发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种页岩气开发层段的分级评价方法、装置及终端设备,以精确、有效地对页岩气开发区域的可开发性进行评价。
为实现上述目的,本发明实施例采用如下技术方案:
一种页岩气开发层段的分级评价方法,包括:
分别获取各层段含气性评价参数和可压性评价参数;
针对每个层段,依据预设含气性参数评价标准和预设可压性参数评价标准给对应的所述含气性参数和可压性参数分别进行赋值,并通过极值线形法对赋值后的含气性参数和可压性参数分别处理,得到含气性评价参数标准值和可压性评价参数标准值;
针对每个层段中的含气性评价参数标准值和可压性评价参数标准值通过层次分析法和方差法分别获取含气性评价参数和可压性评价参数的第一权重系数和第二权重系数,其中,所述第一权重系数包括第一可压性权重系数和第一含气性权重系数,所述第二权重系数包括第二可压性权重系数和第二含气性权重系数;
根据第一可压性权重系数和第二可压性权重系数得到可压性评价参数的综合权重系数值,根据所述可压性评价参数的综合权重系数值得到含气性评价公式,根据所述第一含气性权重系数和第二含气性权重系数得到页岩含气性评价参数的综合权重系数值,根据所述含气性评价参数的综合权重系数值得到可压性评价公式;
依据预设含气性评价标准、预设可压性评价标准、根据所述第一含气性权重系数和第二含气性权重系数得到页岩含气性评价参数的综合权重系数值得到综合评价标准。
可选的,在上述页岩气开发层段的分级评价方法中,所述含气性评价参数包括:孔隙度、全烃校正值、有机碳含量、电阻率、孔隙直径和含气量,所述的可压性评价参数包括:硅质含量、脆性指数、应力差异系数以及页理缝密度,其中,
所述全烃校正值根据全烃值和泥浆密度值得到;
所述含气量根据公式:V总=(0.6893×TOC-0.3885)+1/Bg×(φeff(1-Sw))×ψ/ρb计算得到,其中,TOC为有机碳含量,φeff为孔隙度,Bg为体积压缩系数,Ψ为常数32.1052,ρ为页岩密度;
所述脆性指数根据公式BI=((ymod-1)/(8-1)*100+(pois-0.4)/(0.15-0.4)*100)/2计算得到,其中,ymod为杨氏模量,pois为泊松比;
所述应力差异系数根据公式Δσ=(σH-σh)/σh计算得到,其中σH为最小水平主应力,σH为最大水平主应力,V为泊松比,E为杨氏模量,σv上覆地层压力,Pp孔隙压力,α为压缩系数,εh和εH为两组不同方向的水平应力形变系数。
可选的,在上述页岩气开发层段的分级评价方法中,所述针对每个层段,依据预设含气性参数评价标准和预设可压性参数评价标准给对应的所述含气性参数和可压性参数分别进行赋值,并通过极值线形法对赋值后的含气性参数和可压性参数分别处理,得到含气性评价参数标准值和可压性评价参数标准值的步骤包括:
针对每个层段,依据预设含气性参数评价标准和预设可压性参数评价标准给对应的所述含气性参数和可压性参数分别进行赋值,对赋值后的含气性参数和赋值后的可压性参数进行统一量纲,并采用极值线形法对统一量纲且赋值后的赋值后的含气性参数和对统一量纲且赋值后的可压性参数分别进行归一化处理得到含气性评价参数标准值和可压性评价参数标准值。
可选的,在上述页岩气开发层段的分级评价方法中,针对每个层段中的含气性评价参数标准值和可压性评价参数标准值通过层次分析法和方差法分别获取含气性评价参数和可压性评价参数的第一权重系数和第二权重系数的步骤包括:
针对每一项含气性评价参数及每一项可压性评价参数,通过层次分析算法,计算出各项含气性评价参数的第一含气性权重系数以及各项页岩可压性评价参数的第一可压性权重系数;
针对每一项含气性评价参数及每一项可压性评价参数,采用均方差法计算出各项含气性评价参数的第二含气性权重系数以及各项页岩可压性评价参数的第二可压性权重系数;
根据第一权重系数和第二权重系数,分别求取出页岩含气性评价参数的综合权重系数值和可压性评价参数的综合权重系数值,并获得页岩含气性评价公式及页岩可压性评价公式的步骤包括:
根据公式Wj=Wkj×Wzj/(Wk1×Wz1+Wk2×Wz2+…Wkj×Wzj)分别求取各含气性评价参数的综合权重系数值和各可压性评价参数的综合权重系数值,其中Wkj为j参数的客观权重值,Wzj为j参数的主观权重值,Wj为j参数的综合权重,其中,j参数为孔隙度、全烃校正值、有机碳含量、电阻率、孔隙直径、含气量、硅质含量、脆性指数、应力差异系数或页理缝密度。
可选的,在上述页岩气开发层段的分级评价方法中,依据预设含气性评价标准、预设可压性评价标准、所述页岩含气性评价公式及页岩可压性评价公式得到综合评价标准的步骤包括:
根据页岩含气性、可压性各参数预设评价标准对各层段参数进行赋值,再分别代入页岩含气性和可压性的评价计算公式中,得到所有可能存在的结果,依据计算结果分别绘制页岩含气性评价结果的概率累计图和可压性评价结果的概率累计图;
将页岩含气性评价结果的概率累计图和可压性评价结果的概率累计图中的点相连,以得到含气性评价曲线和可压性评价曲线,其中,所述含气性评价曲线的拐点为页岩开发层段含气性评价标准的分类阈值,所述可压性评价曲线的拐点为可压性评价标准的分类阈值;
根据所述含气性评价标准的分解值和所述可压性评价标准的分类阈值分别得到含气性和可压性的综合评价标准;
综合页岩含气性和可压性综合评价标准,建立页岩开发层段的综合评价标准。
本发明还提供一种页岩气开发层段的分级评价装置,所述装置包括:
参数获取模块,用于分别获取各层段含气性评价参数和可压性评价参数;
评价标准获得模块,用于针对每个层段,依据预设含气性参数评价标准和预设可压性参数评价标准给对应的所述含气性参数和可压性参数分别进行赋值,并通过极值线形法对赋值后的含气性参数和可压性参数分别处理,得到含气性评价参数标准值和可压性评价参数标准值;
第一权重系数获得模块,用于针对每个层段中的含气性评价参数标准值和可压性评价参数标准值通过层次分析法和方差法分别获取含气性评价参数和可压性评价参数的第一权重系数和第二权重系数,其中,所述第一权重系数包括第一可压性权重系数和第一含气性权重系数,所述第二权重系数包括第二可压性权重系数和第二含气性权重系数;
第二权重系数获得模块,用于根据第一可压性权重系数和第二可压性权重系数得到可压性评价参数的综合权重系数值,根据所述可压性评价参数的综合权重系数值得到含气性评价公式,根据所述第一含气性权重系数和第二含气性权重系数得到页岩含气性评价参数的综合权重系数值,根据所述含气性评价参数的综合权重系数值得到可压性评价公式;
评价标准获得模块,用于依据预设含气性评价标准、预设可压性评价标准、所述页岩含气性评价公式及页岩可压性评价公式得到综合评价标准。
可选的,在上述页岩气开发层段的分级评价装置中,所述含气性评价参数包括:孔隙度、全烃校正值、有机碳含量、电阻率、孔隙直径和含气量,所述的可压性评价参数包括:硅质含量、脆性指数、应力差异系数以及页理缝密度。
可选的,在上述页岩气开发层段的分级评价装置中,所述第一权重系数获得模块包括:
第一获得子模块,用于针对每一项含气性评价参数及每一项可压性评价参数,通过层次分析算法,计算出各项含气性评价参数的第一含气性权重系数以及各项页岩可压性评价参数的第一可压性权重系数;
第二获得子模块,用于针对每一项含气性评价参数及每一项可压性评价参数,采用均方差法计算出各项含气性评价参数的第二含气性权重系数以及各项页岩可压性评价参数的第二可压性权重系数;
所述第二权重系数获得模块还用于根据公式Wj=Wkj×Wzj/(Wk1×Wz1+Wk2×Wz2+…Wkj×Wzj)分别求取各含气性评价参数的综合权重系数值和各可压性评价参数的综合权重系数值,其中Wkj为j参数的客观权重值,Wzj为j参数的主观权重值,Wj为j参数的综合权重,其中,j参数为孔隙度、全烃校正值、有机碳含量、电阻率、孔隙直径、含气量、硅质含量、脆性指数、应力差异系数或页理缝密度。
可选的,在上述页岩气开发层段的分级评价装置中,所述评价标准获得模块包括:
概率累计子模块,用于根据页岩含气性、可压性各参数预设评价标准对各层段参数进行赋值,再分别代入页岩含气性和可压性的评价计算公式中,得到所有可能存在的结果,依据计算结果分别绘制页岩含气性评价结果的概率累计图和可压性评价结果的概率累计图;
评价曲线获得子模块,用于将页岩含气性评价结果的概率累计图和可压性评价结果的概率累计图中的点相连,以得到含气性评价曲线和可压性评价曲线,其中,所述含气性评价曲线的拐点为页岩开发层段含气性评价标准的分类阈值,所述可压性评价曲线的拐点为可压性评价标准的分类阈值;
第一评价标准获得子模块,用于根据所述含气性评价标准的分解值和所述可压性评价标准的分类阈值得到综合评价标准;
第二评价标准获得子模块,用于综合页岩含气性和可压性评价标准,建立页岩开发层段的综合评价标准。
本发明还提供一种终端设备,包括存储器、处理器和页岩气开发层段的分级评价装置,所述页岩气开发层段的分级评价装置包括一个或多个存储于所述存储器中并由所述处理器执行的软件功能模块,其中,所述软件功能模块包括:
参数获取模块,用于分别获取各层段含气性评价参数和可压性评价参数;
评价标准获得模块,用于针对每个层段,依据预设含气性参数评价标准和预设可压性参数评价标准给对应的所述含气性参数和可压性参数分别进行赋值,并通过极值线形法对赋值后的含气性参数和可压性参数分别处理,得到含气性评价参数标准值和可压性评价参数标准值;
第一权重系数获得模块,用于针对每个层段中的含气性评价参数标准值和可压性评价参数标准值通过层次分析法和方差法分别获取含气性评价参数和可压性评价参数的第一权重系数和第二权重系数,其中,所述第一权重系数包括第一可压性权重系数和第一含气性权重系数,所述第二权重系数包括第二可压性权重系数和第二含气性权重系数;
第二权重系数获得模块,用于根据第一可压性权重系数和第二可压性权重系数得到可压性评价参数的综合权重系数值,根据所述可压性评价参数的综合权重系数值得到含气性评价公式,根据所述第一含气性权重系数和第二含气性权重系数得到页岩含气性评价参数的综合权重系数值,根据所述含气性评价参数的综合权重系数值得到可压性评价公式;
评价标准获得模块,用于依据预设含气性评价标准、预设可压性评价标准、所述页岩含气性评价公式及页岩可压性评价公式得到综合评价标准。
本发明提供的页岩气开发层段的分级评价方法、装置及终端设备,通过对不同层段内影响页岩气开发的各含气性评价参数采用层次分析法和均方差法进行计算综合求得对应的权重系数,同时对不同层段内影响页岩气开发的各可压性评价参数采用层次分析法和均方差法计算综合求得对应的权重系数,在此基础上建立含气性评价公式和可压性评价公式,依据预设含气性评价标准、预设可压性评价标准、所述页岩含气性评价公式及页岩可压性评价公式得到综合评价标准,以精确、有效地对页岩气开发层段进行评价,避免因评价不准确而导致在开发过程中造成巨大经济损失的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,所描述的实施例只是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作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。
现有的对页岩气开发分级评价的方式通常采用测井解释或者实验室分析测试方法,在所得到的机碳含量、成熟度、孔隙度、渗透率或者地层压力系数、脆性矿物含量等参数中通过选取不同的评价参数,利用线性回归等方法建立各项评价参数间的相关关系,通过实际生产参数或者权重计算值系数的求取,建立评价图版或评价方程,进而实现对有利层段评价。
发明人经研究发现,现有的评价方法偏重于对地质参数的评价,多适用于页岩气勘探阶段,但是在实际应用开发过程中,上述的方法通常存在适用性和精确性差的问题。
如图1所示,本发明实施例提供了一种终端设备10,包括存储器12、处理器14和页岩气开发层段的分级评价装置100。其中,所述存储器12和处理器14之间直接或间接地电性连接,以实现数据的传输或交互。
例如,这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述页岩气开发层段的分级评价装置100包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器12中的软件功能模块。所述处理器14用于执行所述存储器12中存储的可执行模块,例如所述页岩气开发层段的分级评价装置100所包括的软件功能模块及计算机程序等,以实现页岩气开发层段的分级评价方法。
可以理解,图1所示的结构仅为示意,所述终端设备10还可包括比图1中所示更多或者更少的组件,或者具有与图1所示不同的配置。其中,图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
可选地,所述终端设备10的具体类型不受限制,只要具有数据的处理能力即可,例如,可以包括,但不限于智能手机、个人电脑(personal computer,PC)、平板电脑、个人数字助理(personal digital assistant,PDA)、移动上网设备(mobile Internet device,MID)、服务器等具备数据处理能力的电子设备。
结合图2,本发明实施例还提供一种可应用于上述终端设备10的页岩气开发层段的分级评价方法,所述方法有关的流程所定义的方法步骤可以由所述处理器14实现。所述页岩气开发层段的分级评价方法在实现页岩气的开发评价时执行步骤S110-S150五个步骤,并以四川盆地涪陵焦石坝区块的实际运用情况为例,具体执行过程如下。
步骤S110,分别获取各层段含气性评价参数和可压性评价参数。
其中,所述评价页岩含气性的含气性评价类型可以是但不限于:孔隙度、全烃校正值、有机碳含量、电阻率、孔隙直径,所述多个可压性评价可以包括但不限于硅质含量、脆性指数、页岩应力值以及页理缝发育参数。不同层段是现有的已获工业气流层段200~300m纵向范围内进行划分得到的,且不同层段的含气性评价参数类型相同,可压性评价参数类型也相同。
由于页岩气是典型的自生自储式气藏,成藏条件包含生烃、储集及保存三方面综合多因素考虑,可选的,在本实施例中,所述多个含气性评价类型包括:孔隙度、全烃校正值、有机碳含量、电阻率、孔隙直径,所述多个可压性评价包括硅质含量、脆性指数、页岩应力值以及页理缝密度。所述全烃校正值根据全烃值和泥浆密度值得到;
所述含气量根据公式:V总=(0.6893×TOC-0.3885)+1/Bg×(φeff(1-Sw))×ψ/ρb计算得到,其中,TOC为有机碳含量,φeff为孔隙度,Bg为体积压缩系数,Ψ为常数32.1052,ρ为页岩密度;
所述脆性指数根据公式BI=((ymod-1)/(8-1)*100+(pois-0.4)/(0.15-0.4)*100)/2计算得到,其中,ymod为杨氏模量,pois为泊松比;
所述应力差异系数根据公式Δσ=(σH-σh)/σh计算得到,其中σH为最小水平主应力,σH为最大水平主应力,V为泊松比,E为杨氏模量,σv上覆地层压力,Pp孔隙压力,α为压缩系数,εh和εH为两组不同方向的水平应力形变系数。
具体的,请结合图3,以四川盆地涪陵焦石坝区块的实际运用情况为例,2012年涪陵焦石坝区块在上奥陶统五峰组至下志留统龙马溪组下部龙一段的灰黑色硅质质页岩中获得工业气流,结合该区域沉积、岩性、电性特征,将焦石坝区域中探井纵向上进一步细分为5个小层。
发明人经调研及结合焦石坝实际情况分析认为:对于页岩气开发层段的评价,应分为含气性和可压性两部分,页岩含气性的评价是为了探究地层中是否具有较高的游离气和吸附气含量、较好的物性条件,是页岩地质开发的基础和前提,是页岩地层开发的物质基础;页岩可压性的评价是为了探究页岩的改造能力,找到有利于低成本、高效率压裂施工的层段。所以分别开展页岩层段含气性和可压性的评价,是页岩气开发选层必不可少的步骤,缺一不可。
同时对于含气性、可压性评价参数的选择也是至关重要的,由于开发选层是在已获工业气流层段即200~300m纵向范围内进行的,所以在选择地质评价参数时如RO和埋深等参数就不适合作为具体评价指标。基于页岩气是典型的自生自储式气藏,成藏条件包含生烃、储集及保存三方面,综合多因素考虑,优选出有机碳含量、孔隙度、含气量、全烃校正值、孔径大小、电阻率这6个参数作为含气性评价的关键参数,优选出硅质含量、脆性指数、页理缝发育情况以及水平应力差异系数这4个参数作为可压性评价的主要参数。页岩含气性和可压性评价的这10个参数的获取主要通过分析测试、测井解释、录井、测井、岩心描述这5种方式,各参数可靠性如下:
1、含气性评价参数:
(1)有机碳含量:来源于分析测试
有机碳含量是评价烃源岩丰度的重要指标,且有机碳含量与吸附气含量间呈正相关关系,其值的高低会直接改变页岩中吸附气含量的数量级。是含气性评价的重要参数之一。
(2)孔隙度:来源于分析测试
孔隙度是页岩气的储集空间,其大小控制着游离气含量。是含气性评价的重要参数之一。
(3)孔径大小:来源于分析测试
孔隙大小是决定页岩孔隙对页岩气储集量的重要参数,故可以用来作为评价含气性的参数之一。
(4)电阻率:来源于测井
电阻率是衡量岩石导电性能的指标,电阻率的高低是对地层内部流体(气+水)和骨架特征(矿物成分+岩石结构)的综合体现,电阻率对含气量的响应较灵敏,在含气量及温度高的层段,电阻率会明显高于其它层段,但电阻率同时也会受到有机质含量、成熟度、矿物类型及微裂缝发育情况等因素综合影响,尽管如此,电阻率不同程度上都会体现出对含气量的响应,故电阻率可以用来作为评价含气性的参数之一。
(5)气测全烃值:来源于录井
全烃值是天然气勘探中直观判别岩层含油气性的方法。根据气测全烃值来判断地层中是否含有油气,在原理上,气测录井资料能够定量的反映出泥页岩中游离气和吸附气的总量,是定量评价单位体积内泥页岩含气性的理想指标,但实际操作过程中影响气测录井准确性的因素很多,如钻井方式、泥浆密度等,在使用气测全烃值进行定量化评价时,要结合泥浆密度综合分析,在此我们利用全烃*泥浆密度,来弱化、消除这些影响全烃准确定量表征含气性的因素。校正后的全烃值可以用来作为评价含气性的参数之一。
(6)含气量:来源于测井解释
在此,通过气测全烃校正值和测井解释含气量这两个参数来表征页岩层段的含气量,而没有使用常见的现场分析测试手段,主要是基于现场实测含气量值,在测试方法相同的前提下,随着测试年度时间的不同,现场实测含气量呈现逐年增大趋势,同时,实测出的含气量与单井产能之间不匹配。根据实际情况来看现场实测含气量受多因素影响目前技术难以准确表征页岩真实的含气性。在此我们通过测井解释手段来解决这个问题,按照V=0.6893*TOC-0.3885公式计算出吸附气含量,按照Gcfm=1/Bg×(φeff(1-Sw))×ψ/ρb公式计算出游离气含量,再通过两者相加求出的总含气量值,依据经验公式结合分析测试建立关系求取出的含气量值是页岩含气性评价的重要指标之一。
2、可压性评价参数
(1)硅质含量:来源于全岩X衍射
是通过矿物法来判别岩石脆性的一种方式,基于Barnett页岩矿物组成特征,前人经研究认识到石英是主要的脆性矿物,其含量的多少决定着岩石的脆性,提出以石英含量来表征页岩的脆性。
(2)脆性指数:来源于偶极声波测井
是通过弹性参数法来判别岩石脆性的一种方式,通过偶极声波测井获取动态杨氏模量、泊松比,再通过Max-Min法归一化计算出表征页岩脆性的脆性指数BI。
(3)水平应力差异系数:基于多孔弹性介质应力模型计算
水平应力差异系数是决定页岩是否易于形成网状缝网的关键因素,在实施压裂过程中裂缝总朝着最大应力方向延伸,所以水平应力差异系数越小,越有利于形成复杂缝网,故水平应力差异系数是页岩可压性评价的重要参数之一。
(4)页理缝发育情况:来源于岩心描述
压裂造缝目的在于产生较多裂缝,形成复杂缝网,想要形成复杂缝网就需要通过压裂最大限度的沟通地层中的天然裂缝,而针对页岩,这种致密的自生自储式岩石中主要以页理缝的发育为主,所以通过岩心描述识别页理缝的发育情况是判别页岩可压性的重要指标。
经上述方法获取焦石坝区块3口导眼井评价参数值如下表:
步骤S120:针对每个层段,依据预设含气性参数评价标准和预设可压性参数评价标准给对应的所述含气性参数和可压性参数分别进行赋值,并通过极值线形法对赋值后的含气性参数和可压性参数分别处理,得到含气性评价参数标准值和可压性评价参数标准值。
为保障获得的含气性评价参数标准值和可压性评价参数标准值的可靠性,在本实施例中,所述针对每个层段,依据预设含气性参数评价标准和预设可压性参数评价标准给对应的所述含气性参数和可压性参数分别进行赋值,并通过极值线形法对赋值后的含气性参数和可压性参数分别处理,得到含气性评价参数标准值和可压性评价参数标准值的步骤包括:
针对每个层段,依据预设含气性参数评价标准和预设可压性参数评价标准给对应的所述含气性参数和可压性参数分别进行赋值,对赋值后的含气性参数和赋值后的可压性参数进行统一量纲,并采用极值线形法对统一量纲且赋值后的赋值后的含气性参数和对统一量纲且赋值后的可压性参数分别进行归一化处理得到含气性评价参数标准值和可压性评价参数标准值。
具体的,以涪陵页岩气田探井纵向细分层段即各小层内含气性、可压性评价参数值为基础,参照GB/T 31483-2015页岩气地质评价方法中相关参数的评价标准下限,制定出页岩含气性、可压性参数的纵向评价标准,具体如下表:
可压性评价 |
硅质含量 |
脆性指数 |
页理缝 |
页岩应力值 |
单位 |
% |
-------- |
条/m |
-------- |
一类 |
≥55 |
≥60 |
≥20 |
≤0.10 |
二类 |
45~55 |
50~60 |
15~20 |
0.10~0.13 |
三类 |
35~45 |
40~50 |
10~15 |
0.13~0.25 |
四类 |
<35 |
<40 |
<10 |
≥0.25 |
综合焦石坝区块导眼井中表征含气性、可压性纵向各小层内的参数值,依据各参数的评价标准,按照一类赋4,二类赋3,三类赋2,一类赋1的方式给各个参数赋值,去除各个参数的单位量纲,结果如下表:
依据Max-Min值法,按照公式纵向上对含气性、可压性评价参数做归一化处理,处理结果如下表:
步骤S130:针对每个层段中的含气性评价参数标准值和可压性评价参数标准值通过层次分析法和方差法分别获取含气性评价参数和可压性评价参数的第一权重系数和第二权重系数,其中,所述第一权重系数包括第一可压性权重系数和第一含气性权重系数,所述第二权重系数包括第二可压性权重系数和第二含气性权重系数。
请结合图4,在本实施例中,针对每个层段中的含气性评价参数标准值和可压性评价参数标准值通过层次分析法和方差法分别获取含气性评价参数和可压性评价参数的第一权重系数和第二权重系数的步骤包括:
步骤S132:针对每一项含气性评价参数及每一项可压性评价参数,通过层次分析算法,计算出各项含气性评价参数的第一含气性权重系数以及各项页岩可压性评价参数的第一可压性权重系数。
具体的,为尽量客观反映页岩气开发选区指标的重要程度,最大限度减少主观人为因素的影响,本次咨询对海相页岩气勘探开发选区具有丰富经验的专家15人,发放调查问卷15份,收回的有效调查数据13份。综合这13份专家意见,分别建立含气性评价6个指标:隙度、测井解释含气量、全烃×泥浆密度、有机碳含量、电阻、孔隙直径和可压性评价4个指标:硅质含量、脆性指数(BI)、页理缝发育情况、水平应力差异系数的两两比较矩阵A含气性和A可压性,详见下表:
分别求出含气性、可压性矩阵中每一个指标占所在列的指标总和的比值,得到B含气性矩阵和B可压性矩阵:
矩阵B可压性 |
硅质 |
脆性指数 |
水平应力差异系数 |
页理缝 |
硅质 |
0.353 |
0.286 |
0.444 |
0.375 |
脆性指数 |
0.353 |
0.286 |
0.222 |
0.250 |
水平应力差异系数 |
0.176 |
0.286 |
0.222 |
0.250 |
页理缝 |
0.118 |
0.143 |
0.111 |
0.125 |
分别求出B含气性矩阵和B可压性矩阵中每一行数值的总和,得到C含气性矩阵和C可压性矩阵,再将含气性矩阵中每一行结果除以6(参数个数),可压性矩阵中每一行结果除以4(参数个数),即可分别得到含气性和可压性中每个参数的客观权重系数,详见下表:
矩阵C含气性 |
求和 |
权重系数 |
TOC |
0.72 |
0.12 |
POR |
1.35 |
0.23 |
测井解释含气量 |
1.44 |
0.24 |
全烃×泥浆密度 |
1.44 |
0.24 |
孔径大小(直径) |
0.47 |
0.08 |
电阻率 |
0.58 |
0.09 |
矩阵C可压性 |
求和 |
权重系数 |
硅质 |
1.46 |
0.36 |
脆性指数 |
1.11 |
0.28 |
水平应力差异系数 |
0.93 |
0.23 |
页理缝 |
0.50 |
0.12 |
开展含气性参数矩阵一致性检验。首先计算矩阵的最大特征根λmax为6.12732;本次研究参数个数n=6,计算得出CI为0.05464;最后计算随机一致性比率CR,CR=CI/RI,6阶RI值为1.24,计算得出CR为0.020535,该值小于0.1,即保持显著水平,权重系数有效。即在含气性6个指标内部,对页岩气开发选区的重要程度依次为:测井解释含气量=全烃×泥浆密度>孔隙度>有机碳含量>电阻率>孔径大小(直径)。
开展可压性参数矩阵一致性检验。首先计算矩阵的最大特征根λmax为4.045769;本次研究参数个数n=4,计算得出CI为:0.015256;最后计算随机一致性比率CR,CR=CI/RI,4阶RI值为0.9,计算得出CR为0.016951,该值小于0.1,即保持显著水平,权重系数有效。即在可压性4个指标内部,对页岩气开发选区的重要程度依次为:硅质>脆性指数>水平应力差异系数>页理缝。
步骤S134:针对每一项含气性评价参数及每一项可压性评价参数,采用均方差法计算出各项含气性评价参数的第二含气性权重系数以及各项页岩可压性评价参数的第二可压性权重系数。
依据均方差公式分别求取可压性及含气性的各参数的客观权重值,计算结果详见下表:
通过客观均方差法分别得到页岩开发层段含气性、可压性评价计算公式:P客观含气性=0.19×测井解释含气量按照评价标准赋值+0.19×孔隙度按评价标准赋值+0.17×全烃×泥浆密度按评价标准赋值+0.16×有机碳含量按评价标准赋值+0.15×电阻率按评价标准赋值+0.14×孔隙直径按评价标准赋值;P客观可压性=0.26×硅质含量按照评价标准赋值+0.25×脆性指数按评价标准赋值+0.24×水平应力差异系数按评价标准赋值+0.24×页理缝按评价标准赋值。
步骤S140:根据第一可压性权重系数和第二可压性权重系数得到可压性评价参数的综合权重系数值,根据所述可压性评价参数的综合权重系数值得到含气性评价公式,根据所述第一含气性权重系数和第二含气性权重系数得到页岩含气性评价参数的综合权重系数值,根据所述含气性评价参数的综合权重系数值得到可压性评价公式。
可选的,在本实施例中,根据第一权重系数和第二权重系数,分别求取出页岩含气性评价参数的综合权重系数值和可压性评价参数的综合权重系数值,并获得页岩含气性评价公式及页岩可压性评价公式的步骤包括:根据公式Wj=Wkj×Wzj/(Wk1×Wz1+Wk2×Wz2+…Wkj×Wzj)分别求取各含气性评价参数的综合权重系数值和各可压性评价参数的综合权重系数值,其中Wkj为j参数的客观权重值,Wzj为j参数的主观权重值,Wj为j参数的综合权重,其中,j参数为孔隙度、全烃校正值、有机碳含量、电阻率、孔隙直径、含气量、硅质含量、脆性指数、应力差异系数或页理缝密度。对应获得的参数如下表所示:
得到页岩开发层段含气性评价综合计算公式:P含气性=0.29×测井解释含气量按照评价标准赋值+0.24×孔隙度按评价标准赋值+0.24×全烃×泥浆密度按评价标准赋值+0.12×有机碳含量按评价标准赋值+0.06×电阻率按评价标准赋值+0.05×孔隙直径按评价标准赋值。
得到页岩开发层段含气性评价综合计算公式:P可压性=0.36×硅质含量按照评价标准赋值+0.28×脆性指数按评价标准赋值+0.24×水平应力差异系数按评价标准赋值+0.12×页理缝按评价标准赋值。
步骤S150:依据预设含气性评价标准、预设可压性评价标准、所述页岩含气性评价公式及页岩可压性评价公式得到综合评价标准。
请结合图5,可选的,在本实施例中,依据预设含气性评价标准、预设可压性评价标准、所述页岩含气性评价公式及页岩可压性评价公式得到综合评价标准步骤包括:
子步骤S152:根据页岩含气性、可压性各参数预设评价标准对各层段参数进行赋值,再分别代入页岩含气性和可压性的评价计算公式中,得到所有可能存在的结果,依据计算结果分别绘制页岩含气性评价结果的概率累计图和可压性评价结果的概率累计图;
根据含气性、可压性中各参数的评价标准,将一、二、三、四类分别赋值4、3、2、1,依据含气性、可压性评价综合计算公式计算出所有可能的结果,根据结果绘制得到的频率累积曲线请参照图6和图7.
计算焦石坝区块纵向上5个小层的综合评价值,见下表:
小层 |
P含气性 |
P可压性 |
⑤ |
1.95 |
1.96 |
④ |
2.83 |
2.4 |
③ |
2.12 |
3.16 |
② |
3.3 |
3.04 |
① |
3.94 |
3.52 |
子步骤S154:将页岩含气性评价结果的概率累计图和可压性评价结果的概率累计图中的点相连,以得到含气性评价曲线和可压性评价曲线,其中,所述含气性评价曲线的拐点为页岩开发层段含气性评价标准的分类阈值,所述可压性评价曲线的拐点为可压性评价标准的分类阈值;
根据页岩开发层段含气性评价结果概率累计图中曲线拐点(曲线最大变化点)即为页岩开发层段含气性分类的区分点,分类阈值为:1.8和3.2。
根据页岩开发层段可压性评价结果概率累计图中曲线拐点(曲线最大变化点)即为页岩开发层段可压性分类的区分点,分类阈值为:1.8和3.2。
子步骤S156:根据所述含气性评价标准的分类阈值和所述可压性评价标准的分类阈值得到综合评价标准;
根据页岩开发层段含气性评价结果概率累计图中曲线拐点(曲线最大变化点)即为页岩开发层段含气性分类的区分点,分类阈值为:1.8和3.2。Ⅰ类页岩开发区块:P含气性≥3.2;Ⅱ类页岩开发区块:1.8<P含气性<3.2;Ⅲ类页岩开发区块:P含气性≤1.8。
根据页岩开发层段可压性评价结果概率累计图中曲线拐点(曲线最大变化点)即为页岩开发层段可压性分类的区分点,分类阈值为:1.8和3.2。Ⅰ类页岩开发区块:P可压性≥3.2;Ⅱ类页岩开发区块:1.8<P可压性<3.2;Ⅲ类页岩开发区块:P可压性≤1.8。
子步骤S158:综合页岩含气性和可压性评价标准,建立页岩开发层段的综合评价标准。
根据阈值1.8、3.2的划分标准,综合页岩开发层段含气性综合评价标准和可压性综合评价标准,焦石坝区块纵向上5个小层内页岩开发层段综合评价结果如下表所示:
由此可见,涪陵焦石坝区块中①、②小层为有利的开发层段,其中①小层甚至达到Ⅰ1类为最优开发层段。
请参阅图8,根据焦石坝地区所有水平井产气剖面结果表明:每米产气贡献率①小层>②小层>③小层>④小层>⑤小层,与上述评价结果相吻合(见下表、图)。
请参阅图9,根据焦石坝地区开发实践成果表明:穿行在①小层的比例越高的水平井,产能越大。
结合图10,本发明实施例还提供一种可应用于上述终端设备10的页岩气开发层段的分级评价装置100。其中,所述页岩气开发层段的分级评价装置100包括参数获取模块110、评价标准获得模块120、第一权重系数获得模块130、第二权重系数获得模块140以及评价标准获得模块150。
所述参数获取模块110用于分别获取各层段含气性评价参数和可压性评价参数。在本实施例中,所述参数获取模块110可用于执行图2所示的步骤S110,关于所述参数获取模块110的具体描述可以参照前文对步骤S110的描述。
可选的,在本实施例中,所述含气性评价参数包括:孔隙度、全烃校正值、有机碳含量、电阻率、孔隙直径和含气量,所述的可压性评价参数包括:硅质含量、脆性指数、应力差异系数以及页理缝密度。
所述评价标准获得模块120用于针对每个层段,依据预设含气性参数评价标准和预设可压性参数评价标准给对应的所述含气性参数和可压性参数分别进行赋值,并通过极值线形法对赋值后的含气性参数和可压性参数分别处理,得到含气性评价参数标准值和可压性评价参数标准值.在本实施例中,所述评价标准获得模块120可用于执行图2所示的步骤S120,关于所述评价标准获得模块120的具体描述可以参照前文对步骤S120的描述。
所述第一权重系数获得模块130用于针对每个层段中的含气性评价参数标准值和可压性评价参数标准值通过层次分析法和方差法分别获取含气性评价参数和可压性评价参数的第一权重系数和第二权重系数,其中,所述第一权重系数包括第一可压性权重系数和第一含气性权重系数,所述第二权重系数包括第二可压性权重系数和第二含气性权重系数。在本实施例中,所述第一权重系数获得模块130可用于执行图2所示的步骤S130,关于所述第一权重系数获得模块130的具体描述可以参照前文对步骤S130的描述。
请结合图11,可选的,在本实施例中,所述第一权重系数获得模块130包括第一获得子模块132和第二获得子模块134。
所述第一获得子模块132用于针对每一项含气性评价参数及每一项可压性评价参数,通过层次分析算法,计算出各项含气性评价参数的第一含气性权重系数以及各项页岩可压性评价参数的第一可压性权重系数。在本实施例中,所述第一获得子模块132可用于执行图4所示的步骤S132,关于所述第一获得子模块132的具体描述可以参照前文对步骤S132的描述。
所述第二获得子模块134用于针对每一项含气性评价参数及每一项可压性评价参数,采用均方差法计算出各项含气性评价参数的第二含气性权重系数以及各项页岩可压性评价参数的第二可压性权重系数。在本实施例中,所述第二获得子模块134可用于执行图4所示的步骤S134,关于所述第二获得子模块134的具体描述可以参照前文对步骤S134的描述。
所述第二权重系数获得模块140用于根据第一可压性权重系数和第二可压性权重系数得到可压性评价参数的综合权重系数值,根据所述可压性评价参数的综合权重系数值得到含气性评价公式,根据所述第一含气性权重系数和第二含气性权重系数得到页岩含气性评价参数的综合权重系数值,根据所述含气性评价参数的综合权重系数值得到可压性评价公式。在本实施例中,所述第二权重系数获得模块140可用于执行图2所示的步骤S140,关于所述第二权重系数获得模块140的具体描述可以参照前文对步骤S140的描述。
可选的,在本实施例中,所述第二权重系数获得模块还用于根据公式Wj=Wkj×Wzj/(Wk1×Wz1+Wk2×Wz2+…Wkj×Wzj)分别求取各含气性评价参数的综合权重系数值和各可压性评价参数的综合权重系数值,其中Wkj为j参数的客观权重值,Wzj为j参数的主观权重值,Wj为j参数的综合权重,其中,j参数为孔隙度、全烃校正值、有机碳含量、电阻率、孔隙直径、含气量、硅质含量、脆性指数、应力差异系数或页理缝密度。
所述评价标准获得模块150用于依据预设含气性评价标准、预设可压性评价标准、所述页岩含气性评价公式及页岩可压性评价公式得到综合评价标准。在本实施例中,所述评价标准获得模块150可用于执行图2所示的步骤S150,关于所述评价标准获得模块150的具体描述可以参照前文对步骤S150的描述。
结合图12,在本实施例中,所述评价模块150可以包括概率累计子模块152、评价曲线获得子模块154、第一评价标准获得子模块156以及第二评价标准获得子模块158。
所述概率累计子模块152用于根据页岩含气性、可压性各参数预设评价标准对各层段参数进行赋值,再分别代入页岩含气性和可压性的评价计算公式中,得到所有可能存在的结果,依据计算结果分别绘制页岩含气性评价结果的概率累计图和可压性评价结果的概率累计图。在本实施例中,所述概率累计子模块152可用于执行图5所示的步骤S152,关于所述概率累计子模块152的具体描述可以参照前文对步骤S152的描述。
所述评价曲线获得子模块154用于将页岩含气性评价结果的概率累计图和可压性评价结果的概率累计图中的点相连,以得到含气性评价曲线和可压性评价曲线,其中,所述含气性评价曲线的拐点为页岩开发层段含气性评价标准的分类阈值,所述可压性评价曲线的拐点为可压性评价标准的分类阈值。在本实施例中,所述评价曲线获得子模块154可用于执行图5所示的步骤S154,关于所述评价曲线获得子模块154的具体描述可以参照前文对步骤S154的描述。
所述第一评价标准获得子模块156用于根据所述含气性评价标准的分解值和所述可压性评价标准的分类阈值得到综合评价标准。在本实施例中,所述第一评价标准获得子模块156可用于执行图5所示的步骤S156,关于所述第一评价标准获得子模块156的具体描述可以参照前文对步骤S156的描述。
所述第二评价标准获得子模块158用于综合页岩含气性和可压性评价标准,建立页岩开发层段的综合评价标准。在本实施例中,所述第二评价标准获得子模块158可用于执行图5所示的步骤S158,关于所述第二评价标准获得子模块158的具体描述可以参照前文对步骤S158的描述。
综上所述,本发明提供的一种页岩气开发层段的分级评价方法、装置及终端设备10,通过对不同层段内影响页岩气开发的各含气性评价参数采用层次分析法和均方差法进行计算综合求得对应的权重计算值,同时对不同层段内影响页岩气开发的各可压性评价参数采用层次分析法和均方差法计算综合求得对应的权重计算值,在此基础上建立页岩含气性、可压性评价方程,依据评价方程计算结果,建立页岩含气性、可压性评价标准,综合含气性及可压性的评价标准,建立页岩气开发区域的可开发性综合评价标准,以精确、有效地对页岩气开发层段进行评价,避免因评价不准确而导致在开发过程中造成巨大经济损失的问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。