CN107545512A - 基于动态富集的页岩油甜点综合评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于动态富集的页岩油甜点综合评价方法，该基于动态富集的页岩油甜点综合评价方法包括：步骤1，通过对泥页岩出油井段的精细解剖，确定页岩油富集要素；步骤2，逐一建立页岩油富集要素的评价方法，并确定其边界条件，明确单因素的有利分布区；步骤3，将各要素有利区进行叠合确定页岩油甜点的有利区分布范围。该基于动态富集的页岩油甜点综合评价方法证实了页岩油动态富集的观点，建立了甜点要素的评价体系，指出了甜点有利区，提高了页岩油甜点的预测精度。

Description

基于动态富集的页岩油甜点综合评价方法

技术领域

本发明涉及页岩油领域，特别是一种基于动态富集、甜点要素评价、有利区分布等多种资料进行的页岩油甜点综合评价方法。

背景技术

从中外油气勘探发展趋势来看，页岩油领域正在成为油气勘探的重要资源接替方向。随着水平井和页岩层压裂等技术的日趋成熟，2007年以来，我国针对页岩油开展了一系列的探索研究，相继在松辽、渤海湾(辽河、济阳、濮阳等坳陷)及南襄等盆地钻探了多口探井，部分井突破了油流关，展示了我国页岩油巨大的勘探潜力；还有一些井(不管直井、水平井)压裂后仍然产能较低，表明陆相断陷盆地页岩油富集规律异常复杂，对页岩油甜点的分布认识不清，严重制约了页岩油勘探开发。

通过调研发现，国内学者基于页岩油赋存状态、形成条件、聚集模式以及分布规律等地质特点，指出了页岩油宏观分布规律，如张金川等认为裂缝型和孔隙型甜点是页岩油勘探开发的重要目标；邹才能等利用有机质含量大于2％、Ro为0.7％一2.0％、脆性矿物含量大于40％、页岩处于超压系统、较低的原油粘度、含油页岩具有一定的体积规模等指标对页岩油核心区进行了评价；这些地质评价指出了页岩油远景区，有利于页岩油战略选区。另有部分学者运用地球物理技术对页岩油甜点的富集要素进行预测，如严永新等利用微地震技术直观给出压裂裂缝的方位、长度、宽度、顶底深度以及两翼长度，有利于提高页岩油产能。另有部分学者利用测井评价技术预测页岩油富集段，如张晋言通过构建胜利油区页岩油测井评价体积模型，建立了页岩含油性评价方法，确定了有利储集段；章新文等通过泥页岩有机非均质性的测井识别，划分了泌阳凹陷核桃园组页岩油富集段，有利于页岩油有利区识别。

国内页岩油研究起步晚，上述地质、地球物理方法的缺点在于基本上借鉴页岩气现有的不十分完善的甜点预测技术，页岩油甜点要素众多，主控因素不明确，并且尚未考虑可动性对页岩油甜点的重要作用，没有明确指出页岩油甜点有利勘探区，难以用于目标区评价和指导勘探部署。为此我们发明了一种新的基于动态富集的页岩油甜点综合评价方法，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高了页岩油甜点预测精度的基于动态富集的页岩油甜点综合评价方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：基于动态富集的页岩油甜点综合评价方法，该基于动态富集的页岩油甜点综合评价方法包括：步骤1，通过对泥页岩出油井段的精细解剖，确定页岩油富集要素；步骤2，逐一建立页岩油富集要素的评价方法，并确定其边界条件，明确单因素的有利分布区；步骤3，将各要素有利区进行叠合确定页岩油甜点的有利区分布范围。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1中，利用数理统计、典型解剖和模拟实验相结合的方法确定页岩油富集要素为4个，即岩相、压力、裂缝、可动性。

在步骤1中，利用多个泥页岩出油井段的分析化验资料进行岩相类型统计，确定富有机质纹层状岩相是页岩油富集的基础。

在步骤1中，通过解剖压力剖面，发现压力驱动为页岩油富集提供了动力，确定异常高压是页岩油富集产出的重要条件。

在步骤1中，通过同位素化验分析，发现页岩油具有非原位、短距离源内运聚的特点，生烃高压促使页岩油富集在封存箱箱缘初次运移优势运移通道附近，揭示了非常规页岩油与常规油气成藏机理的统一性。

在步骤1中，宏观上，统计多口页岩油油流井单井附近的构造特征，对某井断面附近的孔隙度的测定结果表明，断层上盘的物性明显好于断层下盘，实际生产资料证实，生产层相同、岩相类型一致情况下，位于断层上盘的井页岩油产能明显好于断层下盘的井，反映大量发育的裂缝有利于页岩油渗流、富集；微观上，通过生烃模拟实验，发现伴随生烃演化排油率逐渐增大的过程，微裂缝大量发育且裂缝中含油明显，揭示微裂缝是页岩油高产的重要因素，对某井进行电镜下抽真空实验，发现原油主要从微裂缝中渗出,渗出的原油的裂缝宽度下限为大于10nm，反映微裂缝作为主要的储集空间和运聚通道对游离态页岩油的富集起重要作用。

在步骤2中，主力岩相的有利富集段分布是岩相评价的核心内容，以储集性好、含油性高的富有机质纹层状岩相为标准，测井曲线AC能够反映储集性能，4米梯度电阻率R4能够反映含油性，因此利用声波时差AC和4米梯度电阻率R4的交汇法来确定富有机质纹层状岩相的有利分布区。

在步骤2中，页岩油井出油段压力系数分析结果表明处于压力过渡带，压力系数1.2-1.7的井产能最好，因此将压力系数>1.2作为页岩油甜点富集压力有利区的边界条件；压力评价是明确压力系数>1.2的压力有利区；无实测压力资料的井利用声波时差数据和具有相似地质条件的邻井试油压力资料，应用等效深度法并结合地层因子法、经验关系法，建立压力恢复公式，求取地层压力及压力系数，如下：

压力值＝0.0231*DEPTH-0.0131/0.00035*LN(700/AC)

压力系数＝压力值*100/DEPTH

其中，DEPTH：深度，LN：对数符号，AC：声波时差。

在步骤2中，采用热解轻烃参数/有机碳含量S₁/TOC、热解轻烃参数S₁及粘度三个参数共同约束的方法进行评价，降低了有机碳绝对值对可动性预测的影响，热解轻烃参数S₁、有机碳含量TOC及粘度没有实测数据的井段均依据相邻油流井分析化验资料建立分凹陷分洼陷分层段测井模型，恢复目的层数值，在此基础上，根据页岩油油流井的地化数据及粘度数据确定了各项参数的边界条件，即S₁/TOC>10％、S₁>2mg/g、粘度<10mPa.s，可动性评价是将上述3个参数平面叠合确定可动性的有利区。

在步骤2中，针对页岩油相关构造缝、层间缝、超压缝可采用测井、地质多方法综合判识，叠合确定裂缝的有利发育区；

构造缝发育带利用高井径、高声波时差、高中子、高电阻率，低密度、低伽马6种常规测井曲线进行判识，另外，结合富有机质纹层状岩性容易形成裂缝且断层上盘裂缝更为发育的特点综合判识构造缝分布范围；

利用实测井统计，发现富有机质纹层状泥质灰岩相层间缝最为发育，基于纹层状岩相多发育在半深湖相斜坡区的特点，建立地层倾角与层间缝发育程度的对应关系，当地层倾角大于6°时，泥页岩层间缝更为发育，因此，利用富有机质纹层状岩相和地层倾角大于6°综合判识层间缝发育区；

综合地层破裂压力以及有机质富集特征对超压缝进行综合判识，根据实测数据，采用尹顿法计算得到泥页岩地层破裂下限的压力系数为1.38，再结合TOC值大于2％即可确定超压缝的分布范围；

将不同类型裂缝平面叠合确定有利于页岩油富集的裂缝有利区，其中三种类型裂缝重叠区域为Ⅰ类有利区，两种类型裂缝叠合的区域作为Ⅱ类有利区。

本发明中的基于动态富集的页岩油甜点综合评价方法，首先，通过对泥页岩出油井段的精细解剖，明确了油页岩甜点的富集要素，证实了页岩油动态富集的观点；进而逐一建立页岩油富集要素(岩相、压力、裂缝、可动性)的评价方法，并确定其边界条件，明确单因素的有利分布区；最终将各要素有利区进行叠合确定页岩油甜点的有利区分布范围。该发明提供了一种有效的陆相页岩油甜点综合评价方法，解决了当前页岩油甜点分布规律认识不清的问题，揭示了非常规页岩油与常规油气成藏机理的统一性，明确页岩油甜点富集主控因素，为甜点评价奠定基础，建立甜点要素(岩相、压力、裂缝、可动性)的评价方法，并确定其边界条件，明确单因素的有利分布区；客观地预测甜点有利区分布，减少单成因要素预测的片面性，提高页岩油甜点预测精度，对陆相页岩油有利勘探区的预测具有重要的参考价值和指导意义。

附图说明

图1为出油井岩相类型统计图；

图2为某洼陷地层压力剖面图；

图3为某井同位素分析图；

图4为某井成熟度分析图；

图5为油气初次运移路线模式图；

图6为页岩油井产能与距断层的距离关系图；

图7为过断层的某井上下盘物性特征图；

图8为利用“AC和R4的交汇法”确定的典型井有利岩相发育段；

图9为界定有利压力区压力系数>1.2的产能证据；

图10为有利可动性的S₁、S₁/TOC参数界定标准；

图11为有利可动性的粘度参数界定标准；

图12为利用6种常规测井曲线判识某井构造缝发育段；

图13为某层段构造缝分布图；

图14为利用地层倾角判识层间缝；

图15为某层段层间缝分布图；

图16为某层段超压缝分布图；

图17为某层段(微)裂缝有利区分布图；

图18为某层段页岩油甜点有利区分布图；

图19为本发明的基于动态富集的页岩油甜点综合评价方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。

如图19所示，图19为本发明的基于动态富集的页岩油甜点综合评价方法的流程图。

在步骤1，利用数理统计、典型解剖和模拟实验相结合的方法确定页岩油甜点主控因素为4个，即岩相、压力、(微)裂缝、可动性。

①岩相是一定沉积环境中形成的岩石或岩石组合。泥页岩岩相类型多达十几种，主力岩相类型一直难以确定，利用济阳坳陷40余个泥页岩出油井段的分析化验资料进行岩相类型统计，发现出油井段主要为富有机质纹层状岩相，占69.8％(图1)，且物性好(

孔隙度>3％)，含油饱和度高(一般>30％)，表明富有机质纹层状岩相是页岩油富集的基础。

②压力是指由于沉积物的压实作用，地层中孔隙流体所承受的压力。解剖某洼陷压力剖面，发现纵向上油气显示段或出油段多数集中在高压向低压过渡区域，页岩油在高压的作用下具有向相对低压区运动的趋势(图2)，压力驱动为页岩油富集提供了动力，表明异常高压是页岩油富集产出的重要条件。

③可动性是衡量页岩油流动能力的重要指标，是页岩油有利产出的先决条件。通过同位素化验分析，发现罗42井13层组原油同位素组分与相距2.85Km的罗69井12层组源岩同位素最接近的特点(图3)，结合罗69井纵向上成熟度倒转现象(上部页岩油的成熟度大于下部的页岩油(图4))，说明页岩油具有非原位、短距离源内运聚的特点。生烃高压促使页岩油富集在封存箱箱缘初次运移优势运移通道附近(图5)，揭示了非常规页岩油与常规油气成藏机理的统一性。

④(微)裂缝在泥页岩地层的野外露头、钻井岩心、微观薄片中常见。宏观上，统计47口页岩油油流井单井附近的构造特征，其中40口井位于断裂附近，占85％，表现出单井距离断层越近页岩油日产能越高的特点(图6)。断层形成的过程有利于裂缝的产生，通过观察野外露头，断裂附近地层裂缝大量发育，正断层上盘的裂缝比下盘更发育，对某井断面附近的孔隙度的测定结果表明，断层上盘的物性明显好于断层下盘(图7)，实际生产资料证实，生产层相同、岩相类型一致情况下，位于断层上盘的井页岩油产能明显好于断层下盘的井，反映大量发育的裂缝有利于页岩油渗流、富集。

微观上，通过生烃模拟实验，发现伴随生烃演化排油率逐渐增大的过程，微裂缝大量发育且裂缝中含油明显，揭示微裂缝是页岩油高产的重要因素。对某井进行电镜下抽真空实验，发现原油主要从微裂缝中渗出,渗出的原油的裂缝宽度下限为大于10nm，反映微裂缝作为主要的储集空间和运聚通道对游离态页岩油的富集起重要作用。

在步骤2，建立了页岩油甜点岩相、压力、(微)裂缝及可动性评价方法。

①主力岩相的有利富集段(区)分布是岩相评价的核心内容，以储集性好、含油性高的富有机质纹层状岩相为标准，测井曲线AC能够反映储集性能，4米梯度电阻率R4能够反映含油性，因此利用“声波时差AC和R4的交汇法”来确定富有机质纹层状岩相的有利分布区(图8)。

②页岩油井出油段压力系数分析结果表明处于压力过渡带(压力系数1.2-1.7)的井产能最好，因此将压力系数>1.2作为页岩油甜点富集压力有利区的边界条件(图9)。压力评价是明确压力系数>1.2的压力有利区。无实测压力资料的井利用声波时差数据和具有相似地质条件的邻井试油压力资料，应用等效深度法并结合地层因子法、经验关系法，建立压力恢复公式，求取地层压力及压力系数，如下：

压力值＝0.0231*DEPTH-0.0131/0.00035*LN(700/AC)

压力系数＝压力值*100/DEPTH

其中，DEPTH：深度，LN：对数符号，AC：声波时差。

③北美页岩油可动性评价主要运用热解参数S1与有机碳TOC的比值(S1/TOC)表示，其缺点是有机碳实测值的高低对可动性影响极大，因此不能直接用S1/TOC这一个参数反映可动性能，本次采用热解轻烃参数/有机碳含量S₁/TOC、S₁及粘度三个参数共同约束的方法进行评价，降低了有机碳绝对值对可动性预测的影响。S₁、TOC及粘度没有实测数据的井段均依据相邻油流井分析化验资料建立分凹陷分洼陷分层段测井模型，恢复目的层数值。如东营凹陷利津洼陷沙三下TOC恢复模型，如下：

TOC＝0.03218*Vcl+3.64097*log(Rd)-3.8741*DEN+0.60332*POR+24.403*Ro-13.49435

其中，TOC：有机碳含量，Vcl：粘土含量，log：对数符号，Rd：深电阻率，DEN：密度测井，POR：孔隙度，Ro：有机质成熟度。

其相关系数的平方达到0.8912，相关性较好，能够用于计算TOC。在此基础上，根据页岩油油流井的地化数据及粘度数据确定了各项参数的边界条件，即S₁/TOC>10％、S₁>2mg/g(图10)、粘度<10mPa.s(图11)，可动性评价是将上述3个参数平面叠合确定可动性的有利区。

④(微)裂缝发育程度评价方法有地震、岩心、常规测井、成像测井等。应用地震资料可以预测宏观裂缝发育区，但难以区分具体的裂缝类型。针对页岩油相关构造缝、层间缝、超压缝可采用测井、地质等多方法综合判识，叠合确定裂缝的有利发育区。

构造缝发育带利用高井径、高声波时差、高中子、高电阻率，低密度、低伽马等6种常规测井曲线进行判识(图12)，另外，结合富有机质纹层状岩性容易形成裂缝且断层上盘裂缝更为发育的特点综合判识构造缝分布范围(图13)。

利用实测井统计，发现富有机质纹层状泥质灰岩相层间缝最为发育，基于纹层状岩相多发育在半深湖相斜坡区的特点，建立地层倾角与层间缝发育程度的对应关系，当地层倾角大于6°时，泥页岩层间缝更为发育(图14)。因此，利用富有机质纹层状岩相和地层倾角大于6°综合判识层间缝发育区(图15)。

通过镜下、岩心可以观察到超压缝，但无法确定其宏观分布范围。考虑超压缝在有机碳含量较高的泥页岩中普遍发育，可以综合地层破裂压力以及有机质富集特征进行综合判识。根据东营凹陷实测数据，前人采用尹顿法(Eaton)计算得到泥页岩地层破裂下限的压力系数约为1.38，再结合TOC值大于2％即可确定超压缝的分布范围(图16)。

将不同类型裂缝平面叠合确定有利于页岩油富集的裂缝有利区，其中三种类型裂缝重叠区域为Ⅰ类有利区，两种类型裂缝叠合的区域作为Ⅱ类有利区(图17)。

在步骤3，页岩油甜点是指泥页岩层系在天然或改造后可获得工业油流的区域，页岩油甜点有利区是有利岩相区、有利压力区、有利可动性区及有利(微)裂缝发育区的平面叠合区(图18)。

本发明能够基于页岩油动态富集的观点，明确甜点主控因素，落实其边界条件，运用“单因素评价、多因素叠合”方法指出了页岩油甜点有利区，解决了当前页岩油甜点分布规律认识不清的实际问题，为领导科学决策、优选重点目标区和页岩油井位部署提供更为客观的依据，整个方法可操作性强，具有实际意义；另外，国内页岩油研究刚刚起步，尚处于探索阶段，页岩油甜点预测是一个难题，因为没有比较有效的技术和手段，因此也具有重要的科学价值。

Claims (10)

1.基于动态富集的页岩油甜点综合评价方法，其特征在于，该基于动态富集的页岩油甜点综合评价方法包括：

步骤1，通过对泥页岩出油井段的精细解剖，确定页岩油富集要素；

步骤2，逐一建立页岩油富集要素的评价方法，并确定其边界条件，明确单因素的有利分布区；

步骤3，将各要素有利区进行叠合确定页岩油甜点的有利区分布范围。

2.根据权利要求1所述的基于动态富集的页岩油甜点综合评价方法，其特征在于，在步骤1中，利用数理统计、典型解剖和模拟实验相结合的方法确定页岩油富集要素为4个，即岩相、压力、裂缝、可动性。

3.根据权利要求2所述的基于动态富集的页岩油甜点综合评价方法，其特征在于，在步骤1中，利用多个泥页岩出油井段的分析化验资料进行岩相类型统计，确定富有机质纹层状岩相是页岩油富集的基础。

4.根据权利要求2所述的基于动态富集的页岩油甜点综合评价方法，其特征在于，在步骤1中，通过解剖压力剖面，发现压力驱动为页岩油富集提供了动力，确定异常高压是页岩油富集产出的重要条件。

5.根据权利要求2所述的基于动态富集的页岩油甜点综合评价方法，其特征在于，在步骤1中，通过同位素化验分析，发现页岩油具有非原位、短距离源内运聚的特点，生烃高压促使页岩油富集在封存箱箱缘初次运移优势运移通道附近，揭示了非常规页岩油与常规油气成藏机理的统一性。

6.根据权利要求2所述的基于动态富集的页岩油甜点综合评价方法，其特征在于，在步骤1中，宏观上，统计多口页岩油油流井单井附近的构造特征，对某井断面附近的孔隙度的测定结果表明，断层上盘的物性明显好于断层下盘，实际生产资料证实，生产层相同、岩相类型一致情况下，位于断层上盘的井页岩油产能明显好于断层下盘的井，反映大量发育的裂缝有利于页岩油渗流、富集；微观上，通过生烃模拟实验，发现伴随生烃演化排油率逐渐增大的过程，微裂缝大量发育且裂缝中含油明显，揭示微裂缝是页岩油高产的重要因素，对某井进行电镜下抽真空实验，发现原油主要从微裂缝中渗出,渗出的原油的裂缝宽度下限为大于10nm，反映微裂缝作为主要的储集空间和运聚通道对游离态页岩油的富集起重要作用。

7.根据权利要求1所述的基于动态富集的页岩油甜点综合评价方法，其特征在于，在步骤2中，主力岩相的有利富集段分布是岩相评价的核心内容，以储集性好、含油性高的富有机质纹层状岩相为标准，测井曲线AC能够反映储集性能，4米梯度电阻率R4能够反映含油性，因此利用声波时差AC和4米梯度电阻率R4的交汇法来确定富有机质纹层状岩相的有利分布区。

8.根据权利要求1所述的基于动态富集的页岩油甜点综合评价方法，其特征在于，在步骤2中，页岩油井出油段压力系数分析结果表明处于压力过渡带，压力系数1.2-1.7的井产能最好，因此将压力系数>1.2作为页岩油甜点富集压力有利区的边界条件；压力评价是明确压力系数>1.2的压力有利区；无实测压力资料的井利用声波时差数据和具有相似地质条件的邻井试油压力资料，应用等效深度法并结合地层因子法、经验关系法，建立压力恢复公式，求取地层压力及压力系数，如下：

压力值＝0.0231*DEPTH-0.0131/0.00035*LN(700/AC)

压力系数＝压力值*100/DEPTH

其中，DEPTH：深度，LN：对数符号，AC：声波时差。

9.根据权利要求1所述的基于动态富集的页岩油甜点综合评价方法，其特征在于，在步骤2中，采用热解轻烃参数/有机碳含量S₁/TOC、热解轻烃参数S₁及粘度三个参数共同约束的方法进行评价，降低了有机碳绝对值对可动性预测的影响，热解轻烃参数S₁、有机碳含量TOC及粘度没有实测数据的井段均依据相邻油流井分析化验资料建立分凹陷分洼陷分层段测井模型，恢复目的层数值，在此基础上，根据页岩油油流井的地化数据及粘度数据确定了各项参数的边界条件，即S₁/TOC>10％、S₁>2mg/g、粘度<10mPa.s，可动性评价是将上述3个参数平面叠合确定可动性的有利区。

10.根据权利要求1所述的基于动态富集的页岩油甜点综合评价方法，其特征在于，在步骤2中，针对页岩油相关构造缝、层间缝、超压缝可采用测井、地质多方法综合判识，叠合确定裂缝的有利发育区；

构造缝发育带利用高井径、高声波时差、高中子、高电阻率，低密度、低伽马6种常规测井曲线进行判识，另外，结合富有机质纹层状岩性容易形成裂缝且断层上盘裂缝更为发育的特点综合判识构造缝分布范围；

利用实测井统计，发现富有机质纹层状泥质灰岩相层间缝最为发育，基于纹层状岩相多发育在半深湖相斜坡区的特点，建立地层倾角与层间缝发育程度的对应关系，当地层倾角大于6°时，泥页岩层间缝更为发育，因此，利用富有机质纹层状岩相和地层倾角大于6°综合判识层间缝发育区；

综合地层破裂压力以及有机质富集特征对超压缝进行综合判识，根据实测数据，采用尹顿法计算得到泥页岩地层破裂下限的压力系数为1.38，再结合TOC值大于2％即可确定超压缝的分布范围；

将不同类型裂缝平面叠合确定有利于页岩油富集的裂缝有利区，其中三种类型裂缝重叠区域为Ⅰ类有利区，两种类型裂缝叠合的区域作为Ⅱ类有利区。