CN105426650A - 利用测井资料优选页岩气井压裂改造井段的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用测井资料优选页岩气井压裂改造井段的方法，包括如下步骤：a、利用测井资料计算页岩气储层品质关键参数，计算出页岩气储层品质；b、利用测井资料计算页岩气储层完井品质关键参数，计算出页岩气储层完井品质；c、根据页岩气储层品质和完井品质计算出储层综合品质；d、根据页岩气储层综合品质建立分级评价标准，从而优选出压裂改造井段。本发明利用测井资料计算页岩气储层品质、完井品质和综合品质，建立了页岩气分级评价标准，实现了优选压裂改造井段。
Description
技术领域
本发明涉及一种页岩气井压裂改造井段优选技术，尤其涉及一种利用测井资料优选页岩气井压裂改造井段的方法，属于测井资料评价领域。
背景技术
页岩气井为了获得工业油气流，需要进行大规模体积压裂改造。目前压裂改造井段的选择是针对碎屑岩和碳酸盐岩地层，根据钻井显示和测井解释的储层及其“四性”关系（岩性、物性、电性、含油气性及其相互关系）和储层厚度确定或者利用邻井压裂、测试、开发资料通过数值方法确定。例如，1992年石油工业出版社出版的《试采地质》一书公开的新探区压裂选井、层原则是：油气层渗透性和含油性不太好的地区，应优先选择含油气显示较好，孔隙度、渗透率较高的井、层进行压裂，碳酸盐岩地区在裂缝发育的部位选井选层。再如，2013年03期《物探化探计算技术》公开的利用模糊数学、灰色关联相结合的水力压裂选井选层评判方法，对渗透率、有效孔隙度、表皮因数、采出程度、产层厚度、可采储量、含水饱和度、流动系数、油气层压力、产量、生产压差等因素利用模糊数学、灰色理论等数学方法进行压裂选层。
但在实际应用中，上述现有技术主要存在如下缺点：
(1)针对碎屑岩和碳酸盐岩等常规，未针对页岩气藏；
(2)只考虑钻井显示和储层“四性”关系，未考虑岩石脆性、地应力等因素；
(3)由测井、压裂、测试、开发资料利用复杂的数学方法进行选择，使用的资料种类繁多，现场实施难度大，适用于开采中后期，不适用于探井和评价井。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种利用测井资料优选页岩气井压裂改造井段的方法。本发明利用测井资料计算页岩气地层储层品质、完井品质和综合品质，建立了页岩气分级评价标准，实现了优选压裂改造井段。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种利用测井资料优选页岩气井压裂改造井段的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、利用测井资料计算页岩气储层品质关键参数，计算出页岩气储层品质；
b、利用测井资料计算页岩气完井品质关键参数，计算出页岩气储层完井品质；
c、根据页岩气储层品质和完井品质计算出储层综合品质；
d、根据页岩气储层综合品质建立分级评价标准，从而优选出压裂改造井段。
所述步骤a中，分析和计算页岩气地层复杂矿物组分、总有机碳含量、吸附气含量、游离气含量、孔隙度等储层品质关键参数。
所述步骤a中，利用测井曲线建立求取页岩地层复杂矿物组分的响应方程组，用最优化方法求解得到孔隙度和各矿物组分体积含量。
所述步骤a中，在有元素测井资料的情况下，结合自然伽马能谱测井资料计算出黄铁矿、总有机碳和干酪根的含量，对响应方程组重新整理和求解，得到更加准确的复杂矿物组分体积含量。
所述步骤a中，计算页岩储层品质RQ的方法是：
式中，toc为总有机碳含量，%；gas为含气量，m3/t；Vsh为粘土含量，%；hd为储层厚度，m；ms为埋藏深度，m；ppg为地层压力系数，MPa/m；W1、W2、W3、W4、W5、W6分别为权系数，小数；f1，f2，f3，f4，f5，f6分别为以toc，gas，Vsh，hd，ms，ppg为自变量的函数。
所述步骤b中，利用测井资料和岩心地应力测试数据分析和计算脆性指数、最大水平应力、最小水平应力、地层破裂压力、裂缝发育程度、固井质量等完井品质参数。
所述步骤b中，计算页岩气储层完井品质CQ的方法是：
式中，brit为脆性指数，%；shmax为最大水平应力，MPa；shmin为最小水平应力，MPa；ffp为地层破裂压力，MPa；fgd为裂缝发育程度，小数；ce为固井质量,小数；WT1、WT2、WT3、WT4、WT5、WT6分别为权系数，小数；g1，g2，g3，g4，g5，g6分别为以brit，shmax，shmin，ffp，fgd，ce为自变量的函数。
所述步骤c中，根据页岩气储层品质和完井品质计算储层综合品质WQ的方法是：
WQ=h1(RQ)+h2(CQ)
式中，h1、h2分别为以RQ，CQ为自变量的函数。
所述步骤d中，根据储层综合品质WQ计算结果，划分出优质（WQ≥0.8）、较好（0.65≤WQ＜0.8）、一般（0.45≤WQ＜0.65）、较差（WQ＜0.45）四个级别的页岩气地层，从而建立页岩气储层综合品质分级评价标准。
所述步骤d中，根据页岩气储层综合品质优选压裂改造井段的方法是：WQ≥0.65，即选择储层综合品质较好的井段进行压裂。
采用本发明的优点在于：
一、采用本发明解决了以下技术问题：1、解决页岩气储层品质计算问题；2、解决页岩气完井品质计算问题；3、解决页岩气综合品质计算问题；4、解决页岩气分级评价标准建立和压裂改造井段优选的问题。
二、采用本发明可以解决生产技术难题，拓展了测井采集、解释市场，指导压裂施工，满足生产需要，取得显著经济效益。
附图说明
图1本发明测井解释处理成果图。
具体实施方式
实施例1
一种利用测井资料优选页岩气井压裂改造井段的方法，包括如下步骤：
a、利用测井资料计算页岩气储层品质关键参数，计算出页岩气储层品质；
b、利用测井资料计算页岩气储层完井品质关键参数，计算出页岩气储层完井品质；
c、根据页岩气储层品质和完井品质计算出储层综合品质；
d、根据页岩气储层综合品质建立分级评价标准，从而优选出压裂改造井段。
所述步骤a中，分析和计算页岩气地层复杂矿物组分、总有机碳含量、吸附气含量、游离气含量、孔隙度等储层品质关键参数。
其中，各种参数的计算过程为现有方法。如，总有机碳含量用三孔隙度曲线法计算；吸附气含量根据兰格缪尔公式计算；游离气含量的计算较为简单，主要与有效孔隙度、含气饱和度、地层压力、温度有关，与常规储层的评价相似，总含气量等于吸附气含量和游离气含量之和。地层压力系数根据邻井试油结果或区域地层压力资料得到。
所述步骤a中，利用测井曲线建立求取页岩地层复杂矿物组分的响应方程组，用最优化方法求解得到孔隙度和各矿物组分体积含量。
所述步骤a中，在有元素测井资料的情况下，结合自然伽马能谱测井资料计算出黄铁矿、总有机碳和干酪根的含量，对响应方程组重新整理和求解，得到更加准确的复杂矿物组分体积含量。
所述步骤a中，计算页岩储层品质RQ的方法是：
式中，toc为总有机碳含量，%；gas为含气量，m3/t；Vsh为粘土含量，%；hd为储层厚度，m；ms为埋藏深度，m；ppg为地层压力系数，MPa/m；W1、W2、W3、W4、W5、W6分别为权系数，小数；f1，f2，f3，f4，f5，f6分别为以toc，gas，Vsh，hd，ms，ppg为自变量的函数。
所述步骤b中，利用测井资料和岩心地应力测试数据分析和计算脆性指数、最大水平应力、最小水平应力、地层破裂压力、裂缝发育程度、固井质量等完井品质参数。
其中，各种参数的计算过程为现有方法。如脆性指数有两种计算方法，一种是用阵列声波测井资料和密度测井资料计算出的杨氏模量和泊松比进行计算；另一种是用矿物含量法计算脆性指数。
利用测井资料和岩心地应力测试数据计算最大水平应力、最小水平应力和地层破裂压力。
利用测井资料识别裂缝和分析计算裂缝的长度、密度、宽度、平均水动力宽度、视孔隙度，从而计算出裂缝发育程度。由水泥胶结成测井评价固井质量。
所述步骤b中，计算页岩气储层完井品质CQ的方法是：
式中，brit为脆性指数，%；shmax为最大水平应力，MPa；shmin为最小水平应力，MPa；ffp为地层破裂压力，MPa；fgd为裂缝发育程度，小数；ce为固井质量,小数；WT1、WT2、WT3、WT4、WT5、WT6分别为权系数，小数；g1，g2，g3，g4，g5，g6分别为以brit，shmax，shmin，ffp，fgd，ce为自变量的函数。
所述步骤c中，根据页岩气储层品质和完井品质计算储层综合品质WQ的方法是：
WQ=h1(RQ)+h2(CQ)
式中，h1、h2分别为以RQ，CQ为自变量的函数。
所述步骤d中，根据储层综合品质计算结果，划分出优质（WQ≥0.8）、较好（0.65≤WQ＜0.8）、一般（0.45≤WQ＜0.65）、较差（WQ＜0.45）四个级别的页岩气地层，从而建立页岩气储层综合品质分级评价标准。
所述步骤d中，优选压裂改造井段的方法是：WQ≥0.65，即选择储层综合品质较好的井段进行压裂。
实施例2
一种利用测井资料优选页岩气井压裂改造井段的方法，包括如下步骤：
1、根据页岩气地层复杂矿物组分、总有机碳含量、吸附气含量、游离气含量、孔隙度等储层品质关健参数，计算页岩气储层品质。
页岩气储层由于沉积于深水、半深水的海相，储层一般为富含碳的黑色页岩，矿物组分除了粘土、石英、长石（斜长石、正长石）、有机质外，还含有一定的方解石和白云石，此外，含有少量的黄铁矿矿物。
总有机碳含量用三孔隙度曲线法计算；吸附气含量根据兰格缪尔公式计算；游离气含量的计算较为简单，主要与有效孔隙度、含气饱和度、地层压力、温度有关，与常规储层的评价相似，总含气量等于吸附气含量和游离气含量之和。
利用测井曲线建立求取页岩地层复杂矿物组分的响应方程组，用最优化方法求解得到孔隙度和各矿物组分体积含量。在有元素测井资料的情况下，结合自然伽马能谱测井资料计算出黄铁矿、总有机碳和干酪根的含量，对响应方程组重新整理和求解，得到更加准确的复杂矿物组分体积含量。
地层压力系数根据邻井试油结果或区域地层压力资料得到。
依据区域地质认识和测井研究成果，建立页岩储层品质RQ的计算方法。
式中，toc为总有机碳含量，%；gas为含气量，m3/t；Vsh为粘土含量，%；hd为储层厚度，m；ms为埋藏深度，m；ppg为地层压力系数，MPa/m；W1、W2、W3、W4、W5、W6分别为权系数，小数；f1，f2，f3，f4，f5，f6分别为以toc，gas，Vsh，hd，ms，ppg为自变量的函数。
2、利用测井资料和岩心地应力测试数据分析和计算脆性指数、最大水平应力、最小水平应力、地层破裂压力、裂缝发育程度、固井质量等完井品质参数，计算页岩气储层完井品质。
脆性指数有两种计算方法，一种是用阵列声波测井资料和密度测井资料计算出的杨氏模量和泊松比进行计算；另一种是用矿物含量法计算脆性指数。
利用测井资料和岩心地应力测试数据计算最大水平应力、最小水平应力和地层破裂压力。
利用测井资料识别裂缝和分析计算裂缝的长度、密度、宽度、平均水动力宽度、视孔隙度，从而计算出裂缝发育程度。由水泥胶结成测井评价固井质量。
依据区域地质认识和测井研究成果，建立页岩完井品质CQ的计算方法。
式中，brit为脆性指数，%；shmax为最大水平应力，MPa；shmin为最小水平应力，MPa；ffp为地层破裂压力，MPa；fgd为裂缝发育程度，小数；ce为固井质量,小数；WT1、WT2、WT3、WT4、WT5、WT6分别为权系数，小数；g1，g2，g3，g4，g5，g6分别为以brit，shmax，shmin，ffp，fgd，ce为自变量的函数。
3、根据页岩气储层品质和完井品质计算出储层综合品质，方法如下：
WQ=h1(RQ)+h2(CQ)
式中，h1、h2分别为以RQ，CQ为自变量的函数。
4、根据页岩气储层综合品质建立分级评价标准，从而优选出压裂改造井段。
根据储层综合品质计算结果，划分出优质（WQ≥0.8）、较好（0.65≤WQ＜0.8）、一般（0.45≤WQ＜0.65）、较差（WQ＜0.45）四个级别的页岩气地层，从而建立页岩气储层综合品质分级评价标准。
优选压裂改造井段的方法是：WQ≥0.65，即选择储层综合品质较好的井段进行压裂。
实施例3
一种利用测井资料优选页岩气井压裂改造井段的方法，包括如下步骤：
a、利用测井资料计算页岩气储层品质关键参数，计算出页岩气储层品质；
b、利用测井资料计算页岩气完井品质关键参数，计算出页岩气储层完井品质；
c、根据页岩气储层品质和完井品质计算出储层综合品质；
d、根据页岩气储层综合品质建立分级评价标准，从而优选出压裂改造井段。
计算页岩储层品质RQ的方法是：
式中，toc为总有机碳含量，%；gas为含气量，m3/t；Vsh为粘土含量，%；hd为储层厚度，m；ms为埋藏深度，m；ppg为地层压力系数，MPa/m；W1、W2、W3、W4、W5、W6分别为权系数，小数；f1，f2，f3，f4，f5，f6分别为以toc，gas，Vsh，hd，ms，ppg为自变量的函数。
计算页岩气储层完井品质CQ的方法是：
式中，brit为脆性指数，%；shmax为最大水平应力，MPa；shmin为最小水平应力，MPa；ffp为地层破裂压力，MPa；fgd为裂缝发育程度，小数；ce为固井质量,小数；WT1、WT2、WT3、WT4、WT5、WT6分别为权系数，小数；g1，g2，g3，g4，g5，g6分别为以brit，shmax，shmin，ffp，fgd，ce为自变量的函数。
根据页岩气储层品质和完井品质计算储层综合品质WQ的方法是：
WQ=h1(RQ)+h2(CQ)
式中，h1、h2分别为以RQ，CQ为自变量的函数。
所述步骤d中，根据储层综合品质WQ计算结果，划分出优质（WQ≥0.8）、较好（0.65≤WQ＜0.8）、一般（0.45≤WQ＜0.65）、较差（WQ＜0.45）四个级别的页岩气地层，从而建立页岩气储层综合品质分级评价标准。
所述步骤d中，根据页岩气储层综合品质优选压裂改造井段的方法是：WQ≥0.65，即选择储层综合品质较好的井段进行压裂。
实施例4
以下以某井为例对本发明做进一步说明。
（1）利用该井测井资料解释了1个页岩气层，如图1所示。
（2）用测井资料计算了储层段的总有机碳含量、总含气量、孔隙度、粘土含量、储层厚度等储层品质参数和杨氏模量、泊松比、脆性指数、最小水平应力和地层破裂压力等完井品质参数，如图1所示。
（3）根据储层段的储层品质参数和完井品质参数，分小段统计其储层品质和完井品质，优选了3个3m厚的压裂改造井段，优选参数见表1，该井试油，页岩气产量为3.52×104m3/d，为该区块页岩气直井中的最高产量井。
表1 建议压裂段优选参数统计表
Claims (6)
1.一种利用测井资料优选页岩气井压裂改造井段的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、利用测井资料计算页岩气储层品质关键参数，计算出页岩气储层品质；
b、利用测井资料计算页岩气完井品质关键参数，计算出页岩气储层完井品质；
c、根据页岩气储层品质和完井品质计算出储层综合品质；
d、根据页岩气储层综合品质建立分级评价标准，从而优选出压裂改造井段。
2.根据权利要求1所述的利用测井资料优选页岩气井压裂改造井段的方法，其特征在于：所述步骤a中，计算页岩储层品质RQ的方法是：
式中，toc为总有机碳含量，%；gas为含气量，m3/t；Vsh为粘土含量，%；hd为储层厚度，m；ms为埋藏深度，m；ppg为地层压力系数，MPa/m；W1、W2、W3、W4、W5、W6分别为权系数，小数；f1，f2，f3，f4，f5，f6分别为以toc，gas，Vsh，hd，ms，ppg为自变量的函数。
3.根据权利要求2所述的利用测井资料优选页岩气井压裂改造井段的方法，其特征在于：所述步骤b中，计算页岩气储层完井品质CQ的方法是：
式中，brit为脆性指数，%；shmax为最大水平应力，MPa；shmin为最小水平应力，MPa；ffp为地层破裂压力，MPa；fgd为裂缝发育程度，小数；ce为固井质量,小数；WT1、WT2、WT3、WT4、WT5、WT6分别为权系数，小数；g1，g2，g3，g4，g5，g6分别为以brit，shmax，shmin，ffp，fgd，ce为自变量的函数。
4.根据权利要求3所述的利用测井资料优选页岩气井压裂改造井段的方法，其特征在于：所述步骤c中，根据页岩气储层品质和完井品质计算储层综合品质WQ的方法是：
WQ=h1(RQ)+h2(CQ)
式中，h1、h2分别为以RQ，CQ为自变量的函数。
5.根据权利要求4所述的利用测井资料优选页岩气井压裂改造井段的方法，其特征在于：所述步骤d中，根据储层综合品质WQ计算结果，划分出优质WQ≥0.8、较好0.65≤WQ＜0.8、一般0.45≤WQ＜0.65、较差WQ＜0.45四个级别的页岩气地层，从而建立页岩气储层综合品质分级评价标准。
6.根据权利要求5所述的利用测井资料优选页岩气井压裂改造井段的方法，其特征在于：所述步骤d中，根据页岩气储层综合品质优选压裂改造井段的方法是：WQ≥0.65，即选择储层综合品质较好的井段进行压裂。
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