CN106761677B - 页岩气水平井单井产能的测井预测方法 - Google Patents

页岩气水平井单井产能的测井预测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种页岩气水平井单井产能的测井预测方法，其首先在钻开的水平井中进行声波时差、密度以及中子孔隙度测井，并记录水平井段穿行深度以及对应的垂直深度；再利用地层密度测井与补偿中子测井信息计算地层脆性矿物含量；利用声波时差、密度以及中子孔隙度三种井中反映地层孔隙度的测井曲线计算地层孔隙度；利用斯通利波衰减反演储层渗透率的方法求取地层渗透率；利用在地层取得的岩石样品有机碳含量实验测量值与密度测井建立关系，得到有机碳含量的计算公式；并利用地层有机碳含量计算得到地层含气饱和度；最后根据地层脆性矿物含量、地层孔隙度、地层渗透率以及地层含气饱和度计算得到单井页岩气日产量。

Description

页岩气水平井单井产能的测井预测方法
技术领域
本发明涉及非常规天然气藏勘探开发技术领域，特别涉及一种水平方向钻采气藏时的初始产量井中检测技术，具体涉及一种页岩气水平井单井产能的测井预测方法。
背景技术
产能预测是油气勘探开发中一个十分重要的环节，是对储层品质、储层流体性质和其产油气能力的综合评价指标，同时也是最重要的指标之一。页岩气藏具有超低孔隙度、渗透率的特点；且部分气体吸附于储层岩石颗粒表面，以吸附态存在于储层中，因此页岩气井投产前都需要进行大型压裂。从而导致页岩气藏产能与常规气藏相比更有其特殊复杂的影响因素，表现出其独特的渗流机理和生产动态特征。
目前国内对页岩气产能分析的研究主要有经验法、解析法、数值模拟法三种分析方法。经验法主要是基于页岩气藏的开采实践，对页岩气开采的实际产量数据进行拟合对比和分析，找出影响页岩气产能的关键因素；解析法是从产能理论模型的建立和产能计算公式的推导两方面入手分析；数值模拟法是在模拟压裂水平井的基础上通过描述页岩气渗流吸附机理进行研究。由于页岩气藏比常规气藏更为复杂，且不同地区的页岩气藏也有各自的地域特点，国内页岩气储层的评价更多的是处于探索发展阶段，在页岩气产能分析中解析法和数值模拟法更多的是应用于理论研究，在实际的生产应用中并不具有实用性。基于测井信息的产能预测，具有信息获取便捷经济的优势，建立基于测井信息的日产气量具有广泛的应用价值。
发明内容
针对现阶段技术的不足，本发明的目的是提供一种具有信息获取便捷经济的优势，且具有广泛的应用价值的页岩气水平井单井产能的测井预测方法。
一种页岩气水平井单井产能的测井预测方法，所述页岩气水平井单井产能的测井预测方法包括以下步骤：
S1、在钻开的水平井中进行声波时差、密度以及中子孔隙度测井，并记录水平井段穿行深度以及对应的垂直深度；
S2、利用地层密度测井与补偿中子测井信息计算地层脆性矿物含量；
S3、利用声波时差、密度以及中子孔隙度三种井中反映地层孔隙度的测井曲线计算地层孔隙度；
S4、利用斯通利波衰减反演储层渗透率的方法求取地层渗透率；
S5、利用在地层取得的岩石样品有机碳含量实验测量值与密度测井建立关系，得到有机碳含量的计算公式；并利用地层有机碳含量计算得到地层含气饱和度；
S6、根据地层脆性矿物含量、地层孔隙度、地层渗透率以及地层含气饱和度计算得到单井页岩气日产量，其计算公式如下：
Figure BDA0001241970440000021
上式中，μg为天然气动力粘度；mf为返排率；L为水平井段储层厚度；He为水平段穿行轨迹对应的垂深；φ为孔隙度；Sg为含气饱和度；Af为水平井段裂缝平均宽度；ΔP为水平井上覆地层压力与井内泥浆的压力差；BIT为脆性矿物含量；Kerm为水平段平均渗透率；βh为比例系数。
优选的，所述地层脆性矿物含量的计算公式如下：
BIT＝(266-67.1×DEN-1.93×CNL)/100
上式中，BIT为脆性矿物含量；DEN为当前地层深度处的密度值；CNL为当前地层深度处的孔隙度。
优选的，所述地层孔隙度的计算公式如下：
φ＝7.82+0.0381DTC-5.08DEN+0.0225CNL
上式中，DTC为声波时差。
优选的，所述声波时差的测量方法如下：测量距离为l的两个接收探头记录的声音到达时间分别为t1、t2，则时间差为Δt＝t1-t2，当前深度的声波时差为
Figure BDA0001241970440000022
优选的，利用在地层取得的岩石样品有机碳含量实验测量值与密度测井建立关系，得到线性拟合的相关系数平方，结合相关系数平方计算得到地层有机碳含量，所述地层有机碳含量的计算公式如下：
TOC＝44.555-16.186*DEN。
优选的，所述地层含气饱和度的计算公式如下：
Sg＝1-(TOC/TOCb)-1/n
上式中，TOCb为处理当前深度段内TOC值的最小值，并作为该页岩储层的TOC背景值；n为储层含气饱和度指数。
本发明所述页岩气水平井单井产能的测井预测方法，其实现了利用井中测量的信息估算得到页岩气层单井日产量，不仅避免了后期校正的问题，而且提高了测井资料的利用率，具有信息获取便捷经济的优势，且具有广泛的应用价值。
附图说明
图1是本发明中利用井中补偿声系装置检测声波时差的方法示意图；
图2是本发明中DEN-TOC线性拟合关系图；
图3是本发明中地层含气饱和度实例图表。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提出一种页岩气水平井单井产能的测井预测方法，所述页岩气水平井单井产能的测井预测方法包括以下步骤：
S1、在钻开的水平井中进行声波时差、密度以及中子孔隙度测井，并记录水平井段穿行深度以及对应的垂直深度。
具体的，岩石体积密度是单位体积岩石的质量，单位是g/cm3。岩石体积密度是表征岩石性质的一个重要参数，用伽马源发射的伽马射线照射地层，根据康普顿效应测量地层体积密度的测井方法称为地层密度测井。所以利用密度测井可以直接检测到当前地层深度处的密度值(标记为DEN)，单位为g/cm3。
补偿中子测井是双源距热中子测井，它通过探测热中子与地层介质发生多种核反应来探测地层的减速特性和俘获特性；经过刻度，中子减少量与地层孔隙度之间建立直接关系。所以通过补偿中子测井检测的是当前地层深度处的孔隙度(标记为CNL)，单位为％。
所述声波时差(标记为DTC)可以采用井中补偿声系装置检测得到，所述声波时差单位为us/m(微秒/米)，为速度单位的导数。图2中，T为声发射探头，R1、R2为两个声接收探头，且两个接收探头的垂直距离为l，若声发射后，R1、R2记录的声到达时间为t1、t2，两者的差可记为
Δt＝t1-t2 (1)
则当前深度的声波时差为
Figure BDA0001241970440000041
S2、利用地层密度测井与补偿中子测井信息计算地层脆性矿物含量。
在获得密度与中子孔隙度的信息之后，按照回归公式(3)直接计算地层矿物含量BIT，其单位为小数。
BIT＝(266-67.1×DEN-1.93×CNL)/100 (3)
S3、利用声波时差、密度以及中子孔隙度三种井中反映地层孔隙度的测井曲线计算地层孔隙度。
所述地层孔隙度的计算公式如下：
φ＝7.82+0.0381DTC-5.08DEN+0.0225CNL (4)
S4、利用斯通利波衰减反演储层渗透率的方法求取地层渗透率。
S5、利用在地层取得的岩石样品有机碳含量实验测量值与密度测井建立关系，得到有机碳含量的计算公式；并利用地层有机碳含量计算得到地层含气饱和度。
具体的，根据页岩岩石样品实验，确立岩石样品有机碳含量(标记为TOC)与密度值之间的线性回归关系，并得到线性回归的相关系数平方，所述相关系数平方越大，表明相关性越好；
利用多种测井响应值与岩石样品有机碳含量建立关系，通过页岩气实验对比发现，密度与岩石样品有机碳含量相关系数最高，所以选用密度测井作为主要曲线参与线性回归；
利用在地层取得的岩石样品有机碳含量实验测量值与密度测井建立关系，得到线性拟合的相关系数平方；
结合相关系数平方计算得到地层有机碳含量，所述地层有机碳含量的计算公式如下：
TOC＝44.555-16.186*DEN (5)
所述地层含气饱和度的计算公式如下：
Sg＝1-(TOC/TOCb)-1/n (6)
上式中，TOCb为处理当前深度段内TOC值的最小值，并作为该页岩储层的TOC背景值；n为储层含气饱和度指数。
S6、根据地层脆性矿物含量、地层孔隙度、地层渗透率以及地层含气饱和度计算得到单井页岩气日产量，其计算公式如下：
Figure BDA0001241970440000051
上式中，μg为天然气动力粘度，单位为厘泊，例如焦石坝地区页岩气粘土可以取9-11厘泊；mf为返排率，单位为小数，为工程参数，可直接获得；L为水平井段储层厚度，单位为m，根据测井记录深度直接获得；He为水平段穿行轨迹对应的垂深，单位为m，根据测井记录深度以及井斜直接计算即可；φ为孔隙度，单位为小数；Sg为含气饱和度，单位为小数；Af为水平井段裂缝平均宽度，单位为米；ΔP为水平井上覆地层压力与井内泥浆的压力差，单位为MPa；BIT为脆性矿物含量，单位为小数；Kerm为水平段平均渗透率，单位为mD；βh为比例系数，单位为无量纲。
本发明所述页岩气水平井单井产能的测井预测方法，其实现了利用井中测量的信息估算得到页岩气层单井日产量，不仅避免了后期校正的问题，而且提高了测井资料的利用率，具有信息获取便捷经济的优势，且具有广泛的应用价值。

Claims (3)

1.一种页岩气水平井单井产能的测井预测方法，其特征在于，所述页岩气水平井单井产能的测井预测方法包括以下步骤：
S1、在钻开的水平井中进行声波时差、密度以及中子孔隙度测井，并记录水平井段穿行深度以及对应的垂直深度；所述声波时差的测量方法如下：测量距离为l的两个接收探头记录的声音到达时间分别为t1、t2，则时间差为Δt＝t1-t2，当前深度的声波时差为
Figure FDA0002457304280000011
S2、利用地层密度测井与补偿中子测井信息计算地层脆性矿物含量；所述地层脆性矿物含量的计算公式如下：
BIT＝(266-67.1×DEN-1.93×CNL)/100
上式中，BIT为脆性矿物含量；DEN为当前地层深度处的密度值；CNL为当前地层深度处的孔隙度；
S3、利用声波时差、密度以及中子孔隙度三种井中反映地层孔隙度的测井曲线计算地层孔隙度；所述地层孔隙度的计算公式如下：
φ＝7.82+0.0381DTC-5.08DEN+0.0225CNL
上式中，DTC为声波时差；
S4、利用斯通利波衰减反演储层渗透率的方法求取地层渗透率；
S5、利用在地层取得的岩石样品有机碳含量实验测量值与密度测井建立关系，得到有机碳含量的计算公式；并利用地层有机碳含量计算得到地层含气饱和度；
S6、根据地层脆性矿物含量、地层孔隙度、地层渗透率以及地层含气饱和度计算得到单井页岩气日产量，其计算公式如下：
Figure FDA0002457304280000012
上式中，μg为天然气动力粘度；mf为返排率；L为水平井段储层厚度；He为水平段穿行轨迹对应的垂深；φ为孔隙度；Sg为含气饱和度；Af为水平井段裂缝平均宽度；ΔP为水平井上覆地层压力与井内泥浆的压力差；BIT为脆性矿物含量；Kerm为水平段平均渗透率；βh为比例系数。
2.根据权利要求1所述页岩气水平井单井产能的测井预测方法，其特征在于，利用在地层取得的岩石样品有机碳含量实验测量值与密度测井建立关系，得到线性拟合的相关系数平方，结合相关系数平方计算得到地层有机碳含量，所述地层有机碳含量的计算公式如下：
TOC＝44.555-16.186*DEN。
3.根据权利要求1所述页岩气水平井单井产能的测井预测方法，其特征在于，所述地层含气饱和度的计算公式如下：
Sg＝1-(TOC/TOCb)-1/n
上式中，TOCb为处理当前深度段内TOC值的最小值，并作为该页岩储层的TOC背景值；n为储层含气饱和度指数。
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