不均匀、井下仪器被卡住、非匀速旋转和测井仪器误差因素后，反映地层物理性质变化的最优测井曲线。
4)对校正处理后的测井曲线进行流体、孔隙度、岩性数据进行属性替换扰动分析；
所述的扰动分析是通过改变地层流体、孔隙度或岩性后得到的对应测井曲线，找出对应测井曲线变化规律。
5)对最优测井曲线利用最优化测井原理结合矩阵求解方法做矿物组分分析，得到全井段内的矿物的含量及其分布规律，并计算矿物成分和地层总饱和度；
所述的矿物是粘土、方解石、石英、黄铁矿、总有机碳含量(TOC)和白云岩等矿物。
所述的最优测井曲线是测井数据中的粘土矿物曲线、体积密度曲线、地层铀含量曲线、中子孔隙度曲线、电阻率曲线、纵波时差曲线和横波时差曲线。
6)建立全井段岩石物理模型，将根据岩石物理模型预测的纵波速度、横波速度、密度、纵横波波阻抗和泊松比曲线与实测的测井曲线进行对比，以预测和实测曲线的吻合程度来验证岩石物理模型的可靠性和合理性；
7)用步骤2)的岩心柱测量的动态和静态弹性参数、弹性波衰减系数、频散效应和纵横波速度各向异性系数标定通过测井曲线计算或预测出来的结果；
8)对测井数据进行总有机碳含量、石英、粘土矿物等的岩石组分扰动分析；
所述的岩石组分扰动分析是通过改变岩石物理模型中不同矿物的含量百分比，计算对应的测井曲线，根据计算出的测井曲线变化量的大小，找出所对应矿物变化最为敏感的属性参数或敏感属性参数的组合。
9)对各种储层属性参数进行多种属性交会，根据交会图结果得到有利页岩层段各属性特征，确定用于预测页岩气甜点区相关联的参数或参数组合；
所述的参数或参数组合是弹性模量、杨氏弹性模量、密度、剪切弹性模量、弹性模量与密度的乘积、剪切弹性模量与密度的乘积和杨氏弹性模量与密度的乘积。
10)利用步骤6)建立的全井段岩石物理模型，获取原始测井模型和岩石物理模型的人工合成记录或道集，进行井震标定处理，在页岩储层深度附近进行AVO(振幅随炮检距变化)和AVA(振幅随方位角变化)分析；
11)在探区采集全方位或宽方位三维地震数据；
12)在探区的井中采集二维Walkaway VSP(移动炮检距垂直地震剖面)或三维VSP(垂直地震剖面)数据；或者与地面三维地震数据同步采集二维Walkaway VSP(移动炮检距垂直地震剖面)或三维VSP(垂直地震剖面)数据；
13)对探区内的二维或三维VSP(垂直地震剖面)数据根据井下检波器的深度和地震波从地面到达井下检波器的走时进行速度分析、偏移成像和反演，获取准确的地层速度、地层衰减系数(Q值)和各地层速度的各向异性参数；
14)对地面全方位或宽方位三维地震数据进行高精度表层综合建模，计算静校正量，进行静校正处理；用井约束和井中地震数据驱动处理地面地震数据，提高地面地震数据的分辨率和精度，然后进行精细切除和迭代速度计算，再完成速度建模以及三维叠前时间偏移和三维叠前深度偏移成像处理；
所述的表层综合建模静校正是：静校正处理、叠前去噪、振幅补偿、Q值(地层衰减)补偿、地表一致性反褶积和预测反褶积振幅相对保真处理。
15)对三维叠前深度偏移成像处理后的资料进行提高分辨率处理；
16)用基于统计自适应信号理论的非参数化谱分析的地震道高分辨处理方法和具有保真度的高分辨地下反射信息估计方法，对三维叠前深度偏移处理后的资料进行高分辨率处理。
所述的反射信息估计方法是基于统计信号自适应处理，使用非参数谱分析方法和具有保真度的高分辨地下反射信息估计方法，在最大限度地保持原有地震资料信息和不损失原有资料中微小地质信息的前提下，获得高分辨的复地震道集。
所述的反射信息估计方法基于统计信号自适应处理非参数谱分析理论，通过模拟相对干扰的统计特征，自适应地对不同时间位置的反射幅度进行稳定准确地估计，从而提高剖面分辨率，拓宽频带，能够最大限度地保持原有地震资料信息和不损失原有资料中微小地质信息，获得保真度高分辨的复地震道集。
17)从三维高分辨率地震资料提取页岩储层的准确埋深、厚度、产状及平面展布；
18)反演三维高分辨率叠后地震数据以获取叠后反演地震属性数据体，用于解释断层和裂缝；
19)利用相干和相关属性(相似性、本征值相似性)倾角和倾角方位属性、最大最小曲率、正曲率和负曲率属性来描述并表征地下断层、裂缝裂隙和构造边界的展布特征；
20)利用KSOM(无监督自适应统计模型)神经网络计算方法，通过非线性方式自动对相干性，最小和最大曲率，曲率形态指数，瞬时倾角及倾角方位等6种属性进行分类，根据裂缝密度的分布特征来确定地震相体，建立地震断裂相，绘制断层及断裂带分布数据体，用来表征地震相异常体和裂缝带；
21)利用叠后属性数据进行自动断层拾取(基于相干体、本征值相似性或曲率体自动计算断面，确定宏观裂缝和小断层)；
所述的断层拾取是基于相干体、本征值相似性或曲率体自动计算断面，确定宏观裂缝和小断层。
22)进行叠前地震道集的优化、去噪、拉伸改正和拉平处理；
23)进行叠前地震数据的椭圆速度反演，同时根据页岩储层中层速度的变化和差异，确定地层压力并圈定页岩储层中的高压区；
所述的椭圆速度反演是对RMS(均方根值)速度的方位角数据体进行椭圆速度分析，得到裂缝走向方位和纵波各向异性参数。
24)进行三维叠前地震数据的AVO(振幅随炮检距变化)和纵横波同步波阻抗反演；所述的纵横波同步波阻抗反演是计算AVO(振幅随炮检距变化)的梯度属性，并反演角度叠加地震资料，同步得到纵波阻抗、横波阻抗以及其它派生弹性属性，特别是λρ(弹性模量与密度的乘积、μρ(剪切弹性模量与密度的乘积)、Eρ(杨氏弹性模量与密度的乘积)。
25)进行三维叠前地震数据的各向异性参数的椭圆反演；
所述的椭圆反演是对方位角梯度和速度做椭圆反演，以得到汤姆逊(Thomsen)参数，通过岩石物理变换，将汤姆逊参数转换为目的层的地质力学各向异性参量，如杨氏模量、泊松比；
26)进行叠前地震数据的弹性模量λρ(弹性模量与密度的乘积)、μρ(剪切弹性模量与密度的乘积)、Eρ(杨氏弹性模量与密度的乘积)的椭圆反演，得到各向异性弹性模量，通过岩石物理分析，将各向异性弹性模量转换为目的层的储层参数；
所述的储层参数是岩石脆性、岩性、孔隙度、流体、高总有机碳(TOC)含量等。
27)对各种表征断层和裂缝的地震属性的联合地质解释与标定；
所述的联合地质解释与标定储层岩石特征参数体用测井曲线标定，裂缝用井筒成像资料和/或岩心分析资料标定，大尺度断层和微观断层用压裂微地震监测成果和井筒成像资料标定，应力各向异性用压裂微地震监测成果进行局部标定。标定过程即用计算值与实测结果进行对比，找出两者之间的差异值或相关系数，然后对计算值进行系统的改正或校正，以保证在地下局部实测点的计算值与测量结果一致。
28)根据页岩层裂缝发育状况，确定可能的完井地层伤害区及压裂液干扰邻井的可能性；
29)根据步骤2)的岩心动态和静态弹性模量的转换关系式，将三维叠前地震数据的各向异性弹性波同步反演获取的动态弹性模量转换为静态弹性模量；
30)利用静态弹性模量与岩石脆性的相关性，确定页岩储层的脆性(可破裂性)分布规律和特征，优化水平井的完井和压裂方案设计；
所述的优化水平井的完井和压裂方案设计是将水平井布设在脆性较高且易于压裂的含高总有机碳的页岩中，并优化设计各个压裂段的间距。
31)利用静态弹性模量或派生静态弹性模量在页岩储层中的分布规律，圈定页岩储层中的高总有机碳(TOC)含量页岩区，确定页岩储层的脆性特征，获取局部地应力的方位及强度，确定页岩储层中断层、裂缝和裂隙的方位走向和密集程度，预测页岩储层中的高总有机碳(TOC)含量和页岩储层中的高地层压力区；
32)综合获得的页岩气储层的各种有利参数，结合页岩储层的准确埋深、厚度、产状及平面展布，得到页岩气储层的含气性前景并圈定页岩气勘探开发的甜点区。
所述的有利参数，包括但不限于页岩的高总有机碳含量、页岩储层的脆性、断层、裂缝和裂隙的方位和密度、局部地应力的方位及强度、局部高压区和孔隙度分布。
本发明可以分析储层参数和岩石地球物理特性之间的关系，精确确定页岩储层的准确埋深、厚度、产状及平面展布，准确地评价页岩气储层中总有机碳含量或有机质丰度的分布、预测探区内断层裂缝裂隙的发育程度、地应力的宏观和微观强度方位分布规律、计算地层的脆性和韧性特征、预测页岩储层中局部压力异常区和孔隙度分布，综合评价页岩气储层的含气性前景并圈定页岩气勘探开发的甜点区，利用综合地球物理成果进行水平井轨迹的设计和压裂方案优化，为页岩气的大规模勘探和成功开发提供重要的地球物理成果。
本发明根据页岩储层的准确埋深、厚度、产状、平面展布、TOC(总有机碳含量)或有机质丰度的分布、断层裂缝裂隙的发育程度等强度方位分布规律等特征，可评价页岩气储层的含气性前景及预测甜点区分布，指导页岩气水平井轨迹的设计和压裂方案优化，为页岩气的大规模勘探和开发提供重要的地球物理技术保障。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1为应用综合地球物理勘探技术评价页岩气储层及寻找甜点区的方法流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明。
本发明通过以下步骤(如图1所示)来实现：
1)在探区所有钻井不同埋深的岩心柱上钻取不同方向岩心柱，将岩心柱抽真空并用与岩层矿化水电阻率相同的矿化水对其进行加压饱和。不同方向是与地层产状垂直、水平和成45度夹角，岩心柱是直径2.5厘米，长度5厘米。
2)在实验室模拟地下围压和孔隙压力条件下，测量饱和后的岩心柱的动态和静态弹性参数、弹性波衰减系数、频散效应和纵横波速度各向异性系数，得到岩心动态和静态弹性模量的转换关系式，进行各向异性岩石物理模拟以及弹性参数计算与交会。根据交会结果，得到敏感弹性参数或敏感弹性参数的组合与页岩气甜点区参数的对应相关关系，求取并预测页岩气甜点区的参数或参数组合。
步骤1)和2)是图1中左侧的岩心动态和静态弹性参数的测定和分析计算。3)获取探区内的所有测井数据，对测区内所有钻孔的测井数据进行校正处理，消除井孔环境、井斜变化、井液变化、井温变化以及测井仪器误差等因素对测井曲线的影响，获得能够真实反映地层物理性质变化的最优测井曲线。应用多矿物分析方法和岩心测试分析方法，计算地层矿物成分和含量、地层密度、纵横波速度和孔隙度，并根据全井段地球物理测井曲线建立从地表到井底的岩石物理模型。最优测井曲线是消除钻孔内径变化、井斜变化、井液变化、井温变化、测井速度不均匀、井下仪器被卡住、非匀速旋转和测井仪器误差因素后，反映地层物理性质变化的最优测井曲线。
4)对校正处理后的测井曲线进行流体、孔隙度、岩性数据进行属性替换扰动分析。
扰动分析是通过改变地层流体、孔隙度或岩性后得到的对应测井曲线，找出对应测井曲线变化规律。
5)对最优测井曲线利用最优化测井原理结合矩阵求解方法做矿物组分分析，得到全井段内的矿物的含量及其分布规律，并计算矿物成分和地层总饱和度。矿物是粘土、方解石、石英、黄铁矿、总有机碳含量(TOC)和白云岩等矿物。最优测井曲线是测井数据中的粘土矿物曲线、体积密度曲线、地层铀含量曲线、中子孔隙度曲线、电阻率曲线、纵波时差曲线和横波时差曲线。
6)建立全井段岩石物理模型，将根据岩石物理模型预测的纵波速度、横波速度、密度、纵横波波阻抗和泊松比曲线与实测的测井曲线进行对比，以预测和实测曲线的吻合程度来验证岩石物理模型的可靠性和合理性。
7)用步骤2)的岩心柱测量的动态和静态弹性参数、弹性波衰减系数、频散效应和纵横波速度各向异性系数标定通过测井曲线计算或预测出来的结果。
8)对测井数据进行总有机碳含量、石英、粘土矿物等的岩石组分扰动分析。岩石组分扰动分析是通过改变岩石物理模型中不同矿物的含量百分比，计算对应的测井曲线，根据计算出的测井曲线变化量的大小，找出所对应矿物变化最为敏感的属性参数或敏感属性参数的组合。
9)对各种储层属性参数进行多种属性交会，根据交会图结果得到有利页岩层段各属性特征，确定用于预测页岩气甜点区相关联的参数或参数组合。参数或参数组合是弹性模量、杨氏弹性模量、密度、剪切弹性模量、弹性模量与密度的乘积、剪切弹性模量与密度的乘积和杨氏弹性模量与密度的乘积。
10)利用步骤6)建立的全井段岩石物理模型，获取原始测井模型和岩石物理模型的人工合成记录或道集，进行井震标定处理，在页岩储层深度附近进行AVO(振幅随炮检距变化)和AVA(振幅随方位角变化)分析。
步骤3)到步骤10)是图1中对测井数据进行校正、矿物组分计算、地球物理测井数据分析及岩石物理建模、岩石组分和属性替换扰动分析、人工合成记录和AVO/AVA道集分析等工作。
11)在探区采集全方位或宽方位三维地震数据。
12)在探区的井中采集二维Walkaway VSP(移动炮检距垂直地震剖面)或三维VSP(垂直地震剖面)数据；或者与地面三维地震数据同步采集二维Walkaway VSP(移动炮检距垂直地震剖面)或三维VSP(垂直地震剖面)数据。
13)对探区内的二维或三维VSP(垂直地震剖面)数据根据井下检波器的深度和地震波从地面到达井下检波器的走时进行速度分析、偏移成像和反演，获取准确的地层速度、地层衰减系数(Q值)和各地层速度的各向异性参数。
14)对地面全方位或宽方位三维地震数据进行高精度表层综合建模，计算静校正量，进行静校正处理；用井约束和井中地震数据驱动处理地面地震数据，提高地面地震数据的分辨率和精度，然后进行精细切除和迭代速度计算，再完成速度建模以及三维叠前时间偏移和三维叠前深度偏移成像处理。表层综合建模静校正是：静校正处理、叠前去噪、振幅补偿、Q值(地层衰减)补偿、地表一致性反褶积和预测反褶积振幅相对保真处理。
步骤11)到步骤14)是采集全方位或宽方位三维地震数据和二维移动炮检距垂直地震剖面或三维垂直地震剖面数据，并进行垂直地震剖面数据的处理和用井约束和井中地震数据驱动处理地面地震数据处理。
15)对三维叠前深度偏移成像处理后的资料进行提高分辨率处理。
16)用基于统计自适应信号理论的非参数化谱分析的地震道高分辨处理方法和具有保真度的高分辨地下反射信息估计方法，对三维叠前深度偏移处理后的资料进行高分辨率处理。反射信息估计方法是基于统计信号自适应处理，使用非参数谱分析方法和具有保真度的高分辨地下反射信息估计方法，在最大限度地保持原有地震资料信息和不损失原有资料中微小地质信息的前提下，获得高分辨的复地震道集。反射信息估计方法基于统计信号自适应处理非参数谱分析理论，通过模拟相对干扰的统计特征，自适应地对不同时间位置的反射幅度进行稳定准确地估计，从而提高剖面分辨率，拓宽频带，能够最大限度地保持原有地震资料信息和不损失原有资料中微小地质信息，获得保真度高分辨的复地震道集。
17)从三维高分辨率地震资料提取页岩储层的准确埋深、厚度、产状及平面展布。
步骤15)到步骤17)是对三维叠前深度偏移成像处理后的资料进行提高分辨率处理并进行页岩储层的构造解释，提取页岩储层的准确埋深、厚度、产状及平面展布等信息。
18)反演三维高分辨率叠后地震数据以获取叠后反演地震属性数据体，用于解释断层和裂缝。
19)利用相干和相关属性(相似性、本征值相似性)倾角和倾角方位属性、最大最小曲率、正曲率和负曲率属性来描述并表征地下断层、裂缝裂隙和构造边界的展布特征。
20)利用KSOM(无监督自适应统计模型)神经网络计算方法，通过非线性方式自动对相干性，最小和最大曲率，曲率形态指数，瞬时倾角及倾角方位等6种属性进行分类，根据裂缝密度的分布特征来确定(公知技术)地震相体，建立地震断裂相，绘制断层及断裂带分布数据体，用来表征地震相异常体和裂缝带。
21)利用叠后属性数据进行自动断层拾取(基于相干体、本征值相似性或曲率体自动计算断面，确定宏观裂缝和小断层)。断层拾取是基于相干体、本征值相似性或曲率体自动计算断面，确定宏观裂缝和小断层。
步骤18)到步骤21)是对三维高分辨率叠后地震数据进行反演处理，神经网络计算，然后获取地下断层、裂缝裂隙和构造边界的展布特征。
22)进行叠前地震道集的优化、去噪、拉伸改正和拉平处理。包括分方位速度分析、分方位、分角度以及全角度叠加等处理步骤。
23)进行叠前地震数据的椭圆速度反演，同时根据页岩储层中层速度的变化和差异，确定地层压力并圈定页岩储层中的高压区。所述的椭圆速度反演是对RMS(均方根值)速度的方位角数据体进行椭圆速度分析，得到裂缝走向方位和纵波各向异性参数。
24)进行三维叠前地震数据的AVO(振幅随炮检距变化)和纵横波同步波阻抗反演。纵横波同步波阻抗反演是计算AVO(振幅随炮检距变化)的梯度属性，并反演角度叠加地震资料，同步得到纵波阻抗、横波阻抗以及其它派生弹性属性，特别是λρ(弹性模量与密度的乘积、μρ(剪切弹性模量与密度的乘积)、Eρ(杨氏弹性模量与密度的乘积)。
25)进行三维叠前地震数据的各向异性参数的椭圆反演。椭圆反演是对方位角梯度和速度做椭圆反演，以得到汤姆逊(Thomsen)参数，通过岩石物理变换，将汤姆逊参数转换为目的层的地质力学各向异性参量，如杨氏模量、泊松比。
26)进行叠前地震数据的弹性模量λρ(弹性模量与密度的乘积)、μρ(剪切弹性模量与密度的乘积)、Eρ(杨氏弹性模量与密度的乘积)的椭圆反演，得到各向异性弹性模量，通过岩石物理分析，将各向异性弹性模量转换为目的层的储层参数。储层参数是岩石脆性、岩性、孔隙度、流体、高总有机碳(TOC)含量等。
步骤22)到步骤26)是对叠前地震道集进行优化、反演处理，将反演得到的弹性模量转换为目的层的储层参数，如岩石脆性、岩性、孔隙度、流体、高总有机碳(TOC)含量等。
27)对各种表征断层和裂缝的地震属性的联合地质解释与标定。联合地质解释与标定储层岩石特征参数体用测井曲线标定，裂缝用井筒成像资料和/或岩心分析资料标定，大尺度断层和微观断层用压裂微地震监测成果和井筒成像资料标定，应力各向异性用压裂微地震监测成果进行局部标定。标定过程即用计算值与实测结果进行对比，找出两者之间的差异值或相关系数，然后对计算值进行系统的改正或校正，以保证在地下局部实测点的计算值与测量结果一致。
28)根据页岩层裂缝发育状况，确定可能的完井地层伤害区及压裂液干扰邻井的可能性。
29)根据步骤2)的岩心动态和静态弹性模量的转换关系式，将三维叠前地震数据的各向异性弹性波同步反演获取的动态弹性模量转换为静态弹性模量。
30)利用静态弹性模量与岩石脆性的相关性，确定页岩储层的脆性(可破裂性)分布规律和特征，优化水平井的完井和压裂方案设计。优化水平井的完井和压裂方案设计是将水平井布设在脆性较高且易于压裂的含高总有机碳的页岩中，并优化设计各个压裂段的间距。
31)利用静态弹性模量或派生静态弹性模量在页岩储层中的分布规律，圈定页岩储层中的高总有机碳(TOC)含量页岩区，确定页岩储层的脆性特征，获取局部地应力的方位及强度，确定页岩储层中断层、裂缝和裂隙的方位走向和密集程度，预测页岩储层中的高总有机碳(TOC)含量和页岩储层中的高地层压力区。
32)综合获得的页岩气储层的各种有利参数，结合页岩储层的准确埋深、厚度、产状及平面展布，得到页岩气储层的含气性前景并圈定页岩气勘探开发的甜点区。
步骤27)到步骤32)是对各种表征断层和裂缝的地震属性的联合地质解释与标定。并通过综合解释得到页岩气储层的页岩气储层的各种有利参数，最后确定含气性前景并圈定页岩气勘探开发的甜点区(见图1下方的定量分析流程)。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (20)
1.一种评价页岩气储层及寻找甜点区的方法，其特征在于，通过以下步骤实现：
1)在探区所有钻井不同埋深的岩心柱上钻取不同方向岩心柱，将岩心柱抽真空并用与岩层矿化水电阻率相同的矿化水对其进行加压饱和；
2)在实验室模拟地下围压和孔隙压力条件下，测量饱和后的岩心柱的动态和静态弹性参数、弹性波衰减系数、频散效应和纵横波速度各向异性系数，得到岩心动态和静态弹性模量的转换关系式，进行各向异性岩石物理模拟以及弹性参数计算与交会；
根据交会结果，得到敏感弹性参数或敏感弹性参数的组合与页岩气甜点区参数的对应相关关系，求取并预测页岩气甜点区的参数或参数组合；
3)获取探区内的所有测井数据，对测区内所有钻孔的测井数据进行校正处理，消除井孔环境、井斜变化、井液变化、井温变化以及测井仪器误差等因素对测井曲线的影响，获得能够真实反映地层物理性质变化的最优测井曲线；
应用多矿物分析方法和岩心测试分析方法，计算地层矿物成分和含量、地层密度、纵横波速度和孔隙度，并根据全井段地球物理测井曲线建立从地表到井底的岩石物理模型；
4)对校正处理后的测井曲线进行流体、孔隙度、岩性数据进行属性替换扰动分析；
5)对最优测井曲线利用最优化测井原理结合矩阵求解方法做矿物组分分析，得到全井段内的矿物的含量及其分布规律，并计算矿物成分和地层总饱和度；
6)建立全井段岩石物理模型，将根据岩石物理模型预测的纵波速度、横波速度、密度、纵横波波阻抗和泊松比曲线与实测的测井曲线进行对比，以预测和实测曲线的吻合程度来验证岩石物理模型的可靠性和合理性；
7)用步骤2)的岩心柱测量的动态和静态弹性参数、弹性波衰减系数、频散效应和纵横波速度各向异性系数标定通过测井曲线计算或预测出来的结果；
8)对测井数据进行总有机碳含量、石英、粘土矿物等的岩石组分扰动分析；
9)对各种储层属性参数进行多种属性交会，根据交会图结果得到有利页岩层段各属性特征，确定用于预测页岩气甜点区相关联的参数或参数组合；
10)利用步骤6)建立的全井段岩石物理模型，获取原始测井模型和岩石物理模型的人工合成记录或道集，进行井震标定处理，在页岩储层深度附近进行振幅随炮检距变化和振幅随方位角变化分析；
11)在探区采集全方位或宽方位三维地震数据；
12)在探区的井中采集二维移动炮检距垂直地震剖面或三维垂直地震剖面数据；或者与地面三维地震数据同步采集二维移动炮检距垂直地震剖面或三维垂直地震剖面数据；
13)对探区内的二维或三维垂直地震剖面数据根据井下检波器的深度和地震波从地面到达井下检波器的走时进行速度分析、偏移成像和反演，获取准确的地层速度、地层衰减系数和各地层速度的各向异性参数；
14)对地面全方位或宽方位三维地震数据进行高精度表层综合建模，计算静校正量，进行静校正处理；用井约束和井中地震数据驱动处理地面地震数据，提高地面地震数据的分辨率和精度，然后进行精细切除和迭代速度计算，再完成速度建模以及三维叠前时间偏移和三维叠前深度偏移成像处理；
15)对三维叠前深度偏移成像处理后的资料进行提高分辨率处理；
16)用基于统计自适应信号理论的非参数化谱分析的地震道高分辨处理方法和具有保真度的高分辨地下反射信息估计方法，对三维叠前深度偏移处理后的资料进行高分辨率处理。
17)从三维高分辨率地震资料提取页岩储层的准确埋深、厚度、产状及平面展布；
18)反演三维高分辨率叠后地震数据以获取叠后反演地震属性数据体，用于解释断层和裂缝；
19)利用相干和相关属性倾角和倾角方位属性、最大最小曲率、正曲率和负曲率属性来描述并表征地下断层、裂缝裂隙和构造边界的展布特征；
20)利用无监督自适应统计模型神经网络计算方法，通过非线性方式自动对相干性，最小和最大曲率，曲率形态指数，瞬时倾角及倾角方位属性进行分类，根据裂缝密度的分布特征来确定地震相体，建立地震断裂相，绘制断层及断裂带分布数据体，用来表征地震相异常体和裂缝带；
21)利用叠后属性数据进行自动断层拾取；
22)进行叠前地震道集的优化、去噪、拉伸改正和拉平处理；
23)进行叠前地震数据的椭圆速度反演，同时根据页岩储层中层速度的变化和差异，确定地层压力并圈定页岩储层中的高压区；
24)进行三维叠前地震数据的振幅随炮检距变化和纵横波同步波阻抗反演；
25)进行三维叠前地震数据的各向异性参数的椭圆反演；
26)进行叠前地震数据的弹性模量λρ弹性模量与密度的乘积、μρ剪切弹性模量与密度的乘积、Eρ杨氏弹性模量与密度的乘积的椭圆反演，得到各向异性弹性模量，通过岩石物理分析，将各向异性弹性模量转换为目的层的储层参数；
27)对各种表征断层和裂缝的地震属性的联合地质解释与标定；
28)根据页岩层裂缝发育状况，确定可能的完井地层伤害区及压裂液干扰邻井的可能性；
29)根据步骤2)的岩心动态和静态弹性模量的转换关系式，将三维叠前地震数据的各向异性弹性波同步反演获取的动态弹性模量转换为静态弹性模量；
30)利用静态弹性模量与岩石脆性的相关性，确定页岩储层的脆性分布规律和特征，优化水平井的完井和压裂方案设计；
31)利用静态弹性模量或派生静态弹性模量在页岩储层中的分布规律，圈定页岩储层中的高总有机碳含量页岩区，确定页岩储层的脆性特征，获取局部地应力的方位及强度，确定页岩储层中断层、裂缝和裂隙的方位走向和密集程度，预测页岩储层中的高总有机碳含量和页岩储层中的高地层压力区；
32)综合获得的页岩气储层的各种有利参数，结合页岩储层的准确埋深、厚度、产状及平面展布，得到页岩气储层的含气性前景并圈定页岩气勘探开发的甜点区。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：步骤1)所述的不同方向是与地层产状垂直、水平和成45度夹角。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于：步骤1)所述的岩心柱是直径2.5厘米，长度5厘米。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于：步骤3)所述的最优测井曲线是消除钻孔内径变化、井斜变化、井液变化、井温变化、测井速度不均匀、井下仪器被卡住、非匀速旋转和测井仪器误差因素后，反映地层物理性质变化的最优测井曲线。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于：步骤4)所述的扰动分析是通过改变地层流体、孔隙度或岩性后得到的对应测井曲线，找出对应测井曲线变化规律。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于：步骤4)所述的矿物是粘土、方解石、石英、黄铁矿、总有机碳含量(TOC)和白云岩等矿物。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于：步骤4)所述的最优测井曲线是测井数据中的粘土矿物曲线、体积密度曲线、地层铀含量曲线、中子孔隙度曲线、电阻率曲线、纵波时差曲线和横波时差曲线。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于：步骤8)所述的岩石组分扰动分析是通过改变岩石物理模型中不同矿物的含量百分比，计算对应的测井曲线，根据计算出的测井曲线变化量的大小，找出所对应矿物变化最为敏感的属性参数或敏感属性参数的组合。
9.根据权利要求1的方法，其特征在于：步骤9)所述的参数或参数组合是弹性模量、杨氏弹性模量、密度、剪切弹性模量、弹性模量与密度的乘积、剪切弹性模量与密度的乘积和杨氏弹性模量与密度的乘积。
10.根据权利要求1的方法，其特征在于：步骤14)所述的表层综合建模静校正是：静校正处理、叠前去噪、振幅补偿、Q值补偿、地表一致性反褶积和预测反褶积振幅相对保真处理。
11.根据权利要求1的方法，其特征在于：步骤16)所述的反射信息估计方法是基于统计信号自适应处理，使用非参数谱分析方法和具有保真度的高分辨地下反射信息估计方法，在最大限度地保持原有地震资料信息和不损失原有资料中微小地质信息的前提下，获得高分辨的复地震道集。
12.根据权利要求1的方法，其特征在于：步骤16)所述的反射信息估计方法基于统计信号自适应处理非参数谱分析理论，通过模拟相对干扰的统计特征，自适应地对不同时间位置的反射幅度进行稳定准确地估计，从而提高剖面分辨率，拓宽频带，能够最大限度地保持原有地震资料信息和不损失原有资料中微小地质信息，获得保真度高分辨的复地震道集。
13.根据权利要求1的方法，其特征在于：步骤21)所述的断层拾取是基于相干体、本征值相似性或曲率体自动计算断面，确定宏观裂缝和小断层。
14.根据权利要求1的方法，其特征在于：步骤23)所述的椭圆速度反演是对均方根值速度的方位角数据体进行椭圆速度分析，得到裂缝走向方位和纵波各向异性参数。
15.根据权利要求1的方法，其特征在于：步骤24)所述的纵横波同步波阻抗反演是计算振幅随炮检距变化的梯度属性，并反演角度叠加地震资料，同步得到纵波阻抗、横波阻抗以及其它派生弹性属性，特别是λρ弹性模量与密度的乘积、μρ剪切弹性模量与密度的乘积、Eρ杨氏弹性模量与密度的乘积。
16.根据权利要求1的方法，其特征在于：步骤25)所述的椭圆反演是对方位角梯度和速度做椭圆反演，以得到汤姆逊参数，通过岩石物理变换，将汤姆逊参数转换为目的层的地质力学各向异性参量，如杨氏模量、泊松比。
17.根据权利要求1的方法，其特征在于：步骤26)所述的储层参数是岩石脆性、岩性、孔隙度、流体、高总有机碳含量等。
18.根据权利要求1的方法，其特征在于：步骤27)所述的联合地质解释与标定储层岩石特征参数体用测井曲线标定，裂缝用井筒成像资料和/或岩心分析资料标定，大尺度断层和微观断层用压裂微地震监测成果和井筒成像资料标定，应力各向异性用压裂微地震监测成果进行局部标定。标定过程即用计算值与实测结果进行对比，找出两者之间的差异值或相关系数，然后对计算值进行系统的改正或校正，以保证在地下局部实测点的计算值与测量结果一致。
19.根据权利要求1的方法，其特征在于：步骤30)所述的优化水平井的完井和压裂方案设计是将水平井布设在脆性较高且易于压裂的含高总有机碳的页岩中，并优化设计各个压裂段的间距。
20.根据权利要求1的方法，其特征在于：步骤32)所述的有利参数，包括但不限于页岩的高总有机碳含量、页岩储层的脆性、断层、裂缝和裂隙的方位和密度、局部地应力的方位及强度、局部高压区和孔隙度分布。
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|---|---|---|---|
| PCT/CN2014/086906 WO2016041189A1 (zh) | 2014-09-19 | 2014-09-19 | 一种评价页岩气储层及寻找甜点区的方法 |
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|---|---|---|---|
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| CN (1) | CN104853822A (zh) |
| WO (1) | WO2016041189A1 (zh) |
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