CN112282750B - 一种页岩气储层地质-工程双甜点综合识别方法 - Google Patents

一种页岩气储层地质-工程双甜点综合识别方法 Download PDF

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CN112282750B CN202011370102.4A CN202011370102A CN112282750B CN 112282750 B CN112282750 B CN 112282750B CN 202011370102 A CN202011370102 A CN 202011370102A CN 112282750 B CN112282750 B CN 112282750B
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Abstract

本发明公开了一种页岩气储层地质‑工程双甜点综合识别方法，包括：根据地质参数确定页岩气储层地质甜点评价因子；根据工程参数确定页岩气储层工程甜点评价因子；根据裂缝线密度确定天然裂缝发育程度评价因子；根据页岩气储层地质甜点评价因子、页岩气储层工程甜点评价因子以及天然裂缝发育程度评价因子确定地质‑工程双甜点综合评价因子，再根据地质‑工程双甜点综合评价因子进行页岩气储层地质‑工程双甜点综合识别。本发明提出的页岩气储层地质‑工程综合甜点识别方法考虑全面，属于一种计算页岩气储层绝对地质‑工程综合甜点识别因子的方法，其评价结果适用于页岩气储层不同区块间的纵横向比较，能够满足矿场上对页岩气储层进行甜点识别的要求。

Description

一种页岩气储层地质-工程双甜点综合识别方法
技术领域
本发明涉及一种页岩气储层地质-工程双甜点综合识别方法，属于非常规油气增产改造技术领域。
背景技术
页岩气分布广泛，具有巨大的开发潜力。2015年美国能源信息署(EIA)对全球非常规油气资源进行统计结果显示，全球页岩气技术可采储量约为214.0×1012m3。其中，美国的技术可采储量约为32.9×1012m3，中国的技术可采资源量约为31.6×1012m3，中国居世界第二位。然而，由于页岩储层具有低孔、极低渗透率以及非均质性强等特性，与常规油气资源相比，开采难度大。压裂是实现工业化开采的必要技术手段，甜点识别是压裂前重要的技术环节，是选择压裂段点的重要方法。但是传统的甜点识别基于工程因素，只能评价储层岩石破坏难易程度，没有考虑到地质因素的影响，可能导致可压性好的储层压开后仍然没有产量。
目前，甜点识别过程如下：(1)通过归一化参数，建立评价因子；(2)对评价因子归一化，建立综合评价因子；(3)根据综合评价因子进行页岩储层的甜点识别。但是，目前各类方法在对评价参数进行归一化处理时，通常将参数取值上下限设为该参数在目标区块内的最大值和最小值，这样会导致计算出的甜点识别评价因子为一相对值，如果数据体稍有不同则其计算结果就会不一样，导致对不同区块的甜点识别产生偏差。所以，亟需建立一种适用于不同区块纵横向比较的绝对甜点识别方法。
发明内容
为了克服现有技术中的缺点，本发明提供一种页岩气储层地质-工程双甜点综合识别方法。
本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种页岩气储层地质-工程双甜点综合识别方法，包括以下步骤：
根据地质参数确定页岩气储层地质甜点评价因子；
根据工程参数确定页岩气储层工程甜点评价因子；
根据裂缝线密度确定天然裂缝发育程度评价因子；
根据页岩气储层地质甜点评价因子、页岩气储层工程甜点评价因子以及天然裂缝发育程度评价因子确定地质-工程双甜点综合评价因子，再根据地质-工程双甜点综合评价因子进行页岩气储层地质-工程双甜点综合识别。
进一步的技术方案是，根据地质参数确定页岩气储层地质甜点评价因子包括：
对地质参数进行归一化处理得到归一化地质参数；
利用线性叠加原理，建立页岩气储层地质甜点评价因子计算模型；
根据页岩气储层地质甜点评价因子计算模型以及归一化地质参数计算得到页岩气储层地质甜点评价因子。
进一步的技术方案是，所述地质参数包括有机碳含量、页岩地层有效厚度、镜质体反射率、孔隙度以及含气量，其地质参数归一化处理方程如下：
Figure BDA0002805869420000021
Figure BDA0002805869420000031
Figure BDA0002805869420000032
Figure BDA0002805869420000033
Figure BDA0002805869420000034
式中：
Figure BDA0002805869420000035
为TOC含量的实际值；A1为归一化TOC含量的值；
Figure BDA0002805869420000036
为页岩地层有效厚度的实际值；A2为归一化页岩地层有效厚度的值；
Figure BDA0002805869420000037
为镜质体反射率的实际值；A3为归一化镜质体反射率的值；
Figure BDA0002805869420000038
为孔隙度的实际值；A4为归一化孔隙度的值；
Figure BDA0002805869420000039
为含气量的实际值；A5为归一化含气量的值。
进一步的技术方案是，所述页岩气储层地质甜点评价因子计算模型如下：
Figure BDA00028058694200000310
Figure BDA00028058694200000311
式中：E1为页岩气储层地质甜点评价因子；Ai为归一化地质参数的值；ai为地质参数的权重因子。
进一步的技术方案是，根据工程参数确定页岩气储层工程甜点评价因子包括：
对工程参数进行归一化处理得到归一化工程参数；
利用线性叠加原理，建立页岩气储层工程甜点评价因子计算模型；
根据页岩气储层工程甜点评价因子计算模型以及归一化工程参数计算得到页岩气储层工程甜点评价因子。
进一步的技术方案是，所述工程参数包括杨氏模量、泊松比、矿物脆性指数以及地应力差异系数，其工程参数归一化处理方程如下：
Figure BDA0002805869420000041
Figure BDA0002805869420000042
Figure BDA0002805869420000043
Figure BDA0002805869420000044
式中：
Figure BDA0002805869420000045
为杨氏模量的实际值；B1为归一化杨氏模量的值；
Figure BDA0002805869420000046
为泊松比的实际值；B2为归一化泊松比的值；
Figure BDA0002805869420000047
为矿物脆性指数的实际值；B3为归一化矿物脆性指数的值；
Figure BDA0002805869420000048
为地应力差异系数的实际值；B4为归一化地应力差异系数的值。
进一步的技术方案是，所述页岩气储层工程甜点评价因子计算模型如下：
Figure BDA0002805869420000051
Figure BDA0002805869420000052
式中：E2为页岩气储层工程甜点评价因子；Bi为归一化工程参数的值；bi为工程参数的权重因子。
进一步的技术方案是，根据裂缝线密度确定天然裂缝发育程度评价因子包括：
根据页岩气储层天然裂缝发育程度评价标准以及裂缝线密度确定裂缝级别指数；
建立天然裂缝发育程度评价因子计算模型并计算得到天然裂缝发育程度评价因子；
所述天然裂缝发育程度评价因子计算模型如下：
Figure BDA0002805869420000053
式中：E3为天然裂缝发育程度评价因子；IF为裂缝级别指数。
进一步的技术方案是，所述地质-工程双甜点综合评价因子的计算公式如下：
Figure BDA0002805869420000054
Figure BDA0002805869420000055
Figure BDA0002805869420000056
式中：Ec为地质-工程双甜点综合评价因子；ci为评价因子的权重因子；Eci为归一化评价因子；Eimax为三个评价因子中最大的一个值；Eimin为三个评价因子中最小的一个值。
进一步的技术方案是，根据地质-工程双甜点综合评价因子进行页岩气储层地质-工程双甜点综合识别包括；当地质-工程双甜点综合评价因子在0＜Ec＜0.25之间时，评价级别为差；当地质-工程双甜点综合评价因子在0.25≤Ec≤0.75之间时，评价级别为一般；当地质-工程双甜点综合评价因子为0.75＜Ec＜1之间时，评价级别为好。
与现有技术相比，具有以下优点：本发明充分考虑了影响页岩储层地质甜点、工程甜点以及天然裂缝发育程度，统一了地质、工程评价因子以及天然裂缝发育程度评价因子中各参数归一化处理的标准，建立起页岩气储层地质-工程综合甜点识别方法。提出的页岩气储层地质-工程综合甜点识别方法考虑全面，属于一种计算页岩气储层绝对地质-工程综合甜点识别因子的方法，其评价结果适用于页岩气储层不同区块间的纵横向比较，能够满足矿场上对页岩气储层进行甜点识别的要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做更进一步的说明。
本发明的一种页岩气储层地质-工程双甜点综合识别方法，包括以下步骤：
步骤一、选择有机碳含量、页岩地层有效厚度、热成熟度(镜质体反射率)、孔隙度以及含气量五个地质评价指标为地质甜点评价指标；
利用线性叠加原理，建立页岩储层地质甜点评价因子E1：
Figure BDA0002805869420000061
Figure BDA0002805869420000062
式中：E1为页岩气储层地质甜点评价因子；Ai为归一化地质参数的值；ai为地质参数的权重因子。
其中根据董大忠等提出的页岩气关键地质参数专家评价标准(见表1)对各参数进行归一化处理。当评价级别为“差”时，认为其归一化的值为0；当评价级别为“好”时，认为其归一化的值为1；当评价级别为“一般”时，通过归一化处理，得到0到1的值，值越接近1，评价结果越好，值越接近0，评价结果越差。由于这些评价指标都是越大，则页岩气储层的储气性能越好，所以，将储层的参数值减去参数评价标准的下限，进行归一化。
表1关键地质参数评价标准
Figure BDA0002805869420000071
对TOC含量进行归一化处理：
Figure BDA0002805869420000072
对有效页岩厚度进行归一化处理：
Figure BDA0002805869420000081
对页岩储层有机质镜质体反射率进行归一化处理：
Figure BDA0002805869420000082
对页岩含气量进行归一化处理：
Figure BDA0002805869420000083
对孔隙度进行归一化处理：
Figure BDA0002805869420000084
步骤二、选择杨氏模量、泊松比、矿物脆性指数以及地应力差异系数四个工程评价指标为工程甜点评价指标；利用线性叠加原理，建立页岩储层工程甜点评价因子E2：
Figure BDA0002805869420000085
Figure BDA0002805869420000086
式中：E2为页岩气储层工程甜点评价因子；Bi为归一化工程参数的值；ci为工程参数的权重因子。
杨氏模量越大、泊松比越小、矿物脆性指数越大以及地应力差异系数越小的页岩储层越利于缝网压裂，形成复杂缝网。本发明根据Rickman、董大忠等和贾长贵等提出参数评价标准(见表2)对各参数进行归一化处理。
表2关键工程参数评价标准
Figure BDA0002805869420000091
对页岩杨氏模量进行归一化处理：
Figure BDA0002805869420000092
对页岩矿物脆性指数进行归一化处理：
Figure BDA0002805869420000093
由于泊松比和地应力差异系数等参数越小，越利于水力压裂时形成缝网。所以，将这些储层参数值减去参数评价标准的上限，进行归一化。对页岩泊松比进行归一化处理：
Figure BDA0002805869420000101
对页岩地应力差异系数进行归一化处理：
Figure BDA0002805869420000102
步骤三、根据页岩气储层天然裂缝发育程度评价标准确定裂缝级别指数；
页岩气储层天然裂缝发育程度评价标准：裂缝线密度为0，裂缝不发育，裂缝级别指数IF＝0；裂缝线密度为0m-1～1m-1，裂缝弱发育，IF＝1；裂缝线密度为1m-1～3m-1，裂缝较发育，IF＝2；裂缝线密度为大于3m-1，裂缝很发育，IF＝3；
建立天然裂缝评价因子：
Figure BDA0002805869420000103
式中：E3为天然裂缝发育程度评价因子；IF为裂缝级别指数；
步骤四、根据页岩气储层地质甜点评价因子、页岩气储层工程甜点评价因子以及天然裂缝发育程度评价因子确定地质-工程双甜点综合评价因子；
Figure BDA0002805869420000104
Figure BDA0002805869420000105
Figure BDA0002805869420000106
式中：Ec为综合评价因子；ci为权重因子，i＝1，2，3分别为页岩地质甜点评价因子、工程甜点评价因子和天然裂缝发育程度评价因子；Eci为评价因子，i＝1，2，3分别为页岩地质甜点评价因子、工程甜点评价因子和天然裂缝发育程度评价因子；Eimin为评价因子最小值，i＝1，2，3分别为页岩地质甜点评价因子、工程甜点评价因子和天然裂缝发育程度评价因子；Eimax为评价因子最大值，i＝1，2，3分别为页岩地质甜点评价因子、工程甜点评价因子和天然裂缝发育程度评价因子；
再根据地质-工程双甜点综合评价因子进行页岩气储层地质-工程双甜点综合识别；
地质-工程双甜点综合评价因子Ec的标准(如表3)。
表3地质-工程综合甜点识别因子Ec的标准
评价级别 差 一般 好
E<sub>c</sub> 0～0.25 0.25～0.75 0.75～1
实施例
本实施例提供了一种页岩气储层地质-工程双甜点综合识别方法，该方法包括以下步骤：
X区块各井基础数据获取：地质参数(有机碳含量、页岩地层有效厚度、热成熟度(镜质体反射率)、孔隙度、含气量)、工程参数(杨氏模量、泊松比、矿物脆性指数、地应力差异系数)、天然裂缝参数，如表4所示。
表4 X区块W1-W6井基础数据表
Figure BDA0002805869420000111
Figure BDA0002805869420000121
首先，将各项参数归一化，建立地质、工程、天然裂缝评价因子。建立评价因子时本实例涉及的各参数权重取为一样。结果如表5、表6、表7所示。
表5地质参数评价结果
Figure BDA0002805869420000122
表6工程参数评价结果
Figure BDA0002805869420000123
Figure BDA0002805869420000131
表7天然裂缝发育程度评价结果
井名 W1 W2 W3 W4 W5 W6
天然裂缝发育程度评价因子E<sub>3</sub> 0.33 0.33 1.00 0.67 0.33 1.00
然后，根据地质甜点、工程甜点以及天然裂缝发育程度评价因子，归一化建立综合评价因子Ec。如表8所示。
表8综合评价因子Ec
井名 W1 W2 W3 W4 W5 W6
E<sub>1</sub> 0.80 0.86 0.71 1.00 0.74 0.78
E<sub>2</sub> 0.60 0.25 0.56 0.50 0.39 0.28
E<sub>3</sub> 0.33 0.33 1.00 0.67 0.33 1.00
E<sub>c1</sub> 0.32 0.52 0.00 1.00 0.13 0.25
E<sub>c2</sub> 1.00 0.00 0.89 0.71 0.40 0.08
E<sub>c3</sub> 0.00 0.00 1.00 0.50 0.00 1.00
E<sub>c</sub> 0.44 0.17 0.63 0.74 0.18 0.44
最后，根据综合评价因子评价标准，得到各井的评价级别(见表9)。
表9 X区块W1-W6井的综合甜点识别
井名 W1 W2 W3 W4 W5 W6
E<sub>c</sub> 0.44 0.17 0.63 0.74 0.18 0.44
评价级别 一般 差 一般 一般 差 一般
上述实施例表明本发明提供的方法符合实际情况，可以方便、快捷、有效的实现对页岩储层进行甜点识别。
以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出一些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种页岩气储层地质-工程双甜点综合识别方法，其特征在于，包括：
根据地质参数确定页岩气储层地质甜点评价因子；
其具体步骤为：对地质参数进行归一化处理得到归一化地质参数；
利用线性叠加原理，建立页岩气储层地质甜点评价因子计算模型；
根据页岩气储层地质甜点评价因子计算模型以及归一化地质参数计算得到页岩气储层地质甜点评价因子；
根据工程参数确定页岩气储层工程甜点评价因子；其具体步骤为：
对工程参数进行归一化处理得到归一化工程参数；
利用线性叠加原理，建立页岩气储层工程甜点评价因子计算模型；
根据页岩气储层工程甜点评价因子计算模型以及归一化工程参数计算得到页岩气储层工程甜点评价因子；
根据裂缝线密度确定天然裂缝发育程度评价因子；其具体步骤为：
根据页岩气储层天然裂缝发育程度评价标准以及裂缝线密度确定裂缝级别指数；
建立天然裂缝发育程度评价因子计算模型并计算得到天然裂缝发育程度评价因子；
所述天然裂缝发育程度评价因子计算模型如下：
Figure FDA0003051771950000011
式中：E3为天然裂缝发育程度评价因子；IF为裂缝级别指数；
根据页岩气储层地质甜点评价因子、页岩气储层工程甜点评价因子以及天然裂缝发育程度评价因子确定地质-工程双甜点综合评价因子；
Figure FDA0003051771950000012
Figure FDA0003051771950000021
Figure FDA0003051771950000022
式中：Ec为地质-工程双甜点综合评价因子；ci为评价因子的权重因子；Eci为归一化评价因子；Eimax为三个评价因子中最大的一个值；Eimin为三个评价因子中最小的一个值；
再根据地质-工程双甜点综合评价因子进行页岩气储层地质-工程双甜点综合识别；
当地质-工程双甜点综合评价因子在0＜Ec＜0.25之间时，评价级别为差；当地质-工程双甜点综合评价因子在0.25≤Ec≤0.75之间时，评价级别为一般；当地质-工程双甜点综合评价因子为0.75＜Ec＜1之间时，评价级别为好。
2.根据权利要求1中的一种页岩气储层地质-工程双甜点综合识别方法，其特征在于，所述地质参数包括有机碳含量、页岩气储层有效厚度、镜质体反射率、孔隙度以及含气量，其地质参数归一化处理方程如下：
Figure FDA0003051771950000023
Figure FDA0003051771950000024
Figure FDA0003051771950000031
Figure FDA0003051771950000032
Figure FDA0003051771950000033
式中：
Figure FDA0003051771950000034
为TOC含量的实际值；A1为归一化TOC含量的值；
Figure FDA0003051771950000035
为页岩地层有效厚度的实际值；A2为归一化页岩地层有效厚度的值；
Figure FDA0003051771950000036
为镜质体反射率的实际值；A3为归一化镜质体反射率的值；
Figure FDA0003051771950000037
为孔隙度的实际值；A4为归一化孔隙度的值；
Figure FDA0003051771950000038
为含气量的实际值；A5为归一化含气量的值。
3.根据权利要求2中的一种页岩气储层地质-工程双甜点综合识别方法，其特征在于，所述页岩气储层地质甜点评价因子计算模型如下：
Figure FDA0003051771950000039
Figure FDA00030517719500000310
式中：E1为页岩气储层地质甜点评价因子；Ai为归一化地质参数的值；ai为地质参数的权重因子。
4.根据权利要求1中的一种页岩气储层地质-工程双甜点综合识别方法，其特征在于，所述工程参数包括杨氏模量、泊松比、矿物脆性指数以及地应力差异系数，其工程参数归一化处理方程如下：
Figure FDA0003051771950000041
Figure FDA0003051771950000042
Figure FDA0003051771950000043
Figure FDA0003051771950000044
式中：
Figure FDA0003051771950000045
为杨氏模量的实际值；B1为归一化杨氏模量的值；
Figure FDA0003051771950000046
为泊松比的实际值；B2为归一化泊松比的值；
Figure FDA0003051771950000047
为矿物脆性指数的实际值；B3为归一化矿物脆性指数的值；
Figure FDA0003051771950000048
为地应力差异系数的实际值；B4为归一化地应力差异系数的值。
5.根据权利要求4中的一种页岩气储层地质-工程双甜点综合识别方法，其特征在于，所述页岩气储层工程甜点评价因子计算模型如下：
Figure FDA0003051771950000049
Figure FDA00030517719500000410
式中：E2为页岩气储层工程甜点评价因子；Bi为归一化工程参数的值；bi为工程参数的权重因子。
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