CN110485994B - 页岩气储层非均质性的确定方法、装置和设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种页岩气储层非均质性的确定方法、装置和设备，其中，该方法包括：获取目标页岩气储层的水力压裂施工曲线的多个压裂段的套压数据；基于各个压裂段的套压数据进行经验模态分解，得到各个压裂段的多个本征模态函数并确定分解得到的本征模态函数的数量；对各个压裂段的多个本征模态函数进行希尔伯特变换得到各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图；基于各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量和各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图，确定目标页岩气储层的非均质性。在本申请实施例中，以目标页岩气储层的水力压裂施工曲线的套压数据为数据依据，可以真实、准确的确定目标页岩气储层的整体非均质情况，进而可以更高效地开发目标页岩气储层。
Description
技术领域
本申请涉及地质勘探技术领域，特别涉及一种页岩气储层非均质性的确定方法、装置和设备。
背景技术
储层非均质性是指储层各种性质随其空间位置而变化的属性，其主要可以表现在岩石物质组成的非均质和孔隙空间的非均质，储层非均质性是影响地下流体运动以及最终采收率的主要因素。
现有的确定页岩气储层非均质性的方法，通常是通过采集页岩气储层多个深度的岩心样品，并测试各个岩心样品的性质，再利用统计学方法确定整个储层的非均质性；或者是基于地球物理测井资料，利用数学方法(例如：变异系数法、洛伦兹系数法等)求取储层性质的变化情况，从而确定页岩气储层非均质性。
由于页岩气储层中地质结构分布多变，而现有的页岩气储层非均质性评价方法通常采用数据尺度较小的岩心样品或者是分辨率有限的测井资料，使得对于非均质性的评价多集中于近井储层，对于实验数据或测井解释资料不能表征的远井储层的非均质性不能进行有效的评价，评价范围有限，从而很难真实、准确的反映页岩气储层的整体非均质情况。
针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请实施例提供了一种页岩气储层非均质性的确定方法、装置和设备，以解决现有技术中对页岩气储层的评价范围有限，从而很难真实、准确的反映页岩气储层整体非均质情况的问题。
本申请实施例提供了一种页岩气储层非均质性的确定方法，包括：获取目标页岩气储层的水力压裂施工曲线在预设时间段内的多个压裂段的套压数据；基于各个压裂段的套压数据进行经验模态分解，得到各个压裂段分解得到的多个本征模态函数并确定各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量；对所述各个压裂段的多个本征模态函数进行希尔伯特变换，得到各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图；基于所述各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量和所述各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图，确定所述目标页岩气储层的非均质性。
在一个实施例中，在得到各个压裂段分解得到的多个本征模态函数之后，还包括：根据所述各个压裂段的套压数据和分解得到多个本征模态函数，确定所述各个压裂段分解得到的各个本征模态函数的相关性系数；将所述各个压裂段中相关性系数大于预设阈值至少一个本征模态函数作为各个压裂段的特征本征模态函数。
在一个实施例中，根据对所述各个压裂段的多个本征模态函数进行希尔伯特变换，获取各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图，包括：对所述各个压裂段的特征本征模态函数进行希尔伯特变换，得到所述各个压裂段的特征本征模态函数的希尔伯特瞬时频率和归一化瞬时振幅；基于所述各个压裂段的特征本征模态函数的希尔伯特瞬时频率和瞬时振幅，得到各个压裂段的特征希尔伯特谱图。
在一个实施例中，基于所述各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量和所述各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图，确定所述目标页岩气储层的非均质性，包括：获取任意两个压裂段分解得到的本征模态函数的数量；按照如下规则确定所述目标页岩气储层的非均质性：在所述任意两个压裂段分解得到的本征模态函数的数量不相等的情况下，分解得到的本征模态函数的数量越多的压裂段的非均质性程度越高。
在一个实施例中，基于所述各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量和所述各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图，确定所述目标页岩气储层的非均质性，还包括：按照如下规则确定所述目标页岩气储层的非均质性：在所述任意两个压裂段分解得到的本征模态函数的数量相等的情况下，获取所述任意两个压裂段的特征希尔伯特谱图；比较所述任意两个压裂段的特征希尔伯特谱图，其中，特征希尔伯特谱图中瞬时频率和归一化瞬时振幅越高的压裂段的非均质性程度越高。
在一个实施例中，所述预设时间段的起始点为所述水力压裂施工曲线中套压数据从最高点下降百分之十对应的时间点，所述预设时间段的终点为所述水力压裂施工曲线中套压数据下降至储层压力对应的时间点。
在一个实施例中，基于各个压裂段的套压数据进行经验模态分解，得到各个压裂段分解得到的多个本征模态函数，包括：获取目标压裂段的套压数据随时间变化的所有极大值点和极小值点；基于所述目标压裂段的套压数据随时间变化的所有极大值点，利用三次样条插值函数拟合形成上包络线；基于所述目标压裂段的套压数据随时间变化的所有极小值点，利用三次样条插值函数拟合形成下包络线；基于所述上包络线和所述下包络线，确定所述上包络线和所述下包络线的均值；基于所述上包络线和所述下包络线的均值，确定所述目标压裂段的套压数据残差；确定所述目标压裂段的套压数据残差局部零极点与过零点的数目是否相等或相差一个，和所述上包络线和所述下包络线的均值是否为0；在确定所述目标压裂段的套压数据残差局部零极点与过零点的数目相等或相差一个，和所述上包络线和所述下包络线的均值为0的情况下，将所述目标压裂段的套压数据残差作为分解得到的一个本征模态函数。
本申请实施例还提供了一种页岩气储层非均质性的确定装置，包括：获取模块，用于获取目标页岩气储层的水力压裂施工曲线在预设时间段内的多个压裂段的套压数据；经验模态分解模块，用于基于各个压裂段的套压数据进行经验模态分解，得到各个压裂段分解得到的多个本征模态函数，并确定各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量；希尔伯特变换模块，用于对所述各个压裂段的多个本征模态函数进行希尔伯特变换，得到各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图；第一确定模块，用于基于所述各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量和所述各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图，确定所述目标页岩气储层的非均质性。
在一个实施例中，所述页岩气储层非均质性的确定装置，还包括：第二确定模块，用于根据所述各个压裂段的套压数据和分解得到多个本征模态函数，确定所述各个压裂段分解得到的各个本征模态函数的相关性系数；处理模块，用于将所述各个压裂段中相关性系数大于预设阈值至少一个本征模态函数作为各个压裂段的特征本征模态函数。
在一个实施例中，所述希尔伯特变换模块，包括：希尔伯特变换单元，用于对所述各个压裂段的特征本征模态函数进行希尔伯特变换，得到所述各个压裂段的特征本征模态函数的希尔伯特瞬时频率和归一化瞬时振幅；第一处理单元，用于基于所述各个压裂段的特征本征模态函数的希尔伯特瞬时频率和瞬时振幅，得到各个压裂段的特征希尔伯特谱图。
在一个实施例中，所述第一确定模块，包括：第一获取单元，用于获取任意两个压裂段分解得到的本征模态函数的数量；第二处理单元，用于按照如下规则确定所述目标页岩气储层的非均质性：在所述任意两个压裂段分解得到的本征模态函数的数量不相等的情况下，分解得到的本征模态函数的数量越多的压裂段的非均质性程度越高。
在一个实施例中，所述第一确定模块，还包括：第三处理单元，用于按照如下规则确定所述目标页岩气储层的非均质性：在所述任意两个压裂段分解得到的本征模态函数的数量相等的情况下，获取所述任意两个压裂段的特征希尔伯特谱图；比较所述任意两个压裂段的特征希尔伯特谱图，其中，特征希尔伯特谱图中瞬时频率和归一化瞬时振幅更高的压裂段的非均质性程度更高。
在一个实施例中，所述经验模态分解模块，包括：第二获取单元，用于获取目标压裂段的套压数据随时间变化的所有极大值点和极小值点；第一拟合单元，用于基于所述目标压裂段的套压数据随时间变化的所有极大值点，利用三次样条插值函数拟合形成上包络线；第二拟合单元，用于基于所述目标压裂段的压数据随时间变化的所有极小值点，利用三次样条插值函数拟合形成下包络线；第一确定单元，用于基于所述上包络线和所述下包络线，确定所述上包络线和所述下包络线的均值；第二确定单元，用于基于所述上包络线和所述下包络线的均值，确定所述目标压裂段的套压数据残差；第三确定单元，用于确定所述目标压裂段的套压数据残差局部零极点与过零点的数目是否相等或相差一个，和所述上包络线和所述下包络线的均值是否为0；第四处理单元，用于在确定所述目标压裂段的套压数据残差局部零极点与过零点的数目相等或相差一个，和所述上包络线和所述下包络线的均值为0的情况下，将所述目标压裂段的套压数据残差作为分解得到的一个本征模态函数。
本申请实施例还提供了一种页岩气储层非均质性的确定设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现所述页岩气储层非均质性的确定方法的步骤。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述指令被执行时实现所述页岩气储层非均质性的确定方法的步骤。
本申请实施例提供了一种页岩气储层非均质性的确定方法，可以获取目标页岩气储层的水力压裂施工曲线在预设时间段内的多个压裂段的套压数据，由于水力压裂施工曲线可以表征远井储层的非均质性，使得基于水力压裂施工曲线可以确定的目标页岩气储层的非均质性范围更全面。基于各个压裂段的套压数据进行经验模态分解，确定各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量，并对各个压裂段分解得到的多个本征模态函数进行希尔伯特变换，得到各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图，基于各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量和各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图，确定目标页岩气储层的非均质性，从而可以真实、准确的确定页岩气储层整体的非均质情况，进而可以更高效地开发目标页岩气储层。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本申请的限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例提供的页岩气储层非均质性的确定方法的步骤示意图；
图2是根据本申请具体实施例提供的页岩气储层非均质性的确定方法的示意图；
图3是根据本申请具体实施例提供的理想压裂施工曲线特征的示意图；
图4是根据本申请具体实施例提供的实测压裂施工曲线中各个压裂段的平缓阶段套压数据的示意图；
图5是根据本申请具体实施例提供的第5压裂段套压数据的经验模态分解图；
图6是根据本申请具体实施例提供的第5压裂段的11个本征模态函数与原套压数据相关性分析图；
图7是根据本申请具体实施例提供的希尔伯特谱图；
图8是根据本申请实施例提供的页岩气储层非均质性的确定装置的结构示意图；
图9是根据本申请实施例提供的页岩气储层非均质性的确定设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将参考若干示例性实施方式来描述本申请的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本申请，而并非以任何方式限制本申请的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本申请公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本领域的技术人员知道，本申请的实施方式可以实现为一种系统、装置设备、方法或计算机程序产品。因此，本申请公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。
考虑到现有的页岩气储层非均质性评价方法通常采用数据尺度较小的岩心样品或者是分辨率有限的测井资料，使得对于非均质性的评价多集中于近井储层，对于实验数据或测井解释资料不能表征的远井储层的非均质性不能进行有效的评价，评价范围有限，从而很难真实、准确的反映页岩气储层整体的非均质情况。
基于以上问题，本发明实施例提供了一种页岩气储层非均质性的确定方法，如图1所示，可以包括以下步骤：
S101：获取目标页岩气储层的水力压裂施工曲线在预设时间段内的多个压裂段的套压数据。
由于水力裂缝在远井页岩气储层扩展过程中遇到非均质页岩时矿物组分、脆性、岩石力学性质和地应力等参数会发生变化，其变化相应的主要体现在水力压裂施工曲线的套压数据变化，其中，水力压裂通常为套管射孔压裂方式，压力数据可称为套压数据。并且由于对水平井进行水力压裂时通常采用分段压裂的方式，因此，可以预先获取目标页岩气储层的水力压裂施工曲线在预设时间段内的多个压裂段的套压数据。
进一步的，为了保证获取的套压数据能够较好的表征目标页岩气储层，可以获取实测水力压裂施工曲线中多个压裂段处于相对比较平缓阶段的套压数据。理想水力压裂施工曲线包括：起裂阶段、扩展阶段(前置液、携砂液)和停泵阶段，从而可以由此确定实测水力压裂施工曲线中相对比较平缓阶段的套压曲线。具体的，可以将套压数据从水力压裂施工曲线最高点(表示水力裂缝破裂点)处下降到套压数据相对变化范围在10％以内的时间点作为预设时间范围的起始点，将停泵时套压数据快速下降至储层压力对应的时间点作为预设时间范围的终点。在上述预设时间范围内的套压数据为实测水力压裂施工曲线中多个压裂段处于相对比较平缓阶段的套压数据。
S102：基于各个压裂段的套压数据进行经验模态分解，得到各个压裂段分解得到的多个本征模态函数并确定各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量。
可以分别对各压裂段的套压数据进行经验模态分解，以得到各个压裂段分解得到的多个本征模态函数并确定各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量。在一个实施例中，可以分别对各个压裂段处于相对比较平缓阶段的套压数据进行经验模态分解，其中，经验模态分解(Empirical Mode Decomposition，EMD)方法是一种信号分析方法，它依据数据自身的时间尺度特征来进行信号分解，无须预先设定任何基函数。经验模态分解方法在理论上可以应用于任何类型的信号的分解，在处理非平稳及非线性数据上，具有非常明显的优势。任何信号都是由若干本征模态函数组成，即任何时候一个信号都可以包含若干个本征模态函数，如果本征模态函数之间相互重叠，便形成复合信号。进行经验模态分解的目的就是为了获取本征模函数，然后再对各本征模函数进行希尔伯特变换，得到希尔伯特谱图。
考虑到经验模态分解方法是基于以下假设条件：数据包括至少有两个极值，一个最大值和一个最小值；数据的局部时域特性是由极值点间的时间尺度唯一确定；如果数据没有极值点但有拐点，则可以通过对数据微分一次或多次求得极值，然后再通过积分来获得分解结果。本质是通过数据的特征时间尺度来获得本征波动模式，然后分解数据。在分别对各压裂段进行经验模态分解时，可以预先获取多个压裂段中目标压裂段的套压数据随时间变化的所有极大值点和极小值点，基于目标压裂段的套压数据随时间变化的所有极大值点，利用三次样条插值函数拟合形成上包络线，并基于目标压裂段的套压数据随时间变化的所有极小值点，利用三次样条插值函数拟合形成下包络线。其中，三次样条插值是通过一系列形值点的一条光滑曲线，数学上通过求解三弯矩方程组得出曲线函数组的过程。
进一步的，可以基于拟合得到的上包络线和下包络线，确定上包络线和下包络线的均值，并将目标压裂段的套压数据和上包络线和下包络线的均值之间的差值作为目标压裂段的套压数据残差。为了确定是否分解完成，可以确定上述目标压裂段的套压数据残差局部零极点与过零点的数目是否相等或相差一个，和上包络线和下包络线的均值是否为0。在确定目标压裂段的套压数据残差局部零极点与过零点的数目相等或相差一个，和上包络线和下包络线的均值为0的情况下，说明该目标压裂段的套压数据残差为本征模态函数，可以将上述目标压裂段的套压数据残差作为分解得到的一个本征模态函数。
在确定目标压裂段的套压数据残差局部零极点与过零点的数目不相等或相差不止一个，和/或上包络线和下包络线的均值不为0的情况下，说明套压数据没有分解完全，可以基于上述目标压裂段的套压数据残差继续利用三次样条插值函数进行拟合得到上包络线和下包络线，并基于拟合得到上包络线和下包络线重复进行上述操作，直至套压数据残差局部零极点与过零点的数目相等或相差一个，并且上包络线和下包络线的均值为0，则可以将该套压数据残差作为分解得到的一个本征模态函数。
在分解得到一个本征模态函数之后，可以将目标压裂段的套压数据和该本征模态函数之间的差值作为一个新的套压数据，继续利用三次样条插值函数进行拟合得到该新的套压数据的上包络线和下包络线，并基于该新的套压数据的上包络线和下包络线重复上述操作。以此类推，直至得到的新的套压数据局部零极点与过零点的数目相等或相差一个，并且上包络线和下包络线的均值为0，完成经验模态分解，得到多个本征模态函数并确定各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量。
S103：对各个压裂段的多个本征模态函数进行希尔伯特变换，得到各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图。
为了筛选出各个压裂段与原套压数据形态较为相似的本征模态函数，因此，在进行希尔伯特变换之前，可以分别对各个压裂段分解得到的多个本征模态函数中各个本征模态函数进行相关性分析，确定各个压裂段分解得到的多个本征模态函数中各个本征模态函数与原套压数据的相关性系数，并将各个压裂段中相关性系数大于预设阈值的至少一个本征模态函数作为各个压裂段的特征本征模态函数。其中，相关性系数的计算方式可以包括但不限于以下至少之一：皮尔逊相关系数、Spearman相关系数、Kendall相关系数。上述预设阈值可以为大于0小于等于1的数值，一般可以设为0.5，当然还可以选用其它数值，具体的可以根据实际情况确定。
在筛选得到各个压裂段的特征本征模态函数之后，可以基于各个压裂段的特征本征模态函数进行希尔伯特变换，得到各个压裂段的特征本征模态函数的希尔伯特瞬时频率和归一化瞬时振幅，并基于各个压裂段的特征本征模态函数的希尔伯特瞬时频率和瞬时振幅，得到各个压裂段的至少一个特征希尔伯特谱图。
S104：基于各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量和各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图，确定目标页岩气储层的非均质性。
可以基于各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量和各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图，按照预设规则确定目标页岩气储层的非均质性。其中，预设规则可以包括：从目标页岩气储层包括的多个压裂段中任意选取两个压裂段，在上述任意两个压裂段分解得到的本征模态函数的数量不相等的情况下，分解得到的本征模态函数的数量越多的压裂段的非均质性程度越高。在上述任意两个压裂段分解得到的本征模态函数的数量相等的情况下，可以获取上述任意两个压裂段的特征希尔伯特谱图，并比较上述任意两个压裂段的特征希尔伯特谱图，其中，特征希尔伯特谱图中瞬时频率和归一化瞬时振幅越高的压裂段的非均质性程度越高。进一步的，可以对目标页岩气储层包括的多个压裂段中任意选取的两个压裂段重复上述操作，直至多个压裂段中任意两个压裂段均被选取到，从而可以确定目标页岩气储层包括的多个压裂段中各压裂段的相对非均质程度。
在筛选得到的目标压裂段的特征本征模态函数不止一个的情况下，对应的目标压裂段的希尔伯特谱图也不止一个。由于瞬时频率和归一化瞬时振幅越高对于地层变化则更为敏感，因此，可以比较目标压裂段的各特征本征模态函数进行希尔伯特变换后的瞬时频率和归一化瞬时振幅，并将瞬时频率和归一化瞬时振幅相对更高的一个希尔伯特谱图作为目标压裂段的最终用于确定非均质性程度的希尔伯特谱图。
从以上的描述中，可以看出，本申请实施例实现了如下技术效果：可以获取目标页岩气储层的水力压裂施工曲线在预设时间段内的多个压裂段的套压数据，由于水力压裂施工曲线可以表征远井储层的非均质性，使得基于水力压裂施工曲线可以确定的目标页岩气储层的非均质性范围更全面。基于各个压裂段的套压数据进行经验模态分解，确定各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量，并对各个压裂段分解得到的多个本征模态函数进行希尔伯特变换，得到各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图，基于各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量和各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图，确定目标页岩气储层的非均质性，从而可以真实、准确的确定页岩气储层整体的非均质情况，进而可以更高效地开发目标页岩气储层。
下面结合一个具体实施例对上述方法进行说明，然而，值得注意的是，该具体实施例仅是为了更好地说明本申请，并不构成对本申请的不当限定。
本发明实施提供了一种页岩气储层非均质性的确定方法，如图2所示，可以包括：
步骤1：选取水力压裂施工曲线中水力裂缝扩展阶段压力数据相对比较平缓阶段的套压数据。
水力裂缝在远井页岩地层扩展过程中遇到非均质页岩是矿物组分、脆性、岩石力学性质及地应力参数等会发生变化，其相应变化主要体现在压裂施工曲线的套压数据变化，而扩展阶段压力数据与之相对应。通常水力压裂为套管射孔压裂方式，因此可称为套压数据。相对比较平缓的套压数据是从水力压裂施工曲线最高点(表示水力裂缝破裂点)处下降到套压数据相对变化在10％以内开始，一直到停泵时套压数据快速下降至储层压力的阶段的套压数据。
可以根据理想压裂施工曲线特征，选取实测水力压裂施工曲线中平缓阶段的套压数据，理想压裂施工曲线包括：起裂阶段、扩展阶段(前置液、携砂液)和停泵阶段，理想压裂施工曲线特征可以如图3中所示，其中，t1至t2之间为水力裂缝扩展阶段。以四川盆地威远地区某口页岩气井水力压裂施工压裂曲线为例，选取实测压裂施工曲线中套压平缓阶段的套压数据记做Pn(t)，其中n表示第n压裂段，t表示压裂时间，其中，实测压裂施工曲线中各个压裂段的平缓阶段套压数据可以如图4中所示，共包括11个压裂段。
步骤2：对选取的相对比较平缓阶段的套压数据进行经验模态分解。
经验模态分解是一种信号分析方法。它依据数据自身的时间尺度特征来进行信号分解，无须预先设定任何基函数。经验模态分解方法在理论上可以应用于任何类型的信号的分解，在处理非平稳及非线性数据上，具有非常明显的优势。
对套压平缓阶段进行经验模态分解是对水力压裂施工曲线中各个压裂段的相对比较平缓阶段的套压数据进行经验模态分解，其中，经验模态分解的步骤包括：
步骤a：确定套压数据Pn(t)随时间t变化的所有极大值点和极小值点，并用三次样条插值函数分别拟合形成上包络线、下包络线。并将上包络线和下包络线的均值并记做
则有：
其中，
为第n压裂段的第一个套压数据残差。
步骤b：持续对数据残差
进行分解直到
满足在所有时间内局部零极点和过零点的数目相等或相差一个，并且在任意时刻局部上、下包络的均值为零时停止分解，此时记
IMFi为第n压裂段套压数据分解得到的第i个本征模态函数。
将Pn(t)-IMFi作为新的套压数据，重复步骤a、b，得到所有m个本征模态函数，其中i＝1,2,……,m。如图5中所示，为第5压裂段套压数据的经验模态分解图，将第5压裂段的套压数据分解成包括IMF1-IMF11的11个本征模态函数，最后一个余项记做Residue，其中，纵坐标为幅值。
步骤3：对分解后的各本征模态函数进行相关性分析，确定相关性系数较高的本证模态函数。
为了筛选出与原套压数据形态较为相似的本征模态函数，可以对计算分解后的各本征模态函数进行相关性分析，将相关性系数大于等于0.5的本征模态函数作为相关性系数较高的本证模态函数，其中，相关性系数计算公式如下：
其中，xi为第n压裂段的第i个本征模态函数，
为第n压裂段的第i个本征模态函数的平均值，yi为第n压裂段的套压数据，
为第n压裂段的套压数据的平均值。如图6中所示，为第5压裂段的11个本征模态函数与原套压数据相关性分析图，其中，本征模态函数9、本征模态函数10和本征模态函数11为相关性系数大于等于0.5的本征模态函数。
步骤4：对相关性系数较高的本征模态函数进行希尔伯特变换，得到希尔伯特谱图。
对相关性系数较高的本征模态函数本征模态函数进行希尔伯特变换，计算得到其瞬时频率和瞬时振幅以及归一化希尔伯特谱瞬时振幅的计算公式如下：
其中，
为第i个本征模态函数的希尔伯特变换，P为奇异积分的柯西主值，Ai(t)为第i个本征模态函数的希尔伯特瞬时振幅，θi(t)为第i个本征模态函数的希尔伯特瞬时相位，ωi(t)为第i个本征模态函数的希尔伯特瞬时频率，Bi(t)为第i个本征模态函数的归一化希尔伯特瞬时振幅，u为积分变量。
对第5压裂段中本征模态函数9、本征模态函数10和本征模态函数11进行希尔伯特变换得到的希尔伯特谱图可以如图7中所示，其中，横坐标为时间，纵坐标为幅值。
步骤5：根据本征模态函数数量和希尔伯特谱图确定页岩气储层非均质性。
在筛选得到的相关性系数较高的本证模态函数不止一个的情况下，对应的得到的希尔伯特谱图也不止一个。由于瞬时频率和归一化瞬时振幅越高对于地层变化则更为敏感，因此，可以比较相关性系数较高的各特征本征模态函数进行希尔伯特变换后的瞬时频率和归一化瞬时振幅，并将瞬时频率和归一化瞬时振幅较高的希尔伯特谱图作为目标压裂段的最终确定非均质性程度的希尔伯特谱图。以如图7中的三个希尔伯特谱图为例，可以将本征模态函数9的希尔伯特谱图作为最终进行非均质性评价的希尔伯特谱图。
在得到页岩气储层包括的多个压裂段中各个压裂段的本征模态函数数量以及确定的最终进行非均质性评价的希尔伯特谱图之后，可以根据本征模态函数数量和希尔伯特谱图确定页岩气储层非均质性。非均质性评价的规则可以包括：从页岩气储层包括的多个压裂段中任意选取两个压裂段，在上述任意两个压裂段分解得到的本征模态函数的数量不相等的情况下，分解得到的本征模态函数的数量越多的压裂段的非均质性程度越高。在上述任意两个压裂段分解得到的本征模态函数的数量相等的情况下，比较上述任意两个压裂段的特征希尔伯特谱图，其中，特征希尔伯特谱图中瞬时频率和归一化瞬时振幅越高的压裂段的非均质性程度越高。
进一步的，可以对页岩气储层包括的多个压裂段中任意两个压裂段重复上述操作，从而得到目标页岩气储层包括的多个压裂段中各压裂段的相对非均质程度。由于在确定非均质性过程中所依据的资料为压裂施工的实时资料，而非分辨率有限的测井资料或尺度较小的岩心样品，因此，确定的远井页岩气储层非均质性结果更为真实准确，基于远井页岩气储层非均质性结果，可以更高效地开发页岩气藏。
基于同一发明构思，本申请实施例中还提供了一种页岩气储层非均质性的确定装置，如下面的实施例。由于页岩气储层非均质性的确定装置解决问题的原理与页岩气储层非均质性的确定方法相似，因此页岩气储层非均质性的确定装置的实施可以参见页岩气储层非均质性的确定方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。图8是本申请实施例的页岩气储层非均质性的确定装置的一种结构框图，如图8所示，可以包括：获取模块801、经验模态分解模块802、希尔伯特变换模块803、第一确定模块804，下面对该结构进行说明。
获取模块801，可以用于获取目标页岩气储层的水力压裂施工曲线在预设时间段内的多个压裂段的套压数据；
经验模态分解模块802，可以用于基于各个压裂段的套压数据进行经验模态分解，得到各个压裂段分解得到的多个本征模态函数，并确定各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量；
希尔伯特变换模块803，可以用于对各个压裂段的多个本征模态函数进行希尔伯特变换，得到各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图；
第一确定模块804，可以用于基于各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量和各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图，确定目标页岩气储层的非均质性。
在一个实施例中，上述页岩气储层非均质性的确定装置，还可以包括：第二确定模块，用于根据各个压裂段的套压数据和分解得到多个本征模态函数，确定各个压裂段分解得到的各个本征模态函数的相关性系数；处理模块，用于将各个压裂段中相关性系数大于预设阈值至少一个本征模态函数作为各个压裂段的特征本征模态函数。
在一个实施例中，上述希尔伯特变换模块803，可以包括：希尔伯特变换单元，用于对各个压裂段的特征本征模态函数进行希尔伯特变换，得到各个压裂段的特征本征模态函数的希尔伯特瞬时频率和归一化瞬时振幅；第一处理单元，用于基于各个压裂段的特征本征模态函数的希尔伯特瞬时频率和瞬时振幅，得到各个压裂段的特征希尔伯特谱图。
在一个实施例中，上述第一确定模块804，可以包括：第一获取单元，用于获取任意两个压裂段分解得到的本征模态函数的数量；第二处理单元，用于按照如下规则确定目标页岩气储层的非均质性：在任意两个压裂段分解得到的本征模态函数的数量不相等的情况下，分解得到的本征模态函数的数量越多的压裂段的非均质性程度越高。
在一个实施例中，上述第一确定模块804，还可以包括：第三处理单元，用于按照如下规则确定目标页岩气储层的非均质性：在任意两个压裂段分解得到的本征模态函数的数量相等的情况下，获取任意两个压裂段的特征希尔伯特谱图；比较任意两个压裂段的特征希尔伯特谱图，其中，特征希尔伯特谱图中瞬时频率和归一化瞬时振幅更高的压裂段的非均质性程度更高。
在一个实施例中，上述经验模态分解模块802，可以包括：第二获取单元，用于获取目标压裂段的套压数据随时间变化的所有极大值点和极小值点；第一拟合单元，用于基于目标压裂段的套压数据随时间变化的所有极大值点，利用三次样条插值函数拟合形成上包络线；第二拟合单元，用于基于目标压裂段的压数据随时间变化的所有极小值点，利用三次样条插值函数拟合形成下包络线；第一确定单元，用于基于上包络线和下包络线，确定上包络线和下包络线的均值；第二确定单元，用于基于上包络线和下包络线的均值，确定目标压裂段的套压数据残差；第三确定单元，用于确定目标压裂段的套压数据残差局部零极点与过零点的数目是否相等或相差一个，和上包络线和下包络线的均值是否为0；第四处理单元，用于在确定目标压裂段的套压数据残差局部零极点与过零点的数目相等或相差一个，和上包络线和下包络线的均值为0的情况下，将目标压裂段的套压数据残差作为分解得到的一个本征模态函数。
本申请实施方式还提供了一种电子设备，具体可以参阅图9所示的基于本申请实施例提供的页岩气储层非均质性的确定方法的电子设备组成结构示意图，电子设备具体可以包括输入设备91、处理器92、存储器93。其中，输入设备91具体可以用于输入目标页岩气储层的水力压裂施工曲线在预设时间段内的多个压裂段的套压数据。处理器92具体可以用于基于各个压裂段的套压数据进行经验模态分解，得到各个压裂段分解得到的多个本征模态函数并确定各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量；对各个压裂段的多个本征模态函数进行希尔伯特变换，得到各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图；基于各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量和各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图，确定目标页岩气储层的非均质性。存储器93具体可以用于存储分解得到的多个本征模态函数、分解得到的本征模态函数的数量、目标页岩气储层的非均质性等参数。
在本实施方式中，所述输入设备具体可以是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。所述输入设备可以包括键盘、鼠标、摄像头、扫描仪、光笔、手写输入板、语音输入装置等；输入设备用于把原始数据和处理这些数的程序输入到计算机中。所述输入设备还可以获取接收其他模块、单元、设备传输过来的数据。所述处理器可以按任何适当的方式实现。例如，处理器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式等等。所述存储器具体可以是现代信息技术中用于保存信息的记忆设备。所述存储器可以包括多个层次，在数字系统中，只要能保存二进制数据的都可以是存储器；在集成电路中，一个没有实物形式的具有存储功能的电路也叫存储器，如RAM、FIFO等；在系统中，具有实物形式的存储设备也叫存储器，如内存条、TF卡等。
在本实施方式中，该电子设备具体实现的功能和效果，可以与其它实施方式对照解释，在此不再赘述。
本申请实施方式中还提供了一种基于页岩气储层非均质性的确定方法的计算机存储介质，计算机存储介质存储有计算机程序指令，在计算机程序指令被执行时可以实现：获取目标页岩气储层的水力压裂施工曲线在预设时间段内的多个压裂段的套压数据；基于各个压裂段的套压数据进行经验模态分解，得到各个压裂段分解得到的多个本征模态函数并确定各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量；对各个压裂段的多个本征模态函数进行希尔伯特变换，得到各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图；基于各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量和各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图，确定目标页岩气储层的非均质性。
在本实施方式中，上述存储介质包括但不限于随机存取存储器(Random AccessMemory,RAM)、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、缓存(Cache)、硬盘(Hard DiskDrive,HDD)或者存储卡(Memory Card)。所述存储器可以用于存储计算机程序指令。网络通信单元可以是依照通信协议规定的标准设置的，用于进行网络连接通信的接口。
在本实施方式中，该计算机存储介质存储的程序指令具体实现的功能和效果，可以与其它实施方式对照解释，在此不再赘述。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本申请实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本申请实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。
虽然本申请提供了如上述实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法中可以包括更多或者更少的操作步骤。在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤中，这些步骤的执行顺序不限于本申请实施例提供的执行顺序。所述的方法的在实际中的装置或终端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本申请的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请实施例可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种页岩气储层非均质性的确定方法，其特征在于，包括：
获取目标页岩气储层的水力压裂施工曲线在预设时间段内的多个压裂段的套压数据；
基于各个压裂段的套压数据进行经验模态分解，得到各个压裂段分解得到的多个本征模态函数并确定各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量；
对所述各个压裂段的多个本征模态函数进行希尔伯特变换，得到各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图；
基于所述各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量和所述各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图，确定所述目标页岩气储层的非均质性；
其中，在得到各个压裂段分解得到的多个本征模态函数之后，还包括：根据所述各个压裂段的套压数据和分解得到多个本征模态函数，确定所述各个压裂段分解得到的各个本征模态函数的相关性系数；将所述各个压裂段中相关性系数大于预设阈值至少一个本征模态函数作为各个压裂段的特征本征模态函数；
根据对所述各个压裂段的多个本征模态函数进行希尔伯特变换，获取各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图，包括：对所述各个压裂段的特征本征模态函数进行希尔伯特变换，得到所述各个压裂段的特征本征模态函数的希尔伯特瞬时频率和归一化瞬时振幅；基于所述各个压裂段的特征本征模态函数的希尔伯特瞬时频率和瞬时振幅，得到各个压裂段的特征希尔伯特谱图；
基于所述各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量和所述各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图，确定所述目标页岩气储层的非均质性，包括：获取任意两个压裂段分解得到的本征模态函数的数量；按照如下规则确定所述目标页岩气储层的非均质性：在所述任意两个压裂段分解得到的本征模态函数的数量不相等的情况下，分解得到的本征模态函数的数量越多的压裂段的非均质性程度越高。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量和所述各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图，确定所述目标页岩气储层的非均质性，还包括：
按照如下规则确定所述目标页岩气储层的非均质性：在所述任意两个压裂段分解得到的本征模态函数的数量相等的情况下，获取所述任意两个压裂段的特征希尔伯特谱图；比较所述任意两个压裂段的特征希尔伯特谱图，其中，特征希尔伯特谱图中瞬时频率和归一化瞬时振幅越高的压裂段的非均质性程度越高。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设时间段的起始点为所述水力压裂施工曲线中套压数据从最高点下降百分之十对应的时间点，所述预设时间段的终点为所述水力压裂施工曲线中套压数据下降至储层压力对应的时间点。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于各个压裂段的套压数据进行经验模态分解，得到各个压裂段分解得到的多个本征模态函数，包括：
获取目标压裂段的套压数据随时间变化的所有极大值点和极小值点；
基于所述目标压裂段的套压数据随时间变化的所有极大值点，利用三次样条插值函数拟合形成上包络线；
基于所述目标压裂段的套压数据随时间变化的所有极小值点，利用三次样条插值函数拟合形成下包络线；
基于所述上包络线和所述下包络线，确定所述上包络线和所述下包络线的均值；
基于所述上包络线和所述下包络线的均值，确定所述目标压裂段的套压数据残差；
确定所述目标压裂段的套压数据残差局部零极点与过零点的数目是否相等或相差一个，和所述上包络线和所述下包络线的均值是否为0；
在确定所述目标压裂段的套压数据残差局部零极点与过零点的数目相等或相差一个，和所述上包络线和所述下包络线的均值为0的情况下，将所述目标压裂段的套压数据残差作为分解得到的一个本征模态函数。
5.一种页岩气储层非均质性的确定装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取目标页岩气储层的水力压裂施工曲线在预设时间段内的多个压裂段的套压数据；
经验模态分解模块，用于基于各个压裂段的套压数据进行经验模态分解，得到各个压裂段分解得到的多个本征模态函数，并确定各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量；
希尔伯特变换模块，用于对所述各个压裂段的多个本征模态函数进行希尔伯特变换，得到各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图；
第一确定模块，用于基于所述各个压裂段分解得到的本征模态函数的数量和所述各个压裂段的至少一个希尔伯特谱图，确定所述目标页岩气储层的非均质性；
其中，所述页岩气储层非均质性的确定装置，还包括：第二确定模块，用于根据所述各个压裂段的套压数据和分解得到多个本征模态函数，确定所述各个压裂段分解得到的各个本征模态函数的相关性系数；处理模块，用于将所述各个压裂段中相关性系数大于预设阈值至少一个本征模态函数作为各个压裂段的特征本征模态函数；
所述希尔伯特变换模块，包括：希尔伯特变换单元，用于对所述各个压裂段的特征本征模态函数进行希尔伯特变换，得到所述各个压裂段的特征本征模态函数的希尔伯特瞬时频率和归一化瞬时振幅；第一处理单元，用于基于所述各个压裂段的特征本征模态函数的希尔伯特瞬时频率和瞬时振幅，得到各个压裂段的特征希尔伯特谱图；
所述第一确定模块，包括：第一获取单元，用于获取任意两个压裂段分解得到的本征模态函数的数量；第二处理单元，用于按照如下规则确定所述目标页岩气储层的非均质性：在所述任意两个压裂段分解得到的本征模态函数的数量不相等的情况下，分解得到的本征模态函数的数量越多的压裂段的非均质性程度越高。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块，还包括：
第三处理单元，用于按照如下规则确定所述目标页岩气储层的非均质性：在所述任意两个压裂段分解得到的本征模态函数的数量相等的情况下，获取所述任意两个压裂段的特征希尔伯特谱图；比较所述任意两个压裂段的特征希尔伯特谱图，其中，特征希尔伯特谱图中瞬时频率和归一化瞬时振幅更高的压裂段的非均质性程度更高。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述经验模态分解模块，包括：
第二获取单元，用于获取目标压裂段的套压数据随时间变化的所有极大值点和极小值点；
第一拟合单元，用于基于所述目标压裂段的套压数据随时间变化的所有极大值点，利用三次样条插值函数拟合形成上包络线；
第二拟合单元，用于基于所述目标压裂段的压数据随时间变化的所有极小值点，利用三次样条插值函数拟合形成下包络线；
第一确定单元，用于基于所述上包络线和所述下包络线，确定所述上包络线和所述下包络线的均值；
第二确定单元，用于基于所述上包络线和所述下包络线的均值，确定所述目标压裂段的套压数据残差；
第三确定单元，用于确定所述目标压裂段的套压数据残差局部零极点与过零点的数目是否相等或相差一个，和所述上包络线和所述下包络线的均值是否为0；
第四处理单元，用于在确定所述目标压裂段的套压数据残差局部零极点与过零点的数目相等或相差一个，和所述上包络线和所述下包络线的均值为0的情况下，将所述目标压裂段的套压数据残差作为分解得到的一个本征模态函数。
8.一种页岩气储层非均质性的确定设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现权利要求1至4中任一项所述页岩气储层非均质性的确定方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述指令被执行时实现权利要求1至4中任一项所述页岩气储层非均质性的确定方法的步骤。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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