CN111691878B - 用于页岩的岩相品质分级评价方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于页岩的岩相品质分级评价方法，其包含：构建针对页岩的岩相品质评价模型，其中，岩相品质评价模型基于地质评价参数并结合评价图元进行岩相品质的分级评价；采集待评价区域的地球化学数据以及矿物岩石学数据，以确定待评价区域内的页岩岩相类别；针对每一种页岩岩相类别，统计地质评价参数的数值，输入岩相品质评价模型得到待评价区域的岩相分级结果。本发明针对页岩岩相多样以及纵向岩相变化较快的特点，在考虑生烃、储集和可压性特征参数表征的基础上，创建了页岩岩相评价方法。结合待评价区域的地球化学、矿物岩石学等资料开展页岩岩相定量分析，识别待评价区域中的优势岩相，揭示页岩气“甜点”的分布规律。

Description

用于页岩的岩相品质分级评价方法及装置

技术领域

本发明涉及页岩气勘探领域，具体地说，涉及一种用于页岩的岩相品质分级评价方法及装置。

背景技术

在页岩气的勘探开发过程中，需要对页岩岩相的品质进行分级评价，从而确定优质页岩层系的分布、进行页岩气开采。目前关于页岩岩相的研究多集中于岩相的划分。划分方法与准则多样，主要有以成分、沉积物粒度、成分与水动力条件相结合为主等多种划分方法。

但是，目前针对页岩岩相品质分级评价的研究相对较少，而且前期的评价参数单一，无法满足页岩气地质富集和经济可采等多方面的需求，评价过程复杂、评价标准模糊，从而降低页岩岩相品质分级评价的可信度。

因此，本发明提供了一种用于页岩的岩相品质分级评价方法及装置。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于页岩的岩相品质分级评价方法，所述方法包含以下步骤：

构建针对页岩的岩相品质评价模型，其中，所述岩相品质评价模型基于地质评价参数并结合评价图元进行岩相品质的分级评价；

采集待评价区域的地球化学数据以及矿物岩石学数据，以确定所述待评价区域内的页岩岩相类别；

针对每一种页岩岩相类别，统计所述地质评价参数的数值，输入所述岩相品质评价模型得到所述待评价区域的岩相分级结果。

根据本发明的一个实施例，所述地质评价参数包含三方面的参数，分别是生气能力评价参数、储气能力评价参数以及可压性评价参数，其中，所述生气能力评价参数包含页岩厚度、有机质丰度以及有机质成熟度，所述储气能力评价参数包含孔隙度，所述可压性评价参数包含脆性矿物含量以及含气性。

根据本发明的一个实施例，通过以下步骤构建所述岩相品质评价模型：

依据页岩气富集性以及可采性的综合评价要求，确定用于评价页岩岩相的所述地质评价参数；

通过分析历史数据以及实际地质情况，确定所述地质评价参数的取值区间；

根据所述地质评价参数及其对应的取值区间，建立所述评价图元。

根据本发明的一个实施例，所述地质评价参数的取值区间分别为：页岩厚度为0-25m，有机质丰度为0-10％，有机质成熟度为0-5％，孔隙度为0-10％，脆性矿物含量为0-100％，含气性为0-10m³/t。

根据本发明的一个实施例，在建立所述评价图元时，将所述地质评价参数对页岩岩相品质的影响纳入考虑，设定单一地质评价参数所对应的影响参数。

根据本发明的一个实施例，输入所述岩相品质评价模型得到所述待评价区域的岩相分级结果的步骤中，包含以下步骤：

针对任一页岩岩相类别，得到所述地质评价参数的均值，并将所述均值投点于所述评价图元；

将所述评价图元中各地质评价参数的投点连接，得到闭合曲线；

计算所述闭合曲线的面积，得到页岩岩相定量评价结果。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包含：

根据待评价区域的实际情况，设定岩相评价标准，结合所述页岩岩相定量评价结果，得到所述待评价区域的岩相分级结果。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于页岩的岩相品质分级评价装置，所述装置包含：

模型构建模块，其用于构建针对页岩的岩相品质评价模型，其中，所述岩相品质评价模型基于地质评价参数并结合评价图元进行岩相品质的分级评价；

采集确定模块，其用于采集待评价区域的地球化学数据以及矿物岩石学数据，以确定所述待评价区域内的页岩岩相类别；

输入分析模块，其用于针对每一种页岩岩相类别，统计所述地质评价参数的数值，输入所述岩相品质评价模型得到所述待评价区域的岩相分级结果。

根据本发明的一个实施例，所述模型构建模块包含：

地质评价参数单元，其用于依据页岩气富集性以及可采性的综合评价要求，确定用于评价页岩岩相的所述地质评价参数；

取值区间单元，其用于通过分析历史数据以及实际地质情况，确定所述地质评价参数的取值区间；

评价图元单元，其用于根据所述地质评价参数及其对应的取值区间，建立所述评价图元。

根据本发明的一个实施例，所述输入分析模块包含：

投点单元，其用于针对任一页岩岩相类别，得到所述地质评价参数的均值，并将所述均值投点于所述评价图元；

闭合曲线单元，其用于将所述评价图元中各地质评价参数的投点连接，得到闭合曲线；

定量评价单元，其用于计算所述闭合曲线的面积，得到页岩岩相定量评价结果。

本发明提供的用于页岩的岩相品质分级评价方法及装置针对页岩岩相多样以及纵向岩相变化较快的特点，在考虑生烃、储集和可压性特征参数表征的基础上，按照地质评价和工程评价一体化的要求创建了页岩岩相评价方法。通过本发明可以快速、简便得建立一套有效的页岩岩相评价模板。结合待评价区域的地球化学、矿物岩石学等资料开展页岩岩相定量分析，识别待评价区域中的优势岩相，揭示页岩气“甜点”的分布规律。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1显示了根据本发明的一个实施例的用于页岩的岩相品质分级评价方法流程图；

图2显示了根据本发明的一个实施例的用于页岩的岩相品质分级评价方法中构建岩相品质评价模型的流程图；

图3显示了根据本发明的一个实施例的用于页岩的岩相品质分级评价方法中得到岩相分级结果的流程图；

图4显示了根据本发明的另一个实施例的用于页岩的岩相品质分级评价方法流程图；

图5显示了根据本发明的一个实施例的页岩气岩相品质评价图元；

图6显示了根据本发明的一个实施例的实际岩相品质投点图；以及

图7显示了根据本发明的一个实施例的用于页岩的岩相品质分级评价装置结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明实施例作进一步地详细说明。

页岩气是以吸附和游离状态同时存在于泥页岩中的天然气。它是一种典型的连续性大规模非常规天然气聚集。中国广泛发育海相、海陆过渡相和陆相泥页岩，据2015年动态评价结果，页岩气可采资源量21.81×10¹²m³，其中海相页岩气可采资源量13.00×10¹²m³，主要分布在四川盆地及周缘、中下扬子区为主的南方地区和塔里木盆地为主的中西部地区，层系包括下震旦统、下寒武统、上奥陶统—下志留统等；海陆过渡相页岩主要分布在鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、塔里木盆地等的石炭系—二叠系及南方地区的二叠系，可采资源量5.08×10¹²m³；陆相页岩气可采资源量3.73×10¹²m³，主要分布于松辽盆地、渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地、四川盆地等，以青山口组、沙河街组、延长组、须家河组和自流井组为重点层系。

与常规油气资源相比，页岩气具有自生自储、源储一体、储层致密的特点。具体来说就是页岩气的烃源岩为页岩，页岩气的储集体也是页岩。由此可见，页岩的类别，即岩相差异对页岩气的影响极大。这主要是因为页岩岩相差异会导致页岩生烃能力的不同，影响页岩气的生成条件；其次，不同的岩相物性条件不同，对页岩气的储集能力则不同。

因此，针对页岩岩相品质分级评价，优选评价参数、建立评价标准、研发评价流程，为页岩油气有利勘探区优选提供依据，对页岩油气勘探部署决策具有重要的实践意义。

本发明的目的是提出一种针对页岩快速有效定量表征岩相品质的评价方法，解决当前页岩岩相评价不能满足页岩气有利勘探区优选的问题。目前，页岩岩相评价方法主要存在以下问题：第一，评价参数单一，缺乏对页岩气富集地质因素和经济可采因素的综合评价；第二，评价标准模糊、评价过程复杂，降低了页岩岩相品质分级评价的可信度。

图1显示了根据本发明的一个实施例的用于页岩的岩相品质分级评价方法流程图。

如图1所示，在步骤S101中，构建针对页岩的岩相品质评价模型，其中，岩相品质评价模型基于地质评价参数并结合评价图元进行岩相品质的分级评价。

进一步地，地质评价参数包含三方面的参数，分别是生气能力评价参数、储气能力评价参数以及可压性评价参数，其中，生气能力评价参数包含页岩厚度、有机质丰度以及有机质成熟度，储气能力评价参数包含孔隙度，可压性评价参数包含脆性矿物含量以及含气性。

优选地，通过如图2所示的方法构建岩相品质评价模型。如图2所示，在步骤S201中，依据页岩气富集性以及可采性的综合评价要求，确定用于评价页岩岩相的地质评价参数。

然后，在步骤S202中，通过分析历史数据以及实际地质情况，确定地质评价参数的取值区间。

优选地，地质评价参数的取值区间分别为：页岩厚度为0-25m，有机质丰度为0-10％，有机质成熟度为0-5％，孔隙度为0-10％，脆性矿物含量为0-100％，含气性为0-10m³/t。

最后，在步骤S203中，根据地质评价参数及其对应的取值区间，建立评价图元。

进一步地，在建立评价图元时，将地质评价参数对页岩岩相品质的影响纳入考虑，设定单一地质评价参数所对应的影响参数。

构建完成岩相品质评价模型后，如图1，在步骤S102中，采集待评价区域的地球化学数据以及矿物岩石学数据，以确定待评价区域内的页岩岩相类别。

最后，在步骤S103中，针对每一种页岩岩相类别，统计地质评价参数的数值，输入岩相品质评价模型得到待评价区域的岩相分级结果。

优选地，通过如图3所示的方法得到岩相分级结果。如图3所示，在步骤S301中，针对任一页岩岩相类别，得到地质评价参数的均值，并将均值投点于评价图元。然后，在步骤S302中，将评价图元中各地质评价参数的投点连接，得到闭合曲线。最后，在步骤S303中，计算闭合曲线的面积，得到页岩岩相定量评价结果。

进一步地，还可以根据待评价区域的实际情况，设定岩相评价标准，结合页岩岩相定量评价结果，得到待评价区域的岩相分级结果。具体来说，根据待评价区域不同岩相的含气性，设定岩相的评价标准，例如，含气性大于10m³/t的岩相定量评价结果都大于500；5～10m³/t的岩相定量评价结果200～500；小于5m³/t的岩相定量评价结果<200，则岩相评价标准可设定为：>500为优；200～500为良；<200为差。

图4显示了根据本发明的另一个实施例的用于页岩的岩相品质分级评价方法流程图。

如图4所示，在步骤S401中，获取待评价区域页岩岩相数据。即获取待评价区域内的页岩岩相类别及地球化学和矿物岩石学数据。

在步骤S402中，优选页岩岩相地质评价参数。进一步地，根据页岩气富集和可采性综合评价的要求，优选页岩岩相评价的地质评价参数。一般的评价参数主要包括有机质丰度(TOC)、干酪根类型、热成熟度(Ro)、孔隙度、渗透率、矿物组成成分、页岩厚度等。

在本发明中，根据页岩气的基本特性，优选页岩厚度、有机质丰度(TOC)以及有机质成熟度(Ro)作为生气能力的评价参数，优选孔隙度作为储气能力的评价参数，优选脆性矿物含量和含气性作为可压性的评价参数。

在步骤S403中，设置地质评价参数取值范围。进一步地，根据每一个参数在实际地质情况中的分布范围，设定取值区间。

优选地，根据参数在待评价区域不同岩相中的取值区间，设定该参数取值的最大和最小值。页岩的TOC变化范围一般为0-10％，只有少数情况大于10％，因此TOC的范围设定为0-10％。海相页岩和陆相页岩的Ro多介于0-5％之间，则Ro的范围可设置为0-5％。海相页岩中，页岩连续沉积厚度较大；陆相页岩连续沉积厚度小、但累计厚度大。因此，根据页岩气的研究情况，设定页岩厚度介于0-25m。页岩孔隙度多小于10％，因此孔隙度的范围设定为0-10％。我国页岩脆性矿物最高占比为100％，页岩含气量多为5m³/t，因此可设定其上限为10m³/t。

在步骤S404中，建立页岩岩相评价图元。进一步地，采用以上选用的地质评价参数参数及相应的取值范围建立基本图元模板。

优选地，根据以上选择的六个关键地质参数及步骤S403中设定的参数取值范围，建立如图5所示的评价图元。

在实际的使用中，建立评价图元时，将地质评价参数对页岩岩相品质的影响纳入考虑，设定单一地质评价参数所对应的影响参数。

在一个实施例中，因每一个参数对页岩气富集的作用，默认其影响系数一致。因此，如图5所示，评价图元形状为等边六角形。

在步骤S405中，页岩岩相定量评价。即将页岩的地质评价参数数值投点于评价图元中并对岩相定量评价。

优选地，根据实际勘探过程中发育的页岩岩相，统计不同岩相中上述六个地质评价参数的均值并投点于评价图元中。将各个参数的投点相连接获得不同形态的闭合曲线，该闭合曲线的面积可作为该岩相品质定量评价的结果。

在步骤S406中，页岩岩相分级评价。即根据页岩岩相定量评价结果对岩相进行分级评价。

进一步地，根据研究区的实际情况，设定岩相评价标准。结合步骤S405中页岩岩相定量评价的结果，对页岩岩相进行分级评价。

图6显示了根据本发明的一个实施例的实际岩相品质投点图。在一个实施例中，选取四川盆地奥陶系五峰组-志留系龙马溪组一段典型岩相进行实验。

首先，根据待评价区域页岩无机组分与有机质含量识别出岩相类别，主要有富有机质硅质页岩、高有机质硅质黏土质页岩、高有机质含灰硅质黏土质页岩及低有机质粉砂黏土质页岩。

然后，对每一种岩相中影响页岩气富集性和可采性的六个地质参数(TOC、Ro、页岩厚度、孔隙度、脆性矿物含量、含气量)进行均值统计(如表1)。

接着，利用如图5所示的六个地质评价参数建立的页岩岩相评价图元，将表1中的不同岩相的参数投点于评价图元中(如图6)。将各个参数的投点相连接，获得四种岩相不同形态的闭合曲线。计算闭合曲线面积，其中，富有机质硅质页岩、高有机质硅质黏土质页岩、高有机质含灰硅质黏土质页岩及低有机质粉砂黏土质页岩闭合曲线的面积依次为798、529、369、311。

根据投点面积判断，富有机质硅质页岩岩相最佳，低有机质粉砂黏土质页岩岩相最差。

表1典型岩相地质评价参数表

本发明根据页岩气勘探开发的需求，从生气能力、储气能力、可压性三个方面，选取页岩气勘探开发的六个关键地质参数(TOC、Ro、页岩厚度、孔隙度、脆性矿物含量、含气量)，建立页岩岩相评价图元。通过以上实施例，根据实际勘探过程中发育的页岩岩相，统计不同岩相中上述六个参数的均值并投点于评价图元中。将各个参数的投点相连接，可获得不同形态的闭合曲线。该闭合曲线的面积可作为该岩相品质评价的标准。

应用本发明的评价方法，可在页岩气勘探开发过程中，快速、准确的对页岩岩相品质进行评价。解决了目前页岩气评价研究中缺乏对页岩气富集地质因素和经济可采因素综合评价的问题，使评价结果可信度更高。对页岩气勘探开发，特别是寻找页岩气“甜点”具有重要的实践意义。

图7显示了根据本发明的一个实施例的用于页岩的岩相品质分级评价装置结构框图。如图7所示，分级评价装置700包含模型构建模块701、采集确定模块702以及输入分析模块703。

模型构建模块701用于构建针对页岩的岩相品质评价模型，其中，岩相品质评价模型基于地质评价参数并结合评价图元进行岩相品质的分级评价。

优选地，模型构建模块701包含：地质评价参数单元7011、取值区间单元7012以及评价图元单元7013。

其中，地质评价参数单元7011用于依据页岩气富集性以及可采性的综合评价要求，确定用于评价页岩岩相的地质评价参数。

取值区间单元7012用于通过分析历史数据以及实际地质情况，确定地质评价参数的取值区间。

评价图元单元7013用于根据地质评价参数及其对应的取值区间，建立评价图元。

采集确定模块702用于采集待评价区域的地球化学数据以及矿物岩石学数据，以确定待评价区域内的页岩岩相类别。

输入分析模块703用于针对每一种页岩岩相类别，统计地质评价参数的数值，输入岩相品质评价模型得到待评价区域的岩相分级结果。

优选地，输入分析模块703包含：投点单元7031、闭合曲线单元7032以及定量评价单元7033。

其中，投点单元7031用于针对任一页岩岩相类别，得到地质评价参数的均值，并将均值投点于评价图元。

闭合曲线单元7032用于将评价图元中各地质评价参数的投点连接，得到闭合曲线。

定量评价单元7033用于计算闭合曲线的面积，得到页岩岩相定量评价结果。

综上，本发明提供的用于页岩的岩相品质分级评价方法及装置针对页岩岩相多样以及纵向岩相变化较快的特点，在考虑生烃、储集和可压性特征参数表征的基础上，按照地质评价和工程评价一体化的要求创建了页岩岩相评价方法。通过本发明可以快速、简便得建立一套有效的页岩岩相评价模板。结合待评价区域的地球化学、矿物岩石学等资料开展页岩岩相定量分析，识别待评价区域中的优势岩相，揭示页岩气“甜点”的分布规律。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种用于页岩的岩相品质分级评价方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：

构建针对页岩的岩相品质评价模型，其中，所述岩相品质评价模型基于地质评价参数并结合评价图元进行岩相品质的分级评价，其中，所述地质评价参数包含三方面的参数，分别是生气能力评价参数、储气能力评价参数以及可压性评价参数，其中，所述生气能力评价参数包含页岩厚度、有机质丰度以及有机质成熟度，所述储气能力评价参数包含孔隙度，所述可压性评价参数包含脆性矿物含量以及含气性，在建立所述评价图元时，将所述地质评价参数对页岩岩相品质的影响纳入考虑，设定单一地质评价参数所对应的影响参数；

采集待评价区域的地球化学数据以及矿物岩石学数据，以确定所述待评价区域内的页岩岩相类别；

针对每一种页岩岩相类别，统计所述地质评价参数的数值，输入所述岩相品质评价模型得到所述待评价区域的岩相分级结果；

输入所述岩相品质评价模型得到所述待评价区域的岩相分级结果的步骤中，包含以下步骤：针对任一页岩岩相类别，得到所述地质评价参数的均值，并将所述均值投点于所述评价图元；将所述评价图元中各地质评价参数的投点连接，得到闭合曲线；计算所述闭合曲线的面积，得到页岩岩相定量评价结果。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下步骤构建所述岩相品质评价模型：

依据页岩气富集性以及可采性的综合评价要求，确定用于评价页岩岩相的所述地质评价参数；

通过分析历史数据以及实际地质情况，确定所述地质评价参数的取值区间；

根据所述地质评价参数及其对应的取值区间，建立所述评价图元。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述地质评价参数的取值区间分别为：页岩厚度为0-25m，有机质丰度为0-10％，有机质成熟度为0-5％，孔隙度为0-10％，脆性矿物含量为0-100％，含气性为0-10m³/t。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包含：

根据待评价区域的实际情况，设定岩相评价标准，结合所述页岩岩相定量评价结果，得到所述待评价区域的岩相分级结果。

5.一种用于页岩的岩相品质分级评价装置，其特征在于，执行如权利要求1-4中任一项所述的方法，所述装置包含：

模型构建模块，其用于构建针对页岩的岩相品质评价模型，其中，所述岩相品质评价模型基于地质评价参数并结合评价图元进行岩相品质的分级评价；

采集确定模块，其用于采集待评价区域的地球化学数据以及矿物岩石学数据，以确定所述待评价区域内的页岩岩相类别；

输入分析模块，其用于针对每一种页岩岩相类别，统计所述地质评价参数的数值，输入所述岩相品质评价模型得到所述待评价区域的岩相分级结果。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述模型构建模块包含：

地质评价参数单元，其用于依据页岩气富集性以及可采性的综合评价要求，确定用于评价页岩岩相的所述地质评价参数；

取值区间单元，其用于通过分析历史数据以及实际地质情况，确定所述地质评价参数的取值区间；

评价图元单元，其用于根据所述地质评价参数及其对应的取值区间，建立所述评价图元。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述输入分析模块包含：

投点单元，其用于针对任一页岩岩相类别，得到所述地质评价参数的均值，并将所述均值投点于所述评价图元；

闭合曲线单元，其用于将所述评价图元中各地质评价参数的投点连接，得到闭合曲线；

定量评价单元，其用于计算所述闭合曲线的面积，得到页岩岩相定量评价结果。

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