CN111379552A - 基于高频层序地层学的海相页岩气水平井靶窗选择方法 - Google Patents
基于高频层序地层学的海相页岩气水平井靶窗选择方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于高频层序地层学的海相页岩气水平井靶窗选择方法,所述方法包括以下步骤:(1)从沉积学、古生物学、地球化学、测井响应等方面,识别层序划分标志,开展高频层序地层划分;(2)在五级旋回划分基础上,开展页岩亚层划分与对比;(3)选择地质与工程关键参数,建立页岩储层综合评价指数;(4)求取各亚层储层综合评价指数,确定页岩气水平井最优靶窗。本发明的有益效果是通过页岩高精度层序地层划分和储层综合评价,实现页岩气水平井最优靶窗定量化确定,以最大化提高单井产量。
Description
技术领域
本发明属于页岩气勘探开发技术领域,具体说涉及一种基于高频层序地层学的海相页岩气水平井靶窗选择方法。
背景技术
我国海相页岩气资源丰富,目前已在四川盆地及周缘地区的五峰组-龙马溪组实现了大规模商业开发。国内外页岩气井钻探表明,水平井靶窗选择对单井产量影响巨大,水平井最优靶窗钻遇率越高,单井产量越高,越利于长期高产、稳产。海相页岩普遍为深水细粒沉积,与常规砂岩、碳酸盐岩储层以及陆相泥页岩储层明显不同,其岩性较均一、内部夹层少,较难准确识别小层划分界面,造成海相页岩高精度地层划分难度大,同时影响了水平井靶窗选择。针对地层精细划分和页岩气水平井靶窗选择,前人开展了一定的研究工作,截止目前,形成了旋回结构法小层划分对比方法、页岩非均质性划分与对比方法、海相页岩层序识别方法、高分辨率层序地层划分与对比、页岩气水平井靶窗选择方法等多种方法,根据高分辨率层序地层、旋回结构、非均质性、沉积学等研究,部分学者将五峰组-龙马溪组底部页岩段划分为9个小层,提出底部的①—⑤小层为勘探开发甜点段,部分学者根据地层精细评价,认识到①—③小层的页岩气成藏物质基础和富集条件明显优于④—⑤小层,是页岩气勘探开发甜点段。
上述研究,定性地将水平井靶窗确定于某几个小层,厚度跨度相对较大,没有在等时格架下进一步细分亚层,也未开展储层定量化评价,以定量化确定水平井最优靶窗。随着页岩气勘探开发程度的增高,逐渐发现同一水平井沿同一小层的不同部位穿越时,其页岩气地质条件、富集程度仍有差异,后期通过生产测井,证实同一小层不同部位对单井产量贡献差异悬殊,表明小层内部仍然具有较强非均质性,影响着单井产能高低,因此,需要开展更精细的亚层划分和更深入的储层综合评价,定量化确定水平井最优靶窗,以指导水平井钻探和提高单井产量。
发明内容
本发明旨在针对上述现有技术的缺陷和不足,提供基于高频层序地层学的海相页岩气水平井靶窗选择方法,以实现页岩气水平井最优靶窗定量化确定,最大化提高单井产量。
为达到上述目的,本发明提供的技术方案包括以下步骤:
(1)从沉积学、古生物学、地球化学、测井响应等方面,识别层序划分标志,开展高频层序地层划分。
具体地,选择岩心、各项录取资料齐全的页岩气井,对目的层进行精细岩心描述,从沉积学响应特征等方面识别岩性岩相转换面、岩石颜色变化面、剥蚀面、滞留沉积物等层序划分标志。
具体地,根据岩心精细描述,从古生物学响应特征等方面识别古生物种类及含量变化面等层序划分标志。
具体地,根据岩心TOC测试资料,分析纵向上TOC变化规律,识别层序划分标志。根据岩心元素地球化学测试资料,分析纵向上微量元素、常量元素变化规律,依据反映古氧化-还原条件、古盐度、古气候变化的元素含量或元素间比值的变化,识别层序划分标志。
具体地,根据测井响应特征,筛选旋回性清晰的敏感测井曲线,分析纵向变化规律,识别沉积旋回和层序划分标志。
具体地,从沉积学、古生物学、地球化学、测井响应特征等方面,开展多参数旋回性分析,选择旋回一致性高的参数,根据其层序划分标志,确定高频层序界面,划分三级、四级、五级旋回,建立单井高频层序地层柱状图。通过研究区多口页岩气井高频层序地层划分,建立高频层序地层对比格架。
(2)在五级旋回划分基础上,开展页岩亚层划分与对比。
每一次海进和海退过程中,由于海水深度、古生产力、物源供给、古气候、氧化还原条件、古盐度等方面存在差异,沉积的页岩在矿物组成、有机质丰度、元素地化、测井响应等方面有明显不同,这是造成同一小层不同部位页岩品质、含气性和产气量差异较大的主要原因。五级旋回能很好地识别海平面升降的高频变化,在高频层序地层对比格架中,依据五级旋回每一次高频海进、海退,可以将页岩小层进一步精细划分为多个亚层,每一亚层内部的页岩沉积特征、地化特征、储集特征、岩矿特征、岩石力学特征、含气性特征等具有稳定性。
(3)选择地质与工程关键参数,建立页岩储层综合评价指数。
页岩气水平井靶窗的选择,一方面须从地质角度选择页岩气最富集层段,另一方面须从工程角度选择最利于储层充分压裂改造的层段,只有两者结合,才能实现单井产量最大化和充分动用页岩气资源。因此,需要从地质和工程角度优选关键参数,开展储层综合评价,以综合确定页岩气水平井最优靶窗。地质角度的关键参数主要包括TOC、孔隙度、含气量;工程角度的关键参数主要包括脆性矿物含量。根据TOC、孔隙度、含气量、脆性矿物含量四项关键参数,将数据归一化后,建立储层综合评价指数P,利用P值开展储层定量化综合评价。
具体地,所述的TOC为页岩气井海相页岩有机质丰度,可通过岩心实验分析和测井解释获得。
具体地,所述的孔隙度为页岩气井海相页岩孔隙度,可通过岩心实验分析和测井解释获得。
具体地,所述的含气量为页岩气井海相页岩含气量,可通过岩心实验分析和测井解释获得。
具体地,所述的脆性矿物为页岩气井海相页岩脆性矿物,为石英矿物、长石矿物、碳酸盐矿物三者含量之和,可通过岩心实验分析和测井解释获得。
具体地,所述的四项关键参数数据归一化公式如下:
PTOC=TOC/4%
P孔隙度=孔隙度/4%
P含气量=含气量/4%
P脆性矿物含量=脆性矿物含量/100%
式中:
PTOC为TOC归一化值,最大值取1;P孔隙度为孔隙度归一化值,最大值取1;P含气量为含气量归一化值,最大值取1;P脆性矿物含量为脆性矿物含量归一化值,最大值取1。
具体地,所述的储层综合评价指数P计算公式如下:
P=(PTOC+P孔隙度+P含气量+P脆性矿物含量)/4×100%
式中:
P为储层综合评价指数,P值越大,储层综合评价越好,反之则相反。
(4)求取各亚层储层综合评价指数,选择页岩气水平井最优靶窗。
根据步骤(3)的方法,获取页岩气井P值数据,结合步骤(2)的亚层划分,分别计算各亚层的P值平均值,对各亚层的P平均值按照由大到小排序,排名前2的亚层,储层综合评价最优越,选择为页岩气水平井最优靶窗。
与现有技术相比,本发明产生的有益效果是:
本发明提供的基于高频层序地层学的海相页岩气水平井靶窗选择方法,针对海相页岩岩性较均一、高精度地层划分难度大的难点,以层序地层学、沉积学为理论基础,从沉积学、古生物学、地球化学、测井响应等方面,识别层序划分标志,开展多参数旋回性分析,确定高频层序界面,划分三级、四级、五级旋回,建立高频层序地层对比格架,依据五级旋回的高频海进、海退,将页岩小层进一步精细划分为多个亚层;针对目前水平井靶窗缺乏定量化确定的难点,从地质和工程角度选择了TOC、孔隙度、含气量、脆性矿物含量四项关键参数,将数据归一化后,建立储层综合评价指数P,利用P值开展储层定量化综合评价,最后求取各亚层P值,选择P值排名前2的亚层为页岩气水平井最优靶窗。
本发明利用高频层序地层对页岩进行了精细亚层划分,建立了储层综合评价指数以开展储层综合评价,实现了定量化确定水平井最优靶窗,能有效指导页岩气水平井钻探和提高单井产量。
附图说明
图1为本发明的流程示意图;
图2为本发明实施例的高频层序地层及亚层划分柱状图;
图3为本发明实施例的页岩气水平井最优靶窗选择柱状图。
具体实施方式
下面结合具体实施例及附图对本发明作进一步的详细描述:
如图1所示,本实施例提供一种基于高频层序地层学的海相页岩气水平井靶窗选择方法,包括如下步骤:
S101:从沉积学、古生物学、地球化学、测井响应等方面,识别层序划分标志,开展高频层序地层划分。
具体地,选择岩心、各项录取资料齐全的页岩气井,对目的层进行精细岩心描述,从沉积学响应特征等方面识别岩性岩相转换面、岩石颜色变化面、剥蚀面、滞留沉积物等层序划分标志。
具体地,根据岩心精细描述,从古生物学响应特征等方面识别古生物种类及含量变化面等层序划分标志。
具体地,根据岩心TOC测试资料,分析纵向上TOC变化规律,识别层序划分标志。根据岩心元素地球化学测试资料,分析纵向上微量元素、常量元素变化规律,依据反映古氧化-还原条件、古盐度、古气候变化的元素含量或元素间比值的变化,识别层序划分标志。
具体地,根据测井响应特征,筛选旋回性清晰的敏感测井曲线,分析纵向变化规律,识别沉积旋回和层序划分标志。
具体地,从沉积学、古生物学、地球化学、测井响应特征等方面,开展多参数旋回性分析,选择旋回一致性高的参数,根据其层序划分标志,确定高频层序界面,划分三级、四级、五级旋回,建立单井高频层序地层柱状图。通过研究区多口页岩气井高频层序地层划分,建立高频层序地层对比格架。
S102:在五级旋回划分基础上,开展页岩亚层划分与对比。
每一次海进和海退过程中,由于海水深度、古生产力、物源供给、古气候、氧化还原条件、古盐度等方面存在差异,沉积的页岩在矿物组成、有机质丰度、元素地化、测井响应等方面有明显不同,这是造成同一小层不同部位页岩品质、含气性和产气量差异较大的主要原因。五级旋回能很好地识别海平面升降的高频变化,在高频层序地层对比格架中,依据五级旋回每一次高频海进、海退,可以将页岩小层进一步精细划分为多个亚层,每一亚层内部的页岩沉积特征、地化特征、储集特征、岩矿特征、岩石力学特征、含气性特征等具有稳定性。
S103:选择地质与工程关键参数,建立页岩储层综合评价指数。
页岩气水平井靶窗的选择,一方面须从地质角度选择页岩气最富集层段,另一方面须从工程角度选择最利于储层充分压裂改造的层段,只有两者结合,才能实现单井产量最大化和充分动用页岩气资源。因此,需要从地质和工程角度优选关键参数,开展储层综合评价,以综合确定页岩气水平井最优靶窗。地质角度的关键参数主要包括TOC、孔隙度、含气量;工程角度的关键参数主要包括脆性矿物含量。根据TOC、孔隙度、含气量、脆性矿物含量四项关键参数,将数据归一化后,建立储层综合评价指数P,利用P值开展储层定量化综合评价。
具体地,所述的TOC为页岩气井海相页岩有机质丰度,可通过岩心实验分析和测井解释获得。
具体地,所述的孔隙度为页岩气井海相页岩孔隙度,可通过岩心实验分析和测井解释获得。
具体地,所述的含气量为页岩气井海相页岩含气量,可通过岩心实验分析和测井解释获得。
具体地,所述的脆性矿物为页岩气井海相页岩脆性矿物,为石英矿物、长石矿物、碳酸盐矿物三者含量之和,可通过岩心实验分析和测井解释获得。
具体地,所述的四项关键参数数据归一化公式如下:
PTOC=TOC/4%
P孔隙度=孔隙度/4%
P含气量=含气量/4%
P脆性矿物含量=脆性矿物含量/100%
式中:
PTOC为TOC归一化值,最大值取1;P孔隙度为孔隙度归一化值,最大值取1;P含气量为含气量归一化值,最大值取1;P脆性矿物含量为脆性矿物含量归一化值,最大值取1。
具体地,所述的储层综合评价指数P计算公式如下:
P=(PTOC+P孔隙度+P含气量+P脆性矿物含量)/4×100%
式中:
P为储层综合评价指数,P值越大,储层综合评价越好,反之则相反。
S104:求取各亚层储层综合评价指数,选择页岩气水平井最优靶窗。
根据步骤S103的方法,获取页岩气井P值数据,结合步骤S102的亚层划分,分别计算各亚层的P值平均值,对各亚层的P平均值按照由大到小排序,排名前2的亚层,储层综合评价最优越,选择为页岩气水平井最优靶窗。
下面以四川盆地东南缘东胜构造带S井为例,结合图2、图3,详细地说明采用本发明选择页岩气水平井靶窗的过程。
S井的目的层为上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组底部黑色页岩,为典型的海相页岩储层。该井在五峰组-龙马溪组一段进行了连续取心,心长151.7m,开展了岩石学、地球化学、储层物性、含气性等方面2000余项次分析化验,同时录井、测井项目齐全,具备开展高频层序地层及亚层划分、页岩气水平井靶窗选择的良好条件。
(1)从沉积学、古生物学、地球化学、测井响应等方面,识别层序划分标志,开展高频层序地层划分。
根据岩心精细描述,S井沉积学方面的层序划分识别标志主要为岩性、颜色突变界面。该井五峰组-龙马溪组一段岩性主要为灰黑色页岩,在顶部发育0.4m厚观音桥段深灰色含介壳灰质泥岩,在龙马溪组一段中部夹3层灰色泥质粉砂岩、上部夹少量灰黑色含粉砂泥岩,可作为层序划分识别标志。
根据岩心精细描述,S井古生物学层序划分识别标志主要为笔石的种类及含量。五峰组-龙马溪组一段页岩发育大量笔石化石,发育凯迪阶WF2带至埃隆阶LM7带共计4个阶10个笔石带,生物带完整连续,笔石含量自下而上呈现降低趋势。不同的笔石带和笔石含量代表了不同沉积环境和水体深度,可作为层序划分识别标志。
根据岩心样品实验分析,S井地球化学方面的层序划分识别标志主要为TOC、微量元素、常量元素变化面。S井五峰组-龙马溪组一段页岩TOC自下而上呈现先增大、后减小的趋势,高TOC一般形成于水体安静、强还原的深水沉积环境,低TOC一般形成于水体动荡、弱还原-氧化的浅水沉积环境,可作为层序划分识别标志。S井五峰组-龙马溪组一段页岩微量元素、常量元素自下而上具有一定的变化规律,可作为层序划分识别标志。具体地,反映古氧化-还原条件的参数有Th/U,反映古盐度的参数有Sr/Ba、Fe/Mn,反映古气候变化的参数有Al/Ti,反映粉砂含量变化的参数有Si/Al。
根据测井响应特征,S井测井响应方面的层序划分识别标志主要为GR、AC、DEN曲线。S井五峰组-龙马溪组一段页岩GR曲线纵向变化较明显、旋回性清晰,为识别层序界面的重要标志。AC和DEN曲线纵向上具有一定旋回性,在特殊层段变化特征明显,可作为层序划分识别标志。
根据上述识别标志,开展S井五峰组-龙马溪组一段页岩多参数旋回性分析,选择旋回一致性高的参数,根据其层序划分标志,确定高频层序界面,划分三级、四级、五级旋回,建立单井高频层序地层柱状图(图2)。
(2)在五级旋回划分基础上,开展页岩亚层划分与对比。
依据五级旋回每一次高频海进、海退,可以将五峰组-龙马溪组一段9个小层进一步精细划分为22个亚层(图2),每一亚层内部的页岩沉积特征、地化特征、储集特征、岩矿特征、岩石力学特征、含气性特征等具有稳定性。
(3)选择地质与工程关键参数,建立页岩储层综合评价指数。
S井选择的关键地质参数主要包括TOC、孔隙度、含气量,关键工程参数主要包括脆性矿物含量。根据测井解释的TOC、孔隙度、含气量、脆性矿物含量四项关键参数,将数据归一化后,建立储层综合评价指数P,利用P值开展储层定量化综合评价(图3)。
具体地,所述的四项关键参数数据归一化公式如下:
PTOC=TOC/4%
P孔隙度=孔隙度/4%
P含气量=含气量/4%
P脆性矿物含量=脆性矿物含量/100%
式中:
PTOC为TOC归一化值,最大值取1;P孔隙度为孔隙度归一化值,最大值取1;P含气量为含气量归一化值,最大值取1;P脆性矿物含量为脆性矿物含量归一化值,最大值取1。
具体地,所述的储层综合评价指数P计算公式如下:
P=(PTOC+P孔隙度+P含气量+P脆性矿物含量)/4×100%
式中:
P为储层综合评价指数,P值越大,储层综合评价越好,反之则相反。
(4)求取各亚层储层综合评价指数,选择页岩气水平井最优靶窗。根据步骤(3)获取的S井的P值数据,结合步骤(2)划分的22个亚层,分别计算各亚层的P值平均值,对各亚层的P平均值按照由大到小排序,结果表明S井的②亚层以及①-2亚层分别排名第1、第2,储层综合评价最优越,选择为S井水平井最优靶窗(图3)。
Claims (5)
1.基于高频层序地层学的海相页岩气水平井靶窗选择方法,其特征在于,包含以下步骤:
(1)从沉积学、古生物学、地球化学、测井响应方面,识别层序划分标志,开展高频层序地层划分;
(2)在五级旋回划分基础上,开展页岩亚层划分与对比;
(3)选择地质与工程关键参数,建立页岩储层综合评价指数;
(4)求取各亚层储层综合评价指数,确定页岩气水平井最优靶窗。
2.根据权利要求1所述的基于高频层序地层学的海相页岩气水平井靶窗选择方法,其特征在于,所述步骤(1)中,从沉积学、古生物学、地球化学、测井响应特征方面,开展多参数旋回性分析,选择旋回一致性高的参数,根据其层序划分标志,确定高频层序界面,划分三级、四级、五级旋回,建立单井高频层序地层柱状图。通过研究区多口页岩气井高频层序地层划分,建立高频层序地层对比格架。
3.根据权利要求1所述的基于高频层序地层学的海相页岩气水平井靶窗选择方法,其特征在于,所述步骤(2)中,依据五级旋回每一次高频海进、海退,可以将页岩小层进一步精细划分为多个亚层,每一亚层内部的页岩沉积特征、地化特征、储集特征、岩矿特征、岩石力学特征、含气性特征等具有稳定性。
4.根据权利要求1所述的基于高频层序地层学的海相页岩气水平井靶窗选择方法,其特征在于,所述步骤(3)中,从地质角度和工程角度选择TOC、孔隙度、含气量、脆性矿物含量四项关键参数,将数据归一化后,建立储层综合评价指数P,利用P值开展储层定量化综合评价。
5.根据权利要求1所述的基于高频层序地层学的海相页岩气水平井靶窗选择方法,其特征在于,所述步骤(4)中,根据步骤(3)的方法,获取页岩气井P值数据,结合步骤(2)的亚层划分,分别计算各亚层的P值平均值,对各亚层的P平均值按照由大到小排序,排名前2的亚层,储层综合评价最优越,选择为页岩气水平井最优靶窗。
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