CN112765527A - 页岩气资源量计算方法及系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种页岩气资源量计算方法及系统。该方法可以包括：将研究区划分为高勘探程度刻度区与低勘探程度评价区；根据地层压力系数，将高勘探程度刻度区划分为多个高勘探压力系数等级区；计算每一个高勘探压力系数等级区对应的资源量与资源丰度；将低勘探程度评价区划分为多个评价单元，进而划分为多个低勘探压力系数等级区；计算每一个评价单元与高勘探程度刻度区的相似系数；计算低勘探程度评价区的资源丰度与资源量，进而获得研究区的资源总量。本发明通过页岩地层压力系数结合分级资源丰度类比法计算页岩气资源量，体现了不同地区构造断裂特征对页岩气保存条件与含气性差异的影响，准确评价低勘探程度复杂构造地区页岩气资源潜力。

Description

页岩气资源量计算方法及系统
技术领域
本发明涉及页岩气勘探领域，更具体地，涉及一种页岩气资源量计算方法及系统。
背景技术
近年来，随着寒武系、二叠系与侏罗系等新层系与新领域页岩气资源的不断发现和页岩气“二元富集”理论的不断发展，页岩气实现商业开发，页岩气资源量在油气资源中的比重不断增高。因此为准确评价页岩气资源量，针对页岩气资源评价思路、方法和体系，需要不断创新、改进和完善。
页岩气资源评价方法相对常规油气还不太成熟，主要以类比法与体积法为主，评价体系尚未完善。同时，地质构造特征复杂，不同地区页岩气保存条件与含气性特征差异较大，且大部分地区仍属于低勘探程度评价区，页岩气勘探实测资料较少，如何准确评价低勘探程度复杂构造地区页岩气资源潜力是目前亟待解决的问题。因此，有必要开发一种页岩气资源量计算方法及系统。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明提出了一种页岩气资源量计算方法及系统，其能够通过页岩地层压力系数结合分级资源丰度类比法计算页岩气资源量，体现了不同地区构造断裂特征对页岩气保存条件与含气性差异的影响，真实反映了保存条件作为影响页岩气资源潜力的关键因素，能够准确的评价低勘探程度复杂构造地区页岩气资源潜力。
根据本发明的一方面，提出了一种页岩气资源量计算方法。所述方法可以包括：根据勘探程度差异，将研究区划分为高勘探程度刻度区与低勘探程度评价区；根据页岩地层压力系数，将所述高勘探程度刻度区划分为多个高勘探压力系数等级区；计算每一个高勘探压力系数等级区对应的资源量与资源丰度；将所述低勘探程度评价区划分为多个评价单元，根据所述地层压力系数，将每一个评价单元划分为多个低勘探压力系数等级区；计算每一个评价单元与所述高勘探程度刻度区的相似系数；根据所述相似系数与高勘探压力系数等级区的资源丰度，计算所述低勘探程度评价区的资源丰度与资源量，进而获得所述研究区的资源总量。
优选地，通过公式(1)确定高勘探压力系数等级区对应的资源量：
Figure BDA0002241407290000021
其中，Qj为第j个高勘探压力系数等级区对应的资源量，H(x,y)为厚度函数，C(x,y)为含气量函数，Ω为高勘探压力系数等级区的范围，ρ为岩石密度。
优选地，根据页岩品质、储层物性、保存条件及工程条件，计算每一个评价单元与所述高勘探程度刻度区的相似系数。
优选地，所述高勘探压力系数等级区与每一个评价单元的低勘探压力系数等级区的地层压力系数范围均一一对应。
优选地，通过公式(2)计算所述低勘探程度评价区的资源丰度：
Zi,j'＝AiZj (2)
其中，Zi,j'为第i个评价单元中第j个低勘探压力系数等级区的资源丰度，Ai为第i个评价单元的相似系数，Zj为第j个高勘探压力系数等级区的资源丰度。
根据本发明的另一方面，提出了一种页岩气资源量计算系统，其特征在于，该系统包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：根据勘探程度差异，将研究区划分为高勘探程度刻度区与低勘探程度评价区；根据页岩地层压力系数，将所述高勘探程度刻度区划分为多个高勘探压力系数等级区；计算每一个高勘探压力系数等级区对应的资源量与资源丰度；将所述低勘探程度评价区划分为多个评价单元，根据所述地层压力系数，将每一个评价单元划分为多个低勘探压力系数等级区；计算每一个评价单元与所述高勘探程度刻度区的相似系数；根据所述相似系数与高勘探压力系数等级区的资源丰度，计算所述低勘探程度评价区的资源丰度与资源量，进而获得所述研究区的资源总量。
优选地，通过公式(1)确定高勘探压力系数等级区对应的资源量：
Figure BDA0002241407290000031
其中，Qj为第j个高勘探压力系数等级区对应的资源量，H(x,y)为厚度函数，C(x,y)为含气量函数，Ω为高勘探压力系数等级区的范围，ρ为岩石密度。
优选地，根据页岩品质、储层物性、保存条件及工程条件，计算每一个评价单元与所述高勘探程度刻度区的相似系数。
优选地，所述高勘探压力系数等级区与每一个评价单元的低勘探压力系数等级区的地层压力系数范围均一一对应。
优选地，通过公式(2)计算所述低勘探程度评价区的资源丰度：
Zi,j'＝AiZj (2)
其中，Zi,j'为第i个评价单元中第j个低勘探压力系数等级区的资源丰度，Ai为第i个评价单元的相似系数，Zj为第j个高勘探压力系数等级区的资源丰度。
本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的页岩气资源量计算方法的步骤的流程图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的高勘探程度刻度区的多个高勘探压力系数等级区的示意图。
图3示出了根据本发明的一个实施例的低勘探程度评价区的多个评价单元的示意图。
图4示出了根据本发明的一个实施例的低勘探程度评价区内页岩气地层压力系数分布的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
图1示出了根据本发明的页岩气资源量计算方法的步骤的流程图。
在该实施例中，根据本发明的页岩气资源量计算方法可以包括：步骤101，根据勘探程度差异，将研究区划分为高勘探程度刻度区与低勘探程度评价区；步骤102，根据页岩地层压力系数，将高勘探程度刻度区划分为多个高勘探压力系数等级区；步骤103，计算每一个高勘探压力系数等级区对应的资源量与资源丰度；步骤104，将低勘探程度评价区划分为多个评价单元，根据地层压力系数，将每一个评价单元划分为多个低勘探压力系数等级区；步骤105，计算每一个评价单元与高勘探程度刻度区的相似系数；步骤106，根据相似系数与高勘探压力系数等级区的资源丰度，计算低勘探程度评价区的资源丰度与资源量，进而获得研究区的资源总量。
在一个示例中，通过公式(1)确定高勘探压力系数等级区对应的资源量：
Figure BDA0002241407290000051
其中，Qj为第j个高勘探压力系数等级区对应的资源量，H(x,y)为厚度函数，C(x,y)为含气量函数，Ω为高勘探压力系数等级区的范围，ρ为岩石密度。
在一个示例中，根据页岩品质、储层物性、保存条件及工程条件，计算每一个评价单元与高勘探程度刻度区的相似系数。
在一个示例中，高勘探压力系数等级区与每一个评价单元的低勘探压力系数等级区的地层压力系数范围均一一对应。
在一个示例中，通过公式(2)计算所述低勘探程度评价区的资源丰度：
Zi,j'＝AiZj (2)
其中，Zi,j'为第i个评价单元中第j个低勘探压力系数等级区的资源丰度，Ai为第i个评价单元的相似系数，Zj为第j个高勘探压力系数等级区的资源丰度。
具体地，根据本发明的页岩气资源量计算方法可以包括：
根据勘探程度差异，将研究区划分为高勘探程度刻度区与低勘探程度评价区，高勘探程度刻度区是指评价目的层具有地震详查或三维地震资料，有大量钻遇目的层的预探井、评价井以及相关分析化验、测井等资料，对该区基本石油地质条件及油气富集规律清楚，可较为全面的获取评价关键参数资料的地区；低勘探程度评价区是指仅有少量二维地震资料与钻遇目的层的预探井或区域探井等资料、有部分分析测试资料，对基本石油地质条件基本不清楚，评价关键参数不完善或缺乏的地区。
依据高勘探程度刻度区内钻井实测数据及地质构造断裂特征，确定页岩地层压力系数分布，进而根据地层压力系数将高勘探程度刻度区划分为多个高勘探压力系数等级区；分别确定多个高勘探压力系数等级区对应的地层压力系数，确定多个高勘探压力系数等级区对应的富有机质页岩厚度、含气量分布及相关计算参数，应用曲面积分法，通过公式(1)计算对应的资源量，除以每一个高勘探压力系数等级区的面积或体积，计算其对应的资源丰度。
依据低勘探程度评价区的地质条件与页岩气富集成藏特征差异，将其划分为多个评价单元，依据低勘探程度评价区内钻井实测数据及地质构造断裂特征，确定页岩地层压力系数分布，根据地层压力系数，将每一个评价单元划分为多个低勘探压力系数等级区，其中，高勘探压力系数等级区与每一个评价单元的低勘探压力系数等级区的地层压力系数范围均一一对应，即根据高勘探压力系数等级区的地层压力系数范围针对每一个评价单元进行低勘探压力系数等级区划分。根据页岩品质、储层物性、保存条件及工程条件，具体包括页岩厚度、成熟度Ro、有机质类型、孔隙度、渗透率、顶底板条件、断裂发育情况、构造样式、压力系数、脆性矿物含量、硅质矿物含量、埋深条件、地表与水源条件等参数，根据具体参数数值结合评价体系取值范围对各参数进行赋值，然后乘以相应的权值，最终得到一个0-1.0范围内的评价结果，对各评价单元进行地质工程风险评价，获得页岩气形成与富集条件的风险(地质、工程)评价结果，再类比相对应级别的刻度区评价结果，计算每一个评价单元与高勘探程度刻度区的相似系数为：
ai＝Re/Rc (3)
其中，ai为评价单元与对应刻度区的相似系数；Re为评价单元的页岩气形成与富集条件风险评价结果；Rc为刻度区页岩气形成与富集条件风险评价结果。
根据相似系数与高勘探压力系数等级区的资源丰度，通过公式(2)计算低勘探程度评价区的资源丰度，进而根据低勘探压力系数等级区的面积或体积，计算每一个低勘探压力系数等级区的资源量，进而获得研究区的资源总量。
通过公式(4)根据面积计算低勘探程度评价区的资源量：
Figure BDA0002241407290000071
其中，Q低为低勘探程度评价区的资源量，Si,j为第i个评价单元中第j个低勘探压力系数等级区的面积。
通过公式(5)根据体积计算低勘探程度评价区的资源量：
Figure BDA0002241407290000072
其中，Ti,j为第i个评价单元中第j个低勘探压力系数等级区的体积。
根据勘探资料详实程度决定，如果相对低勘探程度评价区有实测可靠的页岩厚度数据，则采用分级体积资源丰度类比法，没有则采用分级面积资源丰度类比法。
本方法通过页岩地层压力系数结合分级资源丰度类比法计算页岩气资源量，体现了不同地区构造断裂特征对页岩气保存条件与含气性差异的影响，真实反映了保存条件作为影响页岩气资源潜力的关键因素，能够准确的评价低勘探程度复杂构造地区页岩气资源潜力。
应用示例
为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。
图2示出了根据本发明的一个实施例的高勘探程度刻度区的多个高勘探压力系数等级区的示意图。
根据勘探程度差异，将研究区划分为高勘探程度刻度区与低勘探程度评价区；依据高勘探程度刻度区内钻井实测数据及地质构造断裂特征，确定页岩地层压力系数分布，进而根据地层压力系数将高勘探程度刻度区划分为多个高勘探压力系数等级区，确定同一层系盆内、盆缘与盆外三类高勘探压力系数等级区。以Ⅱ、Ⅲ号构造带页岩气资源评价为例，①号刻度区具有盆内页岩气保存条件好、压力系数高与含气量高的特征，作为A类刻度区；②号刻度区页岩气保存条件、压力系数与含气量由盆内向盆外逐渐降低，具有典型的盆缘页岩气地质特征，可作为B类刻度区；③号刻度区为典型的盆外残留向斜，向斜中心含气量与压力系数高于周缘地区，可作为C类刻度区，如图2所示。
依据构造断裂、盖层、顶底板和埋深等地质条件对页岩气保存条件影响，结合如表1的页岩气压力系数评价指标体系，分别确定多个高勘探压力系数等级区对应的地层压力系数为A类区的压力系数>1.2、B类区的压力系数1.0-1.2、C类区的压力系数0.8-1.0，如图2所示，确定多个高勘探压力系数等级区对应的富有机质页岩厚度、含气量分布及相关计算参数，首先根据单井页岩有效厚度与总含气量实测数据，绘制页岩有效厚度与总含气量分布等值线图，确定页岩岩石密度，按照曲面积分法公式构建空间(x，y)处的厚度函数H(x，y)和含气量函数C(x，y)等相关参数的函数进行二重积分运算，通过公式(1)获得对应的资源量，除以每一个高勘探压力系数等级区的体积，计算其对应的资源丰度。
表1
Figure BDA0002241407290000091
Figure BDA0002241407290000101
图3示出了根据本发明的一个实施例的低勘探程度评价区的多个评价单元的示意图。
根据页岩气生成聚集的客观规律和保存条件分析，划分页岩气富集的基本单元，以此为基础，按一级构造单元、二级构造单元及区带进行细分页岩气基本评价单元。该区主要受多条断裂、影响控制，主要可划分为7个评价单元，如图3所示。
图4示出了根据本发明的一个实施例的低勘探程度评价区内页岩气地层压力系数分布的示意图。
依据低勘探程度评价区的地质构造断裂、盖层、顶底板和埋深等地质条件对页岩气保存条件影响，结合页岩气压力系数评价指标体系(表1)，预测低勘探程度评价区内页岩气地层压力系数分布，如图4所示。具体考虑不同级别断裂影响范围及构造断裂属性，例如一级断裂影响范围超过10km，二级断裂影响范围在2-5km，三级断裂影响范围在1-3km，且具走滑性质的断裂影响范围更大。根据地层压力系数，将每一个评价单元划分为多个低勘探压力系数等级区，其中，高勘探压力系数等级区与每一个评价单元的低勘探压力系数等级区的地层压力系数范围均一一对应，即根据高勘探压力系数等级区的地层压力系数范围针对每一个评价单元进行低勘探压力系数等级区划分。根据页岩品质、储层物性、保存条件及工程条件，具体包括页岩厚度、成熟度Ro、有机质类型、孔隙度、渗透率、顶底板条件、断裂发育情况、构造样式、压力系数、脆性矿物含量、硅质矿物含量、埋深条件、地表与水源条件等参数，设置不同的类比权值与参数范围，如表2所示。
表2
Figure BDA0002241407290000111
根据具体参数数值对各评价单元进行地质工程风险评价，获得页岩气形成与富集条件的风险(地质、工程)评价结果，再类比相对应级别的刻度区评价结果，计算每一个评价单元与高勘探程度刻度区的相似系数为公式(3)，根据相似系数与高勘探压力系数等级区的资源丰度，通过公式(2)计算低勘探程度评价区的资源丰度，进而通过公式(5)计算低勘探程度评价区的资源量，获得研究区的资源总量。
综上所述，本发明通过页岩地层压力系数结合分级资源丰度类比法计算页岩气资源量，体现了不同地区构造断裂特征对页岩气保存条件与含气性差异的影响，真实反映了保存条件作为影响页岩气资源潜力的关键因素，能够准确的评价低勘探程度复杂构造地区页岩气资源潜力。
本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。
根据本发明的实施例，提供了一种页岩气资源量计算系统，其特征在于，该系统包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：根据勘探程度差异，将研究区划分为高勘探程度刻度区与低勘探程度评价区；根据页岩地层压力系数，将高勘探程度刻度区划分为多个高勘探压力系数等级区；计算每一个高勘探压力系数等级区对应的资源量与资源丰度；将低勘探程度评价区划分为多个评价单元，根据地层压力系数，将每一个评价单元划分为多个低勘探压力系数等级区；计算每一个评价单元与高勘探程度刻度区的相似系数；根据相似系数与高勘探压力系数等级区的资源丰度，计算低勘探程度评价区的资源丰度与资源量，进而获得研究区的资源总量。
在一个示例中，通过公式(1)确定高勘探压力系数等级区对应的资源量：
Figure BDA0002241407290000121
其中，Qj为第j个高勘探压力系数等级区对应的资源量，H(x,y)为厚度函数，C(x,y)为含气量函数，Ω为高勘探压力系数等级区的范围，ρ为岩石密度。
在一个示例中，根据页岩品质、储层物性、保存条件及工程条件，计算每一个评价单元与高勘探程度刻度区的相似系数。
在一个示例中，高勘探压力系数等级区与每一个评价单元的低勘探压力系数等级区的地层压力系数范围均一一对应。
在一个示例中，通过公式(2)计算所述低勘探程度评价区的资源丰度：
Zi,j'＝AiZj (2)
其中，Zi,j'为第i个评价单元中第j个低勘探压力系数等级区的资源丰度，Ai为第i个评价单元的相似系数，Zj为第j个高勘探压力系数等级区的资源丰度。
本系统通过页岩地层压力系数结合分级资源丰度类比法计算页岩气资源量，体现了不同地区构造断裂特征对页岩气保存条件与含气性差异的影响，真实反映了保存条件作为影响页岩气资源潜力的关键因素，能够准确的评价低勘探程度复杂构造地区页岩气资源潜力。
本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种页岩气资源量计算方法，其特征在于，包括：
根据勘探程度差异，将研究区划分为高勘探程度刻度区与低勘探程度评价区；
根据页岩地层压力系数，将所述高勘探程度刻度区划分为多个高勘探压力系数等级区；
计算每一个高勘探压力系数等级区对应的资源量与资源丰度；
将所述低勘探程度评价区划分为多个评价单元，根据所述地层压力系数，将每一个评价单元划分为多个低勘探压力系数等级区；
计算每一个评价单元与所述高勘探程度刻度区的相似系数；
根据所述相似系数与高勘探压力系数等级区的资源丰度，计算所述低勘探程度评价区的资源丰度与资源量，进而获得所述研究区的资源总量。
2.根据权利要求1所述的页岩气资源量计算方法，其中，通过公式(1)确定高勘探压力系数等级区对应的资源量：
Figure FDA0002241407280000011
其中，Qj为第j个高勘探压力系数等级区对应的资源量，H(x,y)为厚度函数，C(x,y)为含气量函数，Ω为高勘探压力系数等级区的范围，ρ为岩石密度。
3.根据权利要求1所述的页岩气资源量计算方法，其中，根据页岩品质、储层物性、保存条件及工程条件，计算每一个评价单元与所述高勘探程度刻度区的相似系数。
4.根据权利要求1所述的页岩气资源量计算方法，其中，所述高勘探压力系数等级区与每一个评价单元的低勘探压力系数等级区的地层压力系数范围均一一对应。
5.根据权利要求4所述的页岩气资源量计算方法，其中，通过公式(2)计算所述低勘探程度评价区的资源丰度：
Zi,j'＝AiZj (2)
其中，Zi,j'为第i个评价单元中第j个低勘探压力系数等级区的资源丰度，Ai为第i个评价单元的相似系数，Zj为第j个高勘探压力系数等级区的资源丰度。
6.一种页岩气资源量计算系统，其特征在于，该系统包括：
存储器，存储有计算机可执行指令；
处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：
根据勘探程度差异，将研究区划分为高勘探程度刻度区与低勘探程度评价区；
根据页岩地层压力系数，将所述高勘探程度刻度区划分为多个高勘探压力系数等级区；
计算每一个高勘探压力系数等级区对应的资源量与资源丰度；
将所述低勘探程度评价区划分为多个评价单元，根据所述地层压力系数，将每一个评价单元划分为多个低勘探压力系数等级区；
计算每一个评价单元与所述高勘探程度刻度区的相似系数；
根据所述相似系数与高勘探压力系数等级区的资源丰度，计算所述低勘探程度评价区的资源丰度与资源量，进而获得所述研究区的资源总量。
7.根据权利要求6所述的页岩气资源量计算系统，其中，通过公式(1)确定高勘探压力系数等级区对应的资源量：
Figure FDA0002241407280000031
其中，Qj为第j个高勘探压力系数等级区对应的资源量，H(x,y)为厚度函数，C(x,y)为含气量函数，Ω为高勘探压力系数等级区的范围，ρ为岩石密度。
8.根据权利要求6所述的页岩气资源量计算系统，其中，根据页岩品质、储层物性、保存条件及工程条件，计算每一个评价单元与所述高勘探程度刻度区的相似系数。
9.根据权利要求6所述的页岩气资源量计算系统，其中，所述高勘探压力系数等级区与每一个评价单元的低勘探压力系数等级区的地层压力系数范围均一一对应。
10.根据权利要求9所述的页岩气资源量计算系统，其中，通过公式(2)计算所述低勘探程度评价区的资源丰度：
Zi,j'＝AiZj (2)
其中，Zi,j'为第i个评价单元中第j个低勘探压力系数等级区的资源丰度，Ai为第i个评价单元的相似系数，Zj为第j个高勘探压力系数等级区的资源丰度。
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