CN113090258A - 基于测井数据的深层页岩气水平井压裂差异化设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于测井数据的深层页岩气水平井压裂差异化设计方法，包括步骤：S1，计算水平井段的岩石力学参数、储层物性参数；S2，对步骤S1中仅用纵横波计算的岩石力学参数进行修正，计算得到修正后的岩石力学参数；S3，计算地层弱面发育参数；S4，计算目标深层页岩气井水平段的综合脆性指数、缝网建造能力指数和水平段资源丰度评价指数；S5，计算目标深层页岩气井水平段的“地质‑工程”综合评价指数，并进行曲线绘制；S6，对目标深层页岩气井水平段进行综合可压性分级，并根据综合可压性分级后的等级为不同水平井段优选最优的压裂工艺方法等；本发明可显著降低深层页岩气水平井缝网压裂成本、提高施工效率，改善增产效果。
Description
技术领域
本发明涉及非常规油气增产改造领域，更为具体的，涉及基于测井数据的深层页岩气水平井压裂差异化设计方法。
背景技术
我国深层页岩气资源丰富，是天然气资源增产的重要潜力之一，主要分布在四川盆地南部和东南部、涪陵平桥以及荆门等地区。但由于深层页岩处于高温、高压以及高应力差环境下，三向应力复杂、水平应力差大、温敏塑性强、以及储层非均质，压裂形成复杂缝网难度大等一系列问题，给深层页岩气的开发带来巨大的困难与挑战。因此，需要对储层做出准确认识，对不同水平段进行合理压裂工艺设计，实现压裂的高效性、合理性。
目前，国内外学者关于深层页岩气缝网压裂开展了研究，其中包括页岩的岩性、脆性指数、杨氏模量、泊松比、地应力差异、天然裂缝、层理、孔隙度、断裂韧性、成岩作用以及应力应变曲线等进行分析储层改造效果。陶祖文(题目：四川盆地永川区块五峰组—龙马溪组深层页岩可压性评价，期刊：天然气技术与经济，发表时间：2020)分析岩石力学参数以及相应的成分分析，建立考虑脆性指数、水平差应力系数、成岩作用、断裂韧性对深层页岩可压性的影响。曾波(题目：天然裂缝对页岩气水平井压裂的影响及工艺调整，期刊：中国石油勘探，发表时间：2020)综合分析已压裂井压裂效果的基础上，结合深层页岩储层地质工程特点，采用室内试验与数值模拟相结合的方式，优化了压裂工艺和关键参数，以提高缝网复杂程度、增大裂缝改造体积、维持裂缝长期导流能力。侯冰(题目：页岩暂堵转向压裂水力裂缝扩展物模试验研究，期刊：辽宁石油化工大学学报，发表时间：2020)发现页岩纹层面与水力主裂缝面距离较近时，可实现对纹层面的大面积沟通，纹层面张开或发生滑移，形成裂缝网络。
近年来，页岩气开发规模迅速扩大。然而，现有在现场应用的压裂工艺方法未能很好的针对不同区域、不同井段使用不同的压裂方法，仅是大规模使用比较单一的压裂方法进行压裂施工，成本较高但效果不理想。而且目前对影响缝网建造能力因素考虑不足，对岩石脆性评价指标较为单一，未能反映出矿物含量变化引起的岩石致密程度变化及内在机理。除此以外，忽略了岩石综合脆性与缝网建造能力之间的本质关系，更未考虑综合可压性与资源丰度的相关性，故地质-工程综合评价指数是深层页岩气差异化压裂设计的基础。
因此，亟需建立一种基于测井数据的深层页岩气水平井差异化压裂设计方法，同过对深层页岩储层复杂缝网形成评价与表征，根据不同井段综合可压性指数不同，优选出最优的压裂工艺方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于测井数据的深层页岩气水平井压裂差异化设计方法，可显著降低深层页岩气水平井缝网压裂成本、提高施工效率，改善增产效果。
本发明的目的是通过以下方案实现的：
基于测井数据的深层页岩气水平井压裂差异化设计方法，包括步骤：
S1，基于目标深层页岩气井的测井数据，计算水平井段的岩石力学参数、储层物性参数；
S2，基于测井数据中的物性参数，对步骤S1中仅用纵横波计算的岩石力学参数进行修正，建立考虑测井数据中的物性参数的影响计算模型，并通过该影响计算模型计算得到修正后的岩石力学参数；
S3，基于岩性与天然弱面参数之间的关系，基于矿物组分计算地层弱面发育参数；
S4，根据步骤S2和步骤S3计算得到的修正后的岩石力学参数、地层弱面发育参数，计算目标深层页岩气井水平段的综合脆性指数、缝网建造能力指数，根据步骤S1计算得到的储层物性参数，计算水平段资源丰度评价指数；
S5，基于步骤S4中计算得到的综合脆性指数、缝网建造能力指数、资源丰度评价指数，计算目标深层页岩气井水平段的“地质-工程”综合评价指数，并进行曲线绘制；
S6，基于步骤S5中绘制的“地质-工程”综合评价指数曲线，对目标深层页岩气井水平段进行综合可压性分级，并根据综合可压性分级后的等级为不同水平井段优选最优的压裂工艺方法。
进一步地，在步骤S1中，计算水平井段的岩石力学参数包括计算泊松比、计算弹性模量的步骤；在计算泊松比的步骤中，利用声波测井获取的横波速度、纵波速度按照如下公式计算泊松比：
在计算弹性模量的步骤中，利用声波测井获取的横波速度、纵波速度、岩石密度按照如下公式计算弹性模量：
式中：ν为岩石泊松比，无量纲；vp为声波测井纵波速度，单位m/s；vs为声波测井横波速度，单位m/s；E为岩石弹性模量，单位Pa；ρ为岩石密度，单位kg/m3。
进一步地，在步骤S1中，计算水平井段的储层物性参数包括计算储层孔隙度、计算总有机碳含量TOC的步骤；在计算储层孔隙度的步骤中，利用测井数据中的中子孔隙度、密度孔隙度按照如下公式计算得到储层孔隙度：
φ＝φCNL·Pφ+φρ·(1-Pφ)
在计算总有机碳含量TOC的步骤中，利用测井数据中的密度孔隙度按照如下公式计算得到总有机碳含量：
TOC＝α1φρ+α2fClay+α3fCa+α4fSi
式中：φ为储层孔隙度，％；φCNL为测井中子孔隙度，％；Pφ为孔隙度计算比例因子，无量纲；φρ分别为测井密度孔隙度，％；TOC为总有机碳含量，％；φρ分别为测井密度孔隙度，％；fClay、fCa、fSi分别为黏土矿物、钙质矿物、硅质矿物组分含量，％；α1、α2、α3、α4为总有机碳含量计算系数，无量纲。
进一步地，在步骤S2中，包括如下子步骤：
S21，按照如下公式计算页岩基质等效弹性力学参数：
Ke＝(KV+KR)/2
Ge＝(GV+GR)/2
式中：Ke、Ge分别为V-R-H模型计算得到的骨架岩石等效体积模量和切变模量，MPa；i为不同矿物种类，包括硅质矿物、碳酸盐矿物、黄铁矿及黏土等；Ki、Gi分别为第i类岩矿成分的基质岩石弹性模量，MPa；KR、GR分别为Reuss平均弹性模量，MPa；KV、GV分别为Voight平均弹性模量，MPa；fi为第i类脆性矿物含量，％；
S22，按照如下公式计算饱和气体岩石体积模量Ksat、剪切模量Gsat：
Ksat＝Ke(1-α)+α2p,Gsat＝Ge(1-α)
式中：p为随体积应变和流量增大的压力，MPa；α为Biot系数；φe为有效孔隙度，％；Km、Gm、Kf分别为岩石基质体积模量、切变模量与孔隙气体体积模量，MPa；
然后将储层的气水两相均视为流体，利用含水饱和度Sw、含气饱和度Sg，Sw＝100％-Sg，按照如下公式计算得到孔隙流体体积模量：
式中：Kf为裂缝渗透率，KW为水渗透率，Kg为气体渗透率；
S23，修正后纵横波波速计算，建立饱和流体岩石体积模量Ksat、剪切模量Gsat、密度ρsat对其纵横波vp、vs速度表达式：
式中：ρ为岩石密度，g/cm3；
S24，根据修正后计算得到的纵横波，计算出目标储层岩石力学参数杨氏模量和泊松比。
进一步地，在步骤S3中，计算地层弱面发育参数包括计算天然裂缝发育强度和计算水平层理发育强度的步骤；
在计算天然裂缝发育强度的步骤中，通过对天然裂缝发育强度与硅质矿物组分含量、钙质矿物组分含量关系进行回归，按照如下公式计算得到天然裂缝发育强度：
BF＝ξSifSi+ξCafCa+ξ
式中：BF为天然裂缝发育强度，m-1；ξSi为硅质矿物对天然裂缝发育贡献系数，m-1；ξCa为钙质矿物对天然裂缝发育贡献系数，m-1；ξ为天然裂缝发育本底系数，m-1；
在计算水平层理发育强度的步骤中，对水平层理发育强度与硅质矿物、钙质矿物含量关系进行回归，按照如下公式计算得到水平层理发育强度：
式中：BD为水平层理发育强度，m-1；ζSi为硅质矿物对水平层理发育贡献系数，m-1；ζCa为钙质矿物对水平层理发育贡献系数，m-1；ζ为水平层理发育本底系数，m-1。
进一步地，在步骤S4中，在计算综合脆性指数的步骤中，按照如下公式计算得到综合脆性指数FM：
式中：FM为综合脆性指数，无量纲；AM为基质脆性，无量纲；AMmax、AMmin、Emax、Emin、vmax、vmin分别为基质脆性、杨氏模量、泊松比的最大值、最小值；
在计算缝网建造能力指数的步骤中，按照如下公式计算得到缝网建造能力指数FNF：
式中：FNF为缝网建造能力指数，无量纲；BD、BF分别为水平层理发育指数和天然裂缝发育指数；BDmax、BDmin、BFmax、BFmin分别为水平层理和天然裂缝发育强度的最大值、最小值；
在计算资源丰度评价指数的步骤中，按照如下公式计算得到资源丰度评价指数FG：
FG＝a1φ'+b1T'
式中：a1，b1为物性权重系数；Tmax，Tmin最大、最小TOC含量，％；To为等效总有机碳含量，％；T′为无量纲化的总有机碳/饱和度含量；φmax，φmin为工区最大、最小孔隙度，％；φe为有效孔隙度，％；φ′为无量纲化的孔隙度。
进一步地，在步骤S5中，计算目标深层页岩气井水平段的“地质-工程”综合评价指数包括计算地质评价指数CG、计算工程评价指数CE和计算工程评价指数门限极值或地质评价指数门限极值Υi；其中，在计算地质评价指数CG的步骤中，将资源丰度评价指数FG作为地质评价指数CG，即CG＝FG；
工程评价指数CE则按照如下公式计算得到：
CE＝λFFNF+(1-λF)FM
式中：λF为缝网因子权重系数，无量纲；
按照如下公式计算工程评价指数门限极值或地质评价指数门限极值Υi：
式中：i代表工程或者地质；Ci max、Ci min为工程或地质评价指数最大值与最小值，无量纲；ψi为工程评价指数或地质评价指数门限极值权重系数，无量纲。
进一步地，在步骤S6中，通过将计算出的地质评价指数和工程评价指数分别与工程评价指数门限极值和地质评价指数门限极值对比，对目标深层页岩气井水平段按照如下表格中关系进行差异化压裂设计：
| 分级依据 | 分级指标 | 差异化设计方法 |
| (C<sub>G</sub>≥Υ<sub>G</sub>)且(C<sub>E</sub>≥Υ<sub>E</sub>) | 优 | 缝网压裂 |
| (C<sub>G</sub>≥Υ<sub>G</sub>)且(C<sub>E</sub><Υ<sub>E</sub>) | 良 | 密切割缝内转向压裂 |
| (C<sub>G</sub><Υ<sub>G</sub>)且(C<sub>E</sub>≥Υ<sub>E</sub>) | 中 | 长段段内转向压裂 |
| (C<sub>G</sub><Υ<sub>G</sub>)且(C<sub>E</sub><Υ<sub>E</sub>) | 差 | 不压裂 |
。
本发明的有益效果包括：
本发明可显著降低深层页岩气水平井缝网压裂成本、提高施工效率，改善增产效果。具体的，本发明充分考虑深层页岩储层的“地质-工程”特征对压裂缝网形成的共同影响，基于目标水平井的测井数据，并通过孔隙度、矿物组分等物性参数，对传统仅用纵横波计算的岩石力学参数进行修正，最终获得修正后的岩石力学参数、地层弱面发育参数和储层物性参数，建立综合脆性指数、缝网建造能力指数以及资源丰度评价指数，进而计算出深层页岩储层水平段“地质-工程”综合评价指数，并对水平井段进行分级，优选出井段所需压裂工艺。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的方法流程图；
图2为本发明实施案例井水平段地质评价指数曲线图；
图3为本发明实施案例井水平段工程评价指数曲线图；
图4为本发明实施案例井水平段差异化设计曲线图。
具体实施方式
本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。
如图1～4所示，基于测井数据的深层页岩气水平井压裂差异化设计方法，已知深层页岩气井常规测井数据，包括声波横波速度、声波纵波速度、岩石密度、黏土矿物组分含量、硅质矿物组分含量、钙质矿物组分含量、中子孔隙度、密度孔隙度等数据。
基于测井数据的深层页岩气水平井压裂差异化设计方法，包括步骤：
S1，基于目标深层页岩气井的测井数据，计算水平井段的岩石力学参数、储层物性参数；
在步骤S1中，计算水平井段的岩石力学参数包括计算泊松比、计算弹性模量的步骤；在计算泊松比的步骤中，利用声波测井获取的横波速度、纵波速度按照如下公式计算泊松比：
在计算弹性模量的步骤中，利用声波测井获取的横波速度、纵波速度、岩石密度按照如下公式计算弹性模量：
式中：ν为岩石泊松比，无量纲；vp为声波测井纵波速度，单位m/s；vs为声波测井横波速度，单位m/s；E为岩石弹性模量，单位Pa；ρ为岩石密度，单位kg/m3。
在步骤S1中，计算水平井段的储层物性参数包括计算储层孔隙度、计算总有机碳含量TOC的步骤；在计算储层孔隙度的步骤中，利用测井数据中的中子孔隙度、密度孔隙度按照如下公式计算得到储层孔隙度：
φ＝φCNL·Pφ+φρ·(1-Pφ)
在计算总有机碳含量TOC的步骤中，利用测井数据中的密度孔隙度按照如下公式计算得到总有机碳含量：
TOC＝α1φρ+α2fClay+α3fCa+α4fSi
式中：φ为储层孔隙度，％；φCNL为测井中子孔隙度，％；Pφ为孔隙度计算比例因子，无量纲；φρ分别为测井密度孔隙度，％；TOC为总有机碳含量，％；φρ分别为测井密度孔隙度，％；fClay、fCa、fSi分别为黏土矿物、钙质矿物、硅质矿物组分含量，％；α1、α2、α3、α4为总有机碳含量计算系数，无量纲。
S2，基于测井数据中的物性参数，对步骤S1中仅用纵横波计算的岩石力学参数进行修正，建立考虑测井数据中的物性参数的影响计算模型，并通过该影响计算模型计算得到修正后的岩石力学参数；
在步骤S2中，包括如下子步骤：
S21，按照如下公式计算页岩基质等效弹性力学参数：
Ke＝(KV+KR)/2
Ge＝(GV+GR)/2
式中：Ke、Ge分别为V-R-H模型计算得到的骨架岩石等效体积模量和切变模量，MPa；i为不同矿物种类，包括硅质矿物、碳酸盐矿物、黄铁矿及黏土等；Ki、Gi分别为第i类岩矿成分的基质岩石弹性模量，MPa；KR、GR分别为Reuss平均弹性模量，MPa；KV、GV分别为Voight平均弹性模量，MPa；fi为第i类脆性矿物含量，％；
S22，按照如下公式计算饱和气体岩石体积模量Ksat、剪切模量Gsat：
Ksat＝Ke(1-α)+α2p,Gsat＝Ge(1-α)
式中：p为随体积应变和流量增大的压力，MPa；α为Biot系数；φe为有效孔隙度，％；Km、Gm、Kf分别为岩石基质体积模量、切变模量与孔隙气体体积模量，MPa；
然后将储层的气水两相均视为流体，利用含水饱和度Sw、含气饱和度Sg，Sw＝100％-Sg，按照如下公式计算得到孔隙流体体积模量：
式中：Kf为裂缝渗透率，KW为水渗透率，Kg为气体渗透率；
S23，修正后纵横波波速计算，建立饱和流体岩石体积模量Ksat、剪切模量Gsat、密度ρsat对其纵横波vp、vs速度表达式：
式中：ρ为岩石密度，g/cm3；
S24，根据修正后计算得到的纵横波，计算出目标储层岩石力学参数杨氏模量和泊松比。
S3，基于岩性与天然弱面参数之间的关系，基于矿物组分计算地层弱面发育参数；
在步骤S3中，计算地层弱面发育参数包括计算天然裂缝发育强度和计算水平层理发育强度的步骤；
在计算天然裂缝发育强度的步骤中，通过对天然裂缝发育强度与硅质矿物组分含量、钙质矿物组分含量关系进行回归，按照如下公式计算得到天然裂缝发育强度：
BF＝ξSifSi+ξCafCa+ξ
式中：BF为天然裂缝发育强度，m-1；ξSi为硅质矿物对天然裂缝发育贡献系数，m-1；ξCa为钙质矿物对天然裂缝发育贡献系数，m-1；ξ为天然裂缝发育本底系数，m-1；
在计算水平层理发育强度的步骤中，对水平层理发育强度与硅质矿物、钙质矿物含量关系进行回归，按照如下公式计算得到水平层理发育强度：
式中：BD为水平层理发育强度，m-1；ζSi为硅质矿物对水平层理发育贡献系数，m-1；ζCa为钙质矿物对水平层理发育贡献系数，m-1；ζ为水平层理发育本底系数，m-1。
S4，根据步骤S2和步骤S3计算得到的修正后的岩石力学参数、地层弱面发育参数，计算目标深层页岩气井水平段的综合脆性指数、缝网建造能力指数，根据步骤S1计算得到的储层物性参数，计算水平段资源丰度评价指数；
在步骤S4中，在计算综合脆性指数的步骤中，按照如下公式计算得到综合脆性指数FM：
式中：FM为综合脆性指数，无量纲；AM为基质脆性，无量纲；AMmax、AMmin、Emax、Emin、vmax、vmin分别为基质脆性、杨氏模量、泊松比的最大值、最小值；
在计算缝网建造能力指数的步骤中，按照如下公式计算得到缝网建造能力指数FNF：
式中：FNF为缝网建造能力指数，无量纲；BD、BF分别为水平层理发育指数和天然裂缝发育指数；BDmax、BDmin、BFmax、BFmin分别为水平层理和天然裂缝发育强度的最大值、最小值；
在计算资源丰度评价指数的步骤中，按照如下公式计算得到资源丰度评价指数FG：
FG＝a1φ'+b1T'
式中：a1，b1为物性权重系数；Tmax，Tmin最大、最小TOC含量，％；To为等效总有机碳含量，％；T′为无量纲化的总有机碳/饱和度含量；φmax，φmin为工区最大、最小孔隙度，％；φe为有效孔隙度，％；φ′为无量纲化的孔隙度。
S5，基于步骤S4中计算得到的综合脆性指数、缝网建造能力指数、资源丰度评价指数，计算目标深层页岩气井水平段的“地质-工程”综合评价指数，并进行曲线绘制；
在步骤S5中，计算目标深层页岩气井水平段的“地质-工程”综合评价指数包括计算地质评价指数CG、计算工程评价指数CE和计算工程评价指数门限极值或地质评价指数门限极值Υi；其中，如图2所示，在计算地质评价指数CG的步骤中，将资源丰度评价指数FG作为地质评价指数CG，即CG＝FG；
如图3所示，工程评价指数CE则按照如下公式计算得到：
CE＝λFFNF+(1-λF)FM
式中：λF为缝网因子权重系数，无量纲；
按照如下公式计算工程评价指数门限极值或地质评价指数门限极值Υi：
式中：i代表工程或者地质；Ci max、Ci min为工程或地质评价指数最大值与最小值，无量纲；ψi为工程评价指数或地质评价指数门限极值权重系数，无量纲。
S6，基于步骤S5中绘制的“地质-工程”综合评价指数曲线，对目标深层页岩气井水平段进行综合可压性分级，并根据综合可压性分级后的等级为不同水平井段优选最优的压裂工艺方法。
在步骤S6中，通过将计算出的地质评价指数和工程评价指数分别与工程评价指数门限极值和地质评价指数门限极值对比，对目标深层页岩气井水平段按照如下表格中关系进行差异化压裂设计，如图4所示，如下表1、2：
表1深层页岩气水平井差异化压裂设计对应表
| 分级依据 | 分级指标 | 差异化设计方法 |
| (C<sub>G</sub>≥Υ<sub>G</sub>)且(C<sub>E</sub>≥Υ<sub>E</sub>) | 优 | 缝网压裂 |
| (C<sub>G</sub>≥Υ<sub>G</sub>)且(C<sub>E</sub><Υ<sub>E</sub>) | 良 | 密切割缝内转向压裂 |
| (C<sub>G</sub><Υ<sub>G</sub>)且(C<sub>E</sub>≥Υ<sub>E</sub>) | 中 | 长段段内转向压裂 |
| (C<sub>G</sub><Υ<sub>G</sub>)且(C<sub>E</sub><Υ<sub>E</sub>) | 差 | 不压裂 |
表2目标深层页岩气井水平井段压裂工艺表
| 深度/m | 分级指标 | 结论与压裂方案建议 |
| 3600-3769 | 差 | 不压裂 |
| 3769-3956 | 中 | 长段段内转向压裂 |
| 3956-4124 | 优 | 缝网压裂 |
| 4124-4288 | 良 | 密切割缝内转向压裂 |
| 4288-4430 | 优 | 缝网压裂 |
| 4430-4464 | 良 | 密切割缝内转向压裂 |
| 4464-4500 | 优 | 缝网压裂 |
| 4500-4624 | 良 | 密切割缝内转向压裂 |
| 4624-4867 | 优 | 缝网压裂 |
根据深层页岩气井水平段分级，为不同水平井段优选出针对性的压裂工艺方法：优——地质工程情况皆佳，可压性最好，优选缝网压裂；良——地质情况较好，工程情况稍差，优选密切割缝内转向压裂；中——地质情况稍差，工程情况较好差，可压性较II类次之，优选长段段内转向压裂；差——地质工程情况皆差，可压性最差，可不进行压裂。
本发明充分考虑深层页岩储层中“地质-工程”特征对压裂缝网形成的共同影响，基于目标水平井的测井数据，并通过孔隙度、矿物组分等物性参数，对传统仅用纵横波计算的岩石力学参数进行修正，最终获得修正后的岩石力学参数、地层弱面发育参数和储层物性参数，建立综合脆性指数、缝网建造能力指数以及资源丰度评价指数，进而计算出深层页岩储层水平段“地质-工程”综合评价指数，并对水平井段进行分级，优选出井段所需压裂工艺。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。
除以上实例以外，本领域技术人员根据上述公开内容获得启示或利用相关领域的知识或技术进行改动获得其他实施例，各个实施例的特征可以互换或替换，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
本发明功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，在一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)以及相应的软件中执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，进行测试或者实际的数据在程序实现中存在于只读存储器(Random Access Memory，RAM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)等。
Claims (8)
1.基于测井数据的深层页岩气水平井压裂差异化设计方法，其特征在于，包括步骤：
S1，基于目标深层页岩气井的测井数据，计算水平井段的岩石力学参数、储层物性参数；
S2，基于测井数据中的物性参数，对步骤S1中仅用纵横波计算的岩石力学参数进行修正，建立考虑测井数据中的物性参数的影响计算模型，并通过该影响计算模型计算得到修正后的岩石力学参数；
S3，基于岩性与天然弱面参数之间的关系，基于矿物组分计算地层弱面发育参数；
S4，根据步骤S2和步骤S3计算得到的修正后的岩石力学参数、地层弱面发育参数，计算目标深层页岩气井水平段的综合脆性指数、缝网建造能力指数，根据步骤S1计算得到的储层物性参数，计算水平段资源丰度评价指数；
S5，基于步骤S4中计算得到的综合脆性指数、缝网建造能力指数、资源丰度评价指数，计算目标深层页岩气井水平段的“地质-工程”综合评价指数，并进行曲线绘制；
S6，基于步骤S5中绘制的“地质-工程”综合评价指数曲线，对目标深层页岩气井水平段进行综合可压性分级，并根据综合可压性分级后的等级为不同水平井段优选最优的压裂工艺方法。
2.根据权利要求1所述的基于测井数据的深层页岩气水平井压裂差异化设计方法，其特征在于，在步骤S1中，计算水平井段的岩石力学参数包括计算泊松比、计算弹性模量的步骤；在计算泊松比的步骤中，利用声波测井获取的横波速度、纵波速度按照如下公式计算泊松比：
在计算弹性模量的步骤中，利用声波测井获取的横波速度、纵波速度、岩石密度按照如下公式计算弹性模量：
式中：v为岩石泊松比，无量纲；vp为声波测井纵波速度，单位m/s；vs为声波测井横波速度，单位m/s；E为岩石弹性模量，单位Pa；ρ为岩石密度，单位kg/m3。
3.根据权利要求1所述的基于测井数据的深层页岩气水平井压裂差异化设计方法，其特征在于，在步骤S1中，计算水平井段的储层物性参数包括计算储层孔隙度、计算总有机碳含量TOC的步骤；在计算储层孔隙度的步骤中，利用测井数据中的中子孔隙度、密度孔隙度按照如下公式计算得到储层孔隙度：
φ＝φCNL·Pφ+φρ·(1-Pφ)
在计算总有机碳含量TOC的步骤中，利用测井数据中的密度孔隙度按照如下公式计算得到总有机碳含量：
TOC＝α1φρ+α2fclay+α3fCa+α4fSi
式中：φ为储层孔隙度，％；φCNL为测井中子孔隙度，％；Pφ为孔隙度计算比例因子，无量纲；φρ分别为测井密度孔隙度，％；TOC为总有机碳含量，％；φρ分别为测井密度孔隙度，％；fC1ay、fCa、fSi分别为黏土矿物、钙质矿物、硅质矿物组分含量，％；α1、α2、α3、α4为总有机碳含量计算系数，无量纲。
4.根据权利要求1所述的基于测井数据的深层页岩气水平井压裂差异化设计方法，其特征在于，在步骤S2中，包括如下子步骤：
S21，按照如下公式计算页岩基质等效弹性力学参数：
Ke＝(KV+KR)/2
Ge＝(GV+GR)/2
式中：Ke、Ge分别为V-R-H模型计算得到的骨架岩石等效体积模量和切变模量，MPa；i为不同矿物种类，包括硅质矿物、碳酸盐矿物、黄铁矿及黏土等；Ki、Gi分别为第i类岩矿成分的基质岩石弹性模量，MPa；KR、GR分别为Reuss平均弹性模量，MPa；KV、GV分别为Voight平均弹性模量，MPa；fi为第i类脆性矿物含量，％；
S22，按照如下公式计算饱和气体岩石体积模量Ksat、剪切模量Gsat：
Ksat＝Ke(1-α)+α2p,Gsat＝Ge(1-α)
式中：p为随体积应变和流量增大的压力，MPa；α为Biot系数；φe为有效孔隙度，％；Km、Gm、Kf分别为岩石基质体积模量、切变模量与孔隙气体体积模量，MPa；
然后将储层的气水两相均视为流体，利用含水饱和度Sw、含气饱和度Sg，Sw＝100％-Sg，按照如下公式计算得到孔隙流体体积模量：
式中：Kf为裂缝渗透率，KW为水渗透率，Kg为气体渗透率；
S23，修正后纵横波波速计算，建立饱和流体岩石体积模量Ksat、剪切模量Gsat、密度ρsat对其纵横波vp、vs速度表达式：
式中：ρ为岩石密度，g/cm3；
S24，根据修正后计算得到的纵横波，计算出目标储层岩石力学参数杨氏模量和泊松比。
5.根据权利要求1所述的基于测井数据的深层页岩气水平井压裂差异化设计方法，其特征在于，在步骤S3中，计算地层弱面发育参数包括计算天然裂缝发育强度和计算水平层理发育强度的步骤；
在计算天然裂缝发育强度的步骤中，通过对天然裂缝发育强度与硅质矿物组分含量、钙质矿物组分含量关系进行回归，按照如下公式计算得到天然裂缝发育强度：
BF＝ξSifSi+ξCafCa+ξ
式中：BF为天然裂缝发育强度，m-1；ξSi为硅质矿物对天然裂缝发育贡献系数，m-1；ξCa为钙质矿物对天然裂缝发育贡献系数，m-1；ξ为天然裂缝发育本底系数，m-1；
在计算水平层理发育强度的步骤中，对水平层理发育强度与硅质矿物、钙质矿物含量关系进行回归，按照如下公式计算得到水平层理发育强度：
式中：BD为水平层理发育强度，m-1；ζSi为硅质矿物对水平层理发育贡献系数，m-1；ζCa为钙质矿物对水平层理发育贡献系数，m-1；ζ为水平层理发育本底系数，m-1。
6.根据权利要求1所述的基于测井数据的深层页岩气水平井压裂差异化设计方法，其特征在于，在步骤S4中，在计算综合脆性指数的步骤中，按照如下公式计算得到综合脆性指数FM：
式中：FM为综合脆性指数，无量纲；AM为基质脆性，无量纲；AMmax、AMmin、Emax、Emin、vmax、vmin分别为基质脆性、杨氏模量、泊松比的最大值、最小值；
在计算缝网建造能力指数的步骤中，按照如下公式计算得到缝网建造能力指数FNF：
式中：FNF为缝网建造能力指数，无量纲；BD、BF分别为水平层理发育指数和天然裂缝发育指数；BDmax、BDmin、BFmax、BFmin分别为水平层理和天然裂缝发育强度的最大值、最小值；
在计算资源丰度评价指数的步骤中，按照如下公式计算得到资源丰度评价指数FG：
FG＝a1φ'+b1T'
式中：a1，b1为物性权重系数；Tmax，Tmin最大、最小TOC含量，％；To为等效总有机碳含量，％；T′为无量纲化的总有机碳/饱和度含量；φmax，φmin为工区最大、最小孔隙度，％；φe为有效孔隙度，％；φ′为无量纲化的孔隙度。
7.根据权利要求1所述的基于测井数据的深层页岩气水平井压裂差异化设计方法，其特征在于，在步骤S5中，计算目标深层页岩气井水平段的“地质-工程”综合评价指数包括计算地质评价指数CG、计算工程评价指数CE和计算工程评价指数门限极值或地质评价指数门限极值Υi；其中，在计算地质评价指数CG的步骤中，将资源丰度评价指数FG作为地质评价指数CG，即CG＝FG；
工程评价指数CE则按照如下公式计算得到：
CE＝λFFNF+(1-λF)FM
式中：λF为缝网因子权重系数，无量纲；
按照如下公式计算工程评价指数门限极值或地质评价指数门限极值Υi：
式中：i代表工程或者地质；
为工程或地质评价指数最大值与最小值，无量纲；ψi为工程评价指数或地质评价指数门限极值权重系数，无量纲。
8.根据权利要求7所述的基于测井数据的深层页岩气水平井压裂差异化设计方法，其特征在于，在步骤S6中，通过将计算出的地质评价指数和工程评价指数分别与工程评价指数门限极值和地质评价指数门限极值对比，对目标深层页岩气井水平段按照如下表格中关系进行差异化压裂设计：
。
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| GR01 | Patent grant | ||
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