CN113901681B - 一种全寿命周期页岩气储层双甜点三维可压性评估方法 - Google Patents

一种全寿命周期页岩气储层双甜点三维可压性评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种全寿命周期页岩气储层双甜点三维可压性评估方法，其技术方案是利用井震数据进行三维岩石力学场建模，开展气藏数值模拟，通过室内岩石力学实验获取孔隙压力场变化条件的力学参数和渗透率变化规律，利用不同开采时间的孔隙压力场作为初始条件，开展三维动态岩石力学和气藏参数的模拟，得到气藏参数和岩石力学参数；再次展开三维地应力场模拟，得到地应力参数；在剩余含气量分布规律的基础上，利用不同开采时间条件下的气藏模拟参数、岩石力学模拟参数和地应力模拟参数构建双甜点可压性模型展开可压性评估。其有益效果是：有效的考虑到气藏参数、岩石力学参数和地应力参数的时间尺度效应，为提高采气率提供理论和技术支持。

Description

一种全寿命周期页岩气储层双甜点三维可压性评估方法
技术领域
本发明涉及油气田开发工程技术，特别涉及一种全寿命周期页岩气储层双甜点三维可压性评估方法。
背景技术
随着我国经济的快速稳定发展，能源需求也急剧增加。页岩气已经是国内外重点关注的非常规油气资源之一，并且首先在美国等北美国家实现了大规模商业化开发。我国页岩气可采资源为25.08万亿立方米，资源丰富，开发潜力巨大，而且我国的页岩气储层具有自身的沉积和地质特点，埋藏相对较深，构造复杂，因此采用水平井分段体积压裂进行改造时存在一定的未知性，部分压裂层位出现了不适应性，影响到了压裂开发效果，为此开展页岩气储层可压性综合判断对于提高压裂针对性和预判压裂效果，实现气田降本增效具有重要意义。
可压性评价通常用来从工程角度表征储层是否可以被有效压裂，并生成复杂裂缝网络的难易程度。由于受到如岩石脆性、天然裂缝发育程度、成岩作用、水平应力差，以及施工参数，如压裂液主要总液量、排量、压裂段间距、压裂模式和压裂液类型等方面的影响，目前国内外尚无统一的可压性评价标准。目前用以进行可压性评估的技术手段主要有基于测井、地震等地球物理资料的解释方法，同时也有室内可压性实验测试方法。
页岩气开发价值和实际产量与工程和地质甜点都具有关联性。目前常见地质甜点参数包含埋深、泥质含量、硅质含量、碳质含量、总有机碳含量、干酪根含量、热成熟度、总孔隙度、含气孔隙度、含气饱和度、游离气含量、吸附气含量、基质孔隙度、裂缝孔隙度、孔隙结构、渗透率、孔隙压力和优质储层厚度多个参数。工程甜点参数目前则主要包括岩石的脆性、两向水平应力差、天然裂缝与主应力夹角、断裂韧性等，由于进行地质甜点和工程甜点评价时涉及参数众多，因此评价时进行有效的权重评估对最终可压性模型结果极为重要。
考虑综合地质甜点和工程甜点的可压性模型需要重要考虑相关数据是否可以在同一平台上进行计算和调试，其次如何利用井震综合信息，改善输入气藏参数、天然裂缝和岩石力学参数三维空间数据质量，提升井间预测性，实现从单纯模拟到半预测的改进，如何构建气藏开发和地质力学流固耦合的有限元地应力模型，施加载荷和相关边界条件，并利用相关算法实现高精度和计算效率，如何实现气藏数值模拟器和地质力学模拟器之间的网格匹配以及数据交互是目前动态气藏参数、岩石力学和地应力场刻画中常见的系列问题，也决定着最终可压性模型的建立效果。
静态权重和动态权重确定的方法较多，静态动态法主要包括统计平均法、变异系数法和层次分析法等，一般需要根据经验值或者某种机制来决定,更多的属于固有属性。动态权重则考虑了时间效应，通常需要根据实际情况进行建模，动态权重的设定需要考虑两方面的影响，一是各个权重本身对结果评价重要性的影响；二是权重随着条件和环境变化一直更新，最终会形成不同时刻条件下的新权重，该权重融合先期的历史经验和实际的事件发展动态，因此会更好体现实时评判结果。目前多数的可压性模型多从力学角度出发评估储层裂缝扩展能力，忽视了地质甜点对可压性效果的影响，造成工程人员无法正确的评估地层有效开采价值。为此，有的学者提出采用双甜点技术进行页岩储层可压性综合评价，但所涉及的参数也是多基于气藏建模时的初始静态参数。由于页岩气在压裂开发之后，相关地质参数和气藏参数都会随着开发的进行发生改变，因此利用气藏开发初期的参数进行后续页岩气井可压性评估难以满足实际工程的需要。动态权重模型克服了传统多指标评判中采用等权重或定权重的缺点，可更为科学、准确地预测全寿命周期三维可压性评估结果提供支持。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种全寿命周期页岩气储层双甜点可压性评估方法，有效的考虑到气藏参数、岩石力学参数和地应力参数的时间尺度效应，并提出考虑双甜点特征的可压性模型以为目标区块开展重复压裂或者加密井压裂设计方案，以及提高采气率提供理论和技术支持。
本发明提到的一种全寿命周期页岩气储层双甜点可压性评估方法，其技术方案是包括以下过程：
(1)井震结合开展三维地质建模；(2)基于相控技术进行气藏属性建模，并利用多元回归方法获取储层含气量；(3)利用岩心观察、地震属性、成像测井和地质统计多源信息资料开展三维天然裂缝建模；(4)利用井震数据进行三维岩石力学场建模，并利用单井计算力学参数进行约束；(5)开展静态三维地应力场数值模拟，并以单井地应力计算结果和室内地应力实验结果作为质量控制；(6)开展气藏数值模拟，并同时展开历史拟合，获取不同开采时间条件下的气藏压力参数和含气量参数分布规律；(7)通过室内岩石力学实验获取孔隙压力场变化条件的力学参数和渗透率变化规律，并回归得到不同孔隙压力条件的力学参数变化和不同有效应力条件下储层渗透率反演公式；(8)将气藏压力数据导致地质模型，利用不同开采时间的孔隙压力场作为初始条件，并将回归得到力学参数变化和气藏参数变化方程导入到模拟中，开展三维动态岩石力学和气藏参数的模拟，得到不同开采时间下的气藏参数和岩石力学参数；(9)再次展开三维地应力场模拟，得到不同开采时间条件下的地应力参数；(10)在剩余含气量分布规律的基础上，利用不同开采时间条件下的气藏模拟参数、岩石力学模拟参数和地应力模拟参数构建双甜点可压性模型展开可压性评估。
本发明提到的全寿命周期页岩气储层双甜点可压性评估方法，包括以下详细步骤：
(1)结合“井-震”信息建立准确的区块构造模型，开展三维地质建模；
(2)基于建立的页岩气藏构造模型，运用测井解释、地震数据进行岩性描述，并结合相控技术进行地质属性建模；
(3)收集研究区野外露头、单井岩心观察及前期地质统计研究成果，以及近井区域的成像测井资料，开展天然裂缝建模，并利用分形理论，构建近井区域多尺度裂缝密度分布方程，最后利用蒙特卡洛方法进行远场区域天然裂缝随机建模，实现整个研究区的天然裂缝刻画；
(4)开展三维岩石力学参数建模，其主要步骤是利用岩石力学参数计算方程进行单井岩石力学参数计算，利用叠前地震数据展开横纵波和密度关键参数计算，得的井间数据，利用井间数据趋势并结合单井数据形成三维岩石力学场，同时利用单井岩石力学计算数据来进行质量和分辨率控制，以证实三维岩石力学模型结果的合理性；最后，通过导入天然裂缝模型再次开展三维岩石力学反演，得到考虑天然裂缝强度弱化的三维岩石力学模型；
(5)开展静态地应力场计算，主要包括以下步骤，首先将地质和气藏模型属性和几何特征导入至地应力数值模拟有限元计算平台，确定选取相关优化算法，利用逐步迭代逼近方法进行三维应力场模拟，同时利用一维应力与三维应力在井上的对应误差进行参数修正，以证实三维地应力场模型结果的合理性；
(6)开展水力压裂三维数值模拟，得到水力压裂裂缝网络扩展的实际裂缝形态，并运用微地震检测，井下压力施工曲线对三维数值模拟形态进行校正和更新；
(7)将水力压裂获取的裂缝面片导入至气藏数值模拟器中，利用裂缝面片宽度，运用渗透率更新公式对裂缝渗透率和导流能力关键参数进行计算，并将该参数导入至三维气藏模型中开展气藏开采数值模拟，获取在不同开发阶段的气藏地层压力参数实时属性数据，同时得到不同开发节点的含气量分布情况；
(8)对不同目的层进行取芯加工，同步开展不同压力条件下的渗透率变化实验和岩石力学实验，分别并回归得到不同孔隙压力条件的力学参数变化和不同有效应力条件下储层渗透率反演计算公式；
(9)运用该计算公式并结合地层实际有效应力对渗透率场和岩石力学场进行实时更新；
(10)同时将得到压力场导入至有限元数值模拟软件中开展流固耦合数值模拟，得到不同压力场对应条件下的实时地应力场动态资料，之后再更新后三维气藏模型和三维岩石力学模型的基础上再次开展四维地应力场模拟；
(11)收集不同开发时间下的关键气藏参数，主要包括含气量、孔隙度，渗透率属性，关键岩石力学参数如：杨氏模量、泊松比、抗拉强度、断裂韧性属性，关键地应力参数，如最大和最小水平主应力的大小和方向，之后提取沿垂直井和水平井井身轨迹方向的相关属性数据，运用组合权重方法进行可压性建模并进行页岩气藏双甜点可压性评估，同时分析综合可压性模型结果和实测微地震、实际产量的关联性，用以二次校正权重系数，运用动态权重理论构建页岩气藏动态双甜点可压性评估。
本发明提到的全寿命周期页岩气储层双甜点可压性评估方法，包括以下进一步详细的步骤：
(1)结合钻井资料和对比数据，以及“井-震”信息建立准确的区块构造模型和小层发育模型，开展区域和平台的精细小层划分，形成构造框架模型；同时，引入确定性信息对比分层数据，主要包括岩心、测井、地震相关的解释资料，同时利用水平井横向展布数据对井间数据进行修正和校核；
(2)基于建立的页岩气藏构造模型，运用测井解释、地震数据进行岩性描述，并结合相控技术进行地质属性建模，同时利用横向和纵向的岩性趋势将作为约束条件控制井间岩性随机模拟结果，实现井间预测三维方向比例与规律相一致；具体的气藏属性参数应当包括而不局限：泥质含量、硅质含量、碳质含量、总有机碳含量、干酪根含量、热成熟度、总孔隙度、含气孔隙度、含气饱和度、游离气含量、吸附气含量、基质孔隙度、裂缝孔隙度、孔隙结构、渗透率、孔隙压力和优质储层厚度；
(3)收集研究区野外露头、单井岩心观察及前期地质统计研究成果，以及近井区域的成像测井资料，综合地震自动断裂提取地震资料，并通过收集研究工区漏失相关数据进行天然裂缝的初步认识；将整个天然裂缝分为大尺度断层和小尺度弥散裂缝，对于大尺度断层级别裂缝应当首先建立，这里主要采用通过地震资料解释以及对地震属性进行识别；对于小尺度弥散裂缝，则主要采用近远场逐步升级方法进行整个天然裂缝场的描述；首先展开近井筒区域的天然裂缝建模，主要通过成像测井资料获得裂缝长度、走向、倾角特征，之后利用分形理论方法构建远场区域裂缝密度发育方程，最后利用蒙特卡洛方法进行远场区域的天然裂缝随机建模，实现整个研究区的天然裂缝刻画；同时，采用聚类分析法对天然裂缝随机面片进行群组划分和归类，定位重点天然裂缝富集区；
(4)开展三维岩石力学参数建模，其主要步骤是利用岩石力学参数计算方程进行单井岩石力学参数计算，利用叠前地震数据展开横纵波和密度关键参数计算，得的井间数据，利用井间数据趋势并结合单井数据形成三维岩石力学场，同时利用单井岩石力学计算数据来进行质量和分辨率控制，以证实三维岩石力学模型结果的合理性；
(5)将天然裂缝属性模型导入岩石力学模型，得到考虑天然裂缝强度弱化的三维岩石力学模型，其中运用Oda提出的裂缝刚度比方法对三维力学模型中的裂缝富集区进行力学参数校正；
(6)利用单井声波-电阻率和密度测井数据开展页岩孔隙压力预测，优选伊顿法、Bowers有效应力法作为计算方法，并利用现场钻井或者测井实测数据进行约束，其中如果钻井过程中未出现井喷、井涌和明显单根气的描述，因此钻井泥浆密度可作为地层压力系数的上限；试井中求取的地层静压力，如果井筒内与地层流体达到平衡，可以获得地层压力，如果平衡时间不足，得到的静压力可以作为地层压力的下限，特别是在低渗透地层；综合钻井和试井数据，可以确定目的层的孔隙压力值最大和最小范围区间，从而为孔隙压力计算结果进行约束；
(7)开展静态地应力场计算，主要包括以下步骤，首先将综合地震构造趋势面和天然裂缝发育场几何特征导入至有限元模型，然后利用网格交互算法，再将地质和气藏模型属性导入至地应力数值模拟有限元计算平台，确定选取相关优化算法，利用逐步迭代逼近方法进行三维应力场模拟，同时利用一维应力与三维应力在井上的对应误差进行参数修正，以证实三维地应力场模型结果的合理性；
(8)通过从地表至目的层的全时窗叠前三维地震反演获得了完整的密度数据体实现目的层上覆压力、孔隙压力、水平应力的精准预测；
(9)运用水力压裂数值模拟器开展三维水力压裂数值模拟，得到裂缝扩展的实际裂缝形态，并运用微地震检测，井下压力施工曲线对三维数值模拟形态进行校正和更新；利用三维地质模型开展气藏数值模拟，获取在不同开发阶段的气藏地层压力参数属性数据，同时得到不同开发阶段的含气量分布情况；
(10)对不同目的层进行取芯加工，同步开展不同压力条件下的渗透率变化实验和岩石力学实验，分别并回归得到不同孔隙压力条件的力学参数变化和不同有效应力条件下储层渗透率反演计算公式；利用回归反演计算公式，并将其导入至气藏模型中进行气藏渗透率参数的更新和校正；
(11)再次，运用不同有效应力条件下的渗透率和岩石力学参数方程对三维气藏模型和三维岩石力学模型进行更新；其中，采用Oda方法进行裂缝周围应变场和应力场更新，采用Barton-Bandis非线性破坏准则确定剪切刚度大小；
(12)同时将得到压力场导入至有限元数值模拟软件中开展流固耦合数值模拟，得到不同压力场对应条件下的实时地应力场动态资料，之后再更新后三维气藏模型和三维岩石力学模型的基础上再次开展四维地应力场模拟；
(13)收集不同开发时间下的关键气藏参数，主要包括孔隙度，渗透率属性，关键岩石力学参数如，杨氏模量、泊松比、抗拉强度、断裂韧性属性，关键地应力参数，如最大和最小水平主应力的大小和方向，之后建立考虑上述参数的综合可压性模型进行可压性评估；提取沿垂直井和水平井井身轨迹方向的相关属性数据，运用组合权重方法进行可压性建模并进行页岩气藏双甜点可压性评估，同时分析综合可压性模型结果和实测微地震、实际产量的关联性，用以二次校正权重系数，运用动态权重理论构建页岩气藏动态双甜点可压性评估。
与现有技术相比，本发明的有益效果具体如下：
(1)与过往的基于地质力学参数或基于气藏参数的工程甜点和地质甜点评价技术相比，本发明基于地质工程一体化思路，通过网格交互技术实现多参数同平台的属性交互，进行动态气藏数值模拟、岩石力学参数数值，地应力场数值模拟，可以实现动态可压性参数的准确计算，极大的方便了后续三维可压性评估模型参数提取；
(2)与过往较多的页岩气藏二维可压性评价技术相比，本发明旨在创造一种三维可压性评价技术，且评估区域不仅局限于井周并且有效扩展到井间区域，从而可以实现研究工区内不同位置可压性的有效判断；
(3)与过往基于静态气藏参数和地质力学参数模型的静态可压性评价模型相比，本发明首次提出采用乘权重法动态权重技术进行权重参数实时更新，并在此基础上运用页岩气藏双甜点可压性评估技术可以实现目标区块全寿命周期开发过程中的可压性综合判断，可为后续指导重复压裂、加密井压裂等技术提供重要技术支撑。
附图说明
图1是本发明全寿命周期双甜点可压性建模方法的整体流程示意图；
图2是本发明方法不同时刻的含气量变化示意图；
图3是本发明方法不同时刻的孔隙压力场结果对比示意图；
图4是本发明方法不同时刻的地应力场结果对比示意图；
图5是原始状态下静态双甜点可压指数和平均产气量关系图；
图6是生产12个月后静态双甜点可压指数和平均产气量关系图；
图7是生产12个月后全寿命周期双甜点可压指数和平均产气量关系图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，本发明提到的全寿命周期页岩气储层双甜点可压性评估方法，包括以下步骤：
(1)结合钻井资料和对比数据，以及“井-震”信息建立准确的区块构造模型和小层发育模型，开展区域和平台的精细小层划分，形成构造框架模型；同时，引入确定性信息对比分层数据，主要包括岩心、测井、地震相关的解释资料，同时利用水平井横向展布数据对井间数据进行修正和校核。
(2)基于建立的页岩气藏构造模型，运用测井解释、地震等数据进行岩性描述，并结合相控技术进行地质属性建模，同时利用横向和纵向的岩性趋势将作为约束条件控制井间岩性随机模拟结果，实现井间预测三维方向比例与规律相一致。具体的气藏属性参数应当包括而不局限：泥质含量、硅质含量、碳质含量、总有机碳含量、干酪根含量、热成熟度、总孔隙度、含气孔隙度、含气饱和度、游离气含量、吸附气含量、基质孔隙度、裂缝孔隙度、孔隙结构、渗透率、孔隙压力和优质储层厚度等。考虑页岩渗透率难以测试，且通常与测井孔隙度关系不明显，无论采用室内试验或测井解释方法无法得到真实渗透率数据。因此直接运用DST测试数据作为标准，构建渗透率模型进行单井不同层位的渗透率计算，同时结合前述相控属性建模思路，建立渗透率模型。为了进一步降低地质模型的不确定性，主要操作步骤包括：1.统计测井解释各属性值的频率分布、均值、方差关系等，并重点分析页岩储盖层各属性分布范围及频率分布形态，确定其空间分布格局以及相关关系。对于如含气量等参数，则可以利用区块收集资料；2.利用室内试验回归方程或者深度学习等方法进行含气量回归，建立含气量参数与储层埋深、密度、岩性的相互关系。
(3)收集研究区野外露头、单井岩心观察及前期地质统计研究成果，以及近井区域的成像测井资料，综合地震自动断裂提取地震资料，并通过收集研究工区漏失等相关数据进行天然裂缝的初步认识。将整个天然裂缝分为大尺度断层和小尺度弥散裂缝，对于大尺度断层级别裂缝应当首先建立，这里主要采用通过地震资料解释以及对地震属性进行识别。对于小尺度弥散裂缝，则主要采用近远场逐步升级方法进行整个天然裂缝场的描述，建立基于椭圆Fisher分布的天然裂缝分布模型。具体包括以下几个步骤：1.导入裂缝数据；2.累积裂缝密度分析；3.裂缝方位分析；4.裂缝密度分析；5.裂缝建模。最后，采用聚类分析法对天然裂缝随机面片进行群组划分和归类，定位重点天然裂缝富集区。
(4)利用叠前地震数据计算三维密度体和弹性参数。主要步骤包括：1.整理和收集地震道集资料，开展优化处理、叠前合成记录制作及分角度叠加数据体的子波提取；2.以地震解释层位横向约束测井曲线，采用插值方法并结合地震速度构建低频模型；3.将分角度叠加数据体及子波、低频模型作为数据输入，并进行变量约束，反演得到纵横波阻抗、密度等参数，运用相关弹性公式进行力学参数计算，得到三维岩石力学参数体，同时利用单井岩石力学计算数据来进行质量和分辨率控制，以证实三维岩石力学模型结果的合理性。具体计算公式如下：
Figure BDA0003272588260000071
Figure BDA0003272588260000072
式中：R为反射系数；θ为入射角；vP为纵波速度；vs为横波速度；k为
Figure BDA0003272588260000073
E为杨氏模量；σ为泊松比；ρ为密度。
(5)将天然裂缝属性模型导入岩石力学模型，得到考虑天然裂缝强度弱化的三维岩石力学模型，其中运用Oda提出的裂缝刚度比方法对三维力学模型中的裂缝富集区进行力学参数校正。基于Oda理论的相关裂缝刚度计算模型如下所示：
Figure BDA0003272588260000074
式中：R为裂缝刚度比，Ks为裂缝剪切刚度，Kn为裂缝法向刚度。
运用Barton-Bandis非线性破坏准则进行剪切刚度计算：
Figure BDA0003272588260000075
式中：R为裂缝刚度比，无因次；Kn为裂缝法向刚度，MPa；Ks为裂缝剪切刚度，MPa；σn为裂缝面正应力，MPa；r为裂缝尺寸，JRC为粗糙度，无因次；JCS为抗压强度，MPa；
Figure BDA0003272588260000076
为摩擦角，°。
(6)利用单井声波-电阻率和密度测井数据开展页岩孔隙压力预测，优选伊顿法、Bowers有效应力法等作为计算方法，进行单井页岩气储层孔隙压力预测，方法的具体流程包括：1、开展室内试验，分析不同含气页岩在不同有效应力条件下的声波变化规律；2、分析含气量区域和非含气量区域的声波测井曲线差异，开展声波参数校正，得到不受含气层条件下的综合测井曲线。3、运用伊顿或者Bowers有效应力法开展单井孔隙压力预测，并同时利用断层稳定性特征、小压数据以及钻井漏失等数据对孔隙压力数据进行质量控制和约束。
(7)开展静态地应力场计算，主要包括以下步骤：1.开展单井一维应力场计算。单井测井地应力计算模型如下所示：
Figure BDA0003272588260000077
式中，σH，σh分别为最大和最小水平主应力，MPa；μ为岩石泊松比，无因次，E为岩石杨氏模量，MPa，β1，β2分别为最大和最小水平主应力方向的构造应力系数，无因次；α为比奥特系数，无因次；Pp为地层孔隙压力，MPa。
对于水平井而言，则可以运用下属模型进行水平应力估算：
Figure BDA0003272588260000081
式中，σH，σh分别为最大和最小水平主应力，MPa；
一般而言，利用上述水平井地应力模型计算的结果为产层区的下限值，因此在此基础上还需要进一步结合实测深度数据对上述模型进行修正。
2.将综合地震构造趋势面和天然裂缝发育场几何特征导入至有限元模型，然后利用网格交互算法，再将地质和气藏模型属性导入至地应力数值模拟有限元计算平台；3.通过从地表至目的层的全时窗叠前三维地震反演获得了完整的密度数据体实现目的层上覆压力、孔隙压力、水平应力的精准预测。两向水平应力的相关计算公式如下所示：
Figure BDA0003272588260000082
Figure BDA0003272588260000083
式中，E为杨氏模量，MPa；v为泊松比，无因次；ZN为法向柔度，无因次；σZ为垂向应力，MPa，可以通过地震数据或者测井资料计算得到。
4.网格调整和优选。在考虑输入/输出数据分辨率前提下，确定三维地应力有限元网格系统，网格规模控制在千万级别。有限元网格应当尽量规则，并利用空间搜寻算法对扭曲、拉长的网格进行校正和删除。同时，利用粗化网格算法对重点区间进行局部加密以及非研究区进行网格稀疏处理，以保证精度和求解速度。
5.确定选取相关优化算法，利用逐步迭代逼近方法进行三维应力场模拟，同时利用一维应力与三维应力在井上的对应误差进行参数修正，以证实三维地应力场模型结果的合理性。在确定地应力反演工区以及参演参数后，构造地应力反演的目标函数如下式所示:
minΦ(x)＝(σr-σt)T(σr-σt) (9)
式中，σr，σt分别为实测地应力值和数值模拟地应力值，MPa；
在求解取得上述方程最优化值，存在产生方程系数矩阵病态的可性，且有时会出现假收敛和不收敛等问题，因此优选改进粒子群等算法进行迭代收敛计算。
三维有限元地应力反演具体步骤包括：1、挑选模拟地应力实测点，对异常点进行删除和修正；2、选定目标函数，运用最优化算法对参数进行调整；3、用三维有限元计算地应力值，并与实测点值进行比较；4、自动调整参数，直到达到迭代精度或者迭代次数为止，从而获取最优边界载荷参数；5、用边界载荷参数进行地应力计算，得到真实三维地应力场。
(8)开展水力压裂三维数值模拟，得到水力压裂裂缝网络扩展的实际裂缝形态，并运用微地震检测，井下压力施工曲线等对三维数值模拟形态进行校正和更新。在计算水力裂缝渗透率时假设裂缝中的流动为平板层流而且符合立方定律，由此可以得到不同开度下裂缝面片渗透率的计算公式：
Figure BDA0003272588260000091
式中：KΩ为裂缝片内面积为Ω的多边形的渗透率，10-3μm2；K0为裂缝根部的渗透率，10-3μm2；w0为裂缝根部的开度，m；w(x)为裂缝在点x的开度，m；x为裂缝内部节点坐标，m；Ω为裂缝片面积，m2。
(9)将实际裂缝几何形态和属性参数再次导入至地质和气藏模型，结合裂缝实际形态利用三维地质和气藏模型开展气藏数值模拟，获取在不同开发阶段的气藏地层压力参数等属性数据，同时得到不同开发阶段的含气量分布情况。
(10)对不同目的层进行取芯加工，同步开展不同压力条件下的渗透率变化实验和岩石力学实验，分别并回归得到不同孔隙压力条件的力学参数变化和不同有效应力条件下储层渗透率反演计算公式。
(11)运用不同有效应力条件下的渗透率和岩石力学参数方程对三维气藏模型和三维岩石力学模型进行更新，得到不同时刻条件的更新渗透率和岩石力学参数。
(12)基于流固耦合理论，之后再更新后三维气藏模型和三维岩石力学模型的基础上再次开展四维地应力场模拟。
(13)收集不同开发时间下的关键气藏参数并结合区块实际特征进行地质和工程甜点参数选择，在双甜点可压性模型中，地质甜点选择的参数主要包括渗透率和含气量，关键工程甜点参数主要为杨氏模量、泊松比、抗拉强度、两向水平主应力差等，之后建立考虑上述参数的双甜点可压性模型进行可压性评估，如下式所示：
Figure BDA0003272588260000092
式中，FI是双甜点综合可压性指数，无因次；Ma(t)、Mb(t)、Mc(t)、Md(t)、Me(t)、Mf(t)分别对应着不同时刻下渗透率、含气量、杨氏模量、泊松比、抗拉强度、两向水平主应力差的归一可压指数，Wi是归一化后，各种特征参数反映不同可压性参数(W1(t)、W2(t)、W3(t)、W4(t)、W5(t)、W6(t)分别对应着不同时刻下渗透率、含气量、杨氏模量、泊松比、抗拉强度、两向水平主应力差)的动态权重系数，利用综合可压裂系数将储层的压裂等级进行划分，认为综合可压裂系数在0.33以下为低等可压级别，而可压裂指数在0.33～0.66之间则地层属于中等可压级别，如果可压裂指数在0.66～1之间，则地层属于高可压裂级别。对于地质甜点和工程甜点参数，需要进行归一化处理，主要目的是为了消除量纲的影响。这里，渗透率和含气量属性、杨氏模量为正向归一化参数，即该值越大，可压性效果越好，而泊松比、抗拉强度、最大和最小两向水平主应力差为逆向归一化参数，即该值越小，可压性效果越好。
(14)在动态双甜点可压性判断中，考虑权重因子的如下所示：
Figure BDA0003272588260000093
式中，w(0)i指第i个指标的双甜点可压性标准权重；wi指第i个双甜点可压性指标的普适标准权重；s(0)i指静态可压性模型给出的第i个指标的初次评分值；n为指标的个数。由于油藏参数、岩石力学参数以及地应力参数都会随着页岩气藏开发发生动态变化，因而其权重也会在原始可压性标准权重的基础上更新，更新的方法主要采用乘权重法，权重乘子的计算公式为：
Figure BDA0003272588260000101
式中：
Figure BDA0003272588260000102
指第i个指标第j次更新的权重乘子；s(t)i是第i个指标第t次更新的评分值；j是动态权重更新次数。
Figure BDA0003272588260000103
式中：w(t)i指第i项指标第j次更新后的动态权重。
实施例2，本发明提到的全寿命周期页岩气储层双甜点可压性评估方法，包括以下步骤：
(1)结合钻井资料和对比数据，以及“井-震”信息建立准确的区块构造模型和小层发育模型，开展区域和平台的精细小层划分，形成构造框架模型；同时，引入确定性信息对比分层数据，主要包括岩心、测井、地震相关的解释资料，同时利用水平井横向展布数据对井间数据进行修正和校核。
(2)基于建立的页岩气藏构造模型，运用测井解释、地震等数据进行岩性描述，并结合相控技术进行地质属性建模，同时利用横向和纵向的岩性趋势将作为约束条件控制井间岩性随机模拟结果，实现井间预测三维方向比例与规律相一致。具体的气藏属性参数应当包括而不局限：泥质含量、硅质含量、碳质含量、总有机碳含量、干酪根含量、热成熟度、总孔隙度、含气孔隙度、含气饱和度、游离气含量、吸附气含量、基质孔隙度、裂缝孔隙度、孔隙结构、渗透率、孔隙压力和优质储层厚度等。考虑页岩渗透率难以测试，且通常与测井孔隙度关系不明显，无论采用室内试验或测井解释方法无法得到真实渗透率数据。因此直接运用DST测试数据作为标准，构建渗透率模型进行单井不同层位的渗透率计算，同时结合前述相控属性建模思路，建立渗透率模型。为了进一步降低地质模型的不确定性，主要操作步骤包括：1.统计测井解释各属性值的频率分布、均值、方差关系等，并重点分析页岩储盖层各属性分布范围及频率分布形态，确定其空间分布格局以及相关关系。对于如含气量等参数，则可以利用区块收集资料；2.利用室内试验回归方程等方法进行含气量回归，建立含气量参数与储层埋深、密度、岩性的相互关系。
(3)收集研究区野外露头、单井岩心观察及前期地质统计研究成果，以及近井区域的成像测井资料，综合地震自动断裂提取地震资料，并通过收集研究工区漏失等相关数据进行天然裂缝的初步认识。将整个天然裂缝分为大尺度断层和小尺度弥散裂缝，对于大尺度断层级别裂缝应当首先建立，这里主要采用通过地震资料解释以及对地震属性进行识别。对于小尺度弥散裂缝，则主要采用近远场逐步升级方法进行整个天然裂缝场的描述，建立基于椭圆Fisher分布的天然裂缝分布模型。具体包括以下几个步骤：1.导入裂缝数据；2.累积裂缝密度分析；3.裂缝方位分析；4.裂缝密度分析；5.裂缝建模。最后，采用聚类分析法对天然裂缝随机面片进行群组划分和归类，定位重点天然裂缝富集区。
(4)利用叠前地震数据计算三维密度体和弹性参数。主要步骤包括：1.整理和收集地震道集资料，开展优化处理、叠前合成记录制作及分角度叠加数据体的子波提取；2.以地震解释层位横向约束测井曲线，采用插值方法并结合地震速度构建低频模型；3.将分角度叠加数据体及子波、低频模型作为数据输入，并进行变量约束，反演得到纵横波阻抗、密度等参数，运用相关弹性公式进行力学参数计算，得到三维岩石力学参数体，同时利用单井岩石力学计算数据来进行质量和分辨率控制，以证实三维岩石力学模型结果的合理性。具体计算公式如下：
Figure BDA0003272588260000111
Figure BDA0003272588260000112
式中：R为反射系数；θ为入射角；vP为纵波速度；vs为横波速度；k为
Figure BDA0003272588260000113
E为杨氏模量；σ为泊松比；ρ为密度。
(5)将天然裂缝属性模型导入岩石力学模型，得到考虑天然裂缝强度弱化的三维岩石力学模型，其中运用Oda提出的裂缝刚度比方法对三维力学模型中的裂缝富集区进行力学参数校正。基于Oda理论的相关裂缝刚度计算模型如下所示：
Figure BDA0003272588260000114
式中：R为裂缝刚度比，Ks为裂缝剪切刚度，Kn为裂缝法向刚度。
运用Barton-Bandis非线性破坏准则进行剪切刚度计算：
Figure BDA0003272588260000115
式中：R为裂缝刚度比，无因次；Kn为裂缝法向刚度，MPa；Ks为裂缝剪切刚度，MPa；σn为裂缝面正应力，MPa；r为裂缝尺寸，JRC为粗糙度，无因次；JCS为抗压强度，MPa；
Figure BDA0003272588260000116
为摩擦角，°。
(6)利用单井声波-电阻率和密度测井数据开展页岩孔隙压力预测，优选伊顿法、Bowers有效应力法等作为计算方法，进行单井页岩气储层孔隙压力预测，方法的具体流程包括：1、开展室内试验，分析不同含气页岩在不同有效应力条件下的声波变化规律；2、分析含气量区域和非含气量区域的声波测井曲线差异，开展声波参数校正，得到不受含气层条件下的综合测井曲线。3、运用伊顿或者Bowers有效应力法开展单井孔隙压力预测，并同时利用断层稳定性特征、小压数据以及钻井漏失等数据对孔隙压力数据进行质量控制和约束。
(7)考虑页岩层理对力学性质的影响，则可以基于考虑横观各向同性的力学模型进行静态地应力场计算，主要包括以下步骤：1.开展单井一维应力场计算。考虑横观各向同性的单井测井地应力计算模型如下所示：
Figure BDA0003272588260000121
式中，σH，σh分别为最大和最小水平主应力，MPa；μ为岩石泊松比，无因次，Ev和Eh分别为垂直和水平方向的岩石静态杨氏模量，MPa，vv和vh分别为垂直和水平方向的岩石泊松比，无因次，β1，β2分别为最大和最小水平主应力方向的构造应力系数，无因次；α为比奥特系数，无因次；Pp为地层孔隙压力，MPa。
对于水平井而言，则可以运用下属模型进行水平应力估算：
Figure BDA0003272588260000122
式中，σH，σh分别为最大和最小水平主应力，MPa；
一般而言，利用上述水平井地应力模型计算的结果为产层区的下限值，因此在此基础上还需要进一步结合实测深度数据对上述模型进行修正。
2.将综合地震构造趋势面和天然裂缝发育场几何特征导入至有限元模型，然后利用网格交互算法，再将地质和气藏模型属性导入至地应力数值模拟有限元计算平台；3.通过从地表至目的层的全时窗叠前三维地震反演获得了完整的密度数据体实现目的层上覆压力、孔隙压力、水平应力的精准预测。两向水平应力的相关计算公式如下所示：
Figure BDA0003272588260000123
Figure BDA0003272588260000124
式中，E为杨氏模量，MPa；v为泊松比，无因次；ZN为法向柔度，无因次；σZ为垂向应力，MPa，可以通过地震数据或者测井资料计算得到。
4.网格调整和优选。在考虑输入/输出数据分辨率前提下，确定三维地应力有限元网格系统，网格规模控制在千万级别。有限元网格应当尽量规则，并利用空间搜寻算法对扭曲、拉长的网格进行校正和删除。同时，利用粗化网格算法对重点区间进行局部加密以及非研究区进行网格稀疏处理，以保证精度和求解速度。
5.确定选取相关优化算法，利用逐步迭代逼近方法进行三维应力场模拟，同时利用一维应力与三维应力在井上的对应误差进行参数修正，以证实三维地应力场模型结果的合理性。在确定地应力反演工区以及参演参数后，构造地应力反演的目标函数如下式所示:
minΦ(x)＝(σr-σt)T(σr-σt) (9)
式中，σr，σt分别为实测地应力值和数值模拟地应力值，MPa；
在求解取得上述方程最优化值，存在产生方程系数矩阵病态的可性，且有时会出现假收敛和不收敛等问题，因此优选改进粒子群等算法进行迭代收敛计算。
三维有限元地应力反演具体步骤包括：1、挑选模拟地应力实测点，对异常点进行删除和修正；2、选定目标函数，运用最优化算法对参数进行调整；3、用三维有限元计算地应力值，并与实测点值进行比较；4、自动调整参数，直到达到迭代精度或者迭代次数为止，从而获取最优边界载荷参数；5、用边界载荷参数进行地应力计算，得到真实三维地应力场。
(8)开展水力压裂三维数值模拟，得到水力压裂裂缝网络扩展的实际裂缝形态，并运用微地震检测，井下压力施工曲线等对三维数值模拟形态进行校正和更新。在计算水力裂缝渗透率时假设裂缝中的流动为平板层流而且符合立方定律，由此可以得到不同开度下裂缝面片渗透率的计算公式：
Figure BDA0003272588260000131
式中：KΩ为裂缝片内面积为Ω的多边形的渗透率，10-3μm2；K0为裂缝根部的渗透率，10-3μm2；w0为裂缝根部的开度，m；w(x)为裂缝在点x的开度，m；x为裂缝内部节点坐标，m；Ω为裂缝片面积，m2。
(9)将实际裂缝几何形态和属性参数再次导入至地质和气藏模型，结合裂缝实际形态利用三维地质和气藏模型开展气藏数值模拟，获取在不同开发阶段的气藏地层压力参数等属性数据，同时得到不同开发阶段的含气量分布情况。
(10)对不同目的层进行取芯加工，同步开展不同压力条件下的渗透率变化实验和岩石力学实验，分别并回归得到不同孔隙压力条件的力学参数变化和不同有效应力条件下储层渗透率反演计算公式。
(11)运用不同有效应力条件下的渗透率和岩石力学参数方程对三维气藏模型和三维岩石力学模型进行更新，得到不同时刻条件的更新渗透率和岩石力学参数。
(12)基于流固耦合理论，之后再更新后三维气藏模型和三维岩石力学模型的基础上再次开展四维地应力场模拟。
(13)收集不同开发时间下的关键气藏参数并结合区块实际特征进行地质和工程甜点参数选择，在双甜点可压性模型中，地质甜点选择的参数主要包括渗透率和含气量，关键工程甜点参数主要为杨氏模量、泊松比、抗拉强度、两向水平主应力差等，之后建立考虑上述参数的双甜点可压性模型进行可压性评估，如下式所示：
Figure BDA0003272588260000132
式中，FI是双甜点综合可压性指数，无因次；Ma(t)、Mb(t)、Mc(t)、Md(t)、Me(t)、Mf(t)分别对应着不同时刻下渗透率、含气量、杨氏模量、泊松比、抗拉强度、两向水平主应力差的归一可压指数，Wi是归一化后，各种特征参数反映不同可压性参数(W1(t)、W2(t)、W3(t)、W4(t)、W5(t)、W6(t)分别对应着不同时刻下渗透率、含气量、杨氏模量、泊松比、抗拉强度、两向水平主应力差)的动态权重系数，利用综合可压裂系数将储层的压裂等级进行划分，认为综合可压裂系数在0.33以下为低等可压级别，而可压裂指数在0.33～0.66之间则地层属于中等可压级别，如果可压裂指数在0.66～1之间，则地层属于高可压裂级别。对于地质甜点和工程甜点参数，需要进行归一化处理，主要目的是为了消除量纲的影响。这里，渗透率和含气量属性、杨氏模量为正向归一化参数，即该值越大，可压性效果越好，而泊松比、抗拉强度、最大和最小两向水平主应力差为逆向归一化参数，即该值越小，可压性效果越好。
(14)在动态双甜点可压性判断中，考虑权重因子的如下所示：
Figure BDA0003272588260000141
式中，w(0)i指第i个指标的双甜点可压性标准权重；wi指第i个双甜点可压性指标的普适标准权重；s(0)i指静态可压性模型给出的第i个指标的初次评分值；n为指标的个数。由于油藏参数、岩石力学参数以及地应力参数都会随着页岩气藏开发发生动态变化，因而其权重也会在原始可压性标准权重的基础上更新，更新的方法主要采用乘权重法，权重乘子的计算公式为：
Figure BDA0003272588260000142
式中：
Figure BDA0003272588260000143
指第i个指标第j次更新的权重乘子；s(t)i是第i个指标第t次更新的评分值；j是动态权重更新次数。
Figure BDA0003272588260000144
式中：w(t)i指第i项指标第j次更新后的动态权重。
实施例3，本发明提到的全寿命周期页岩气储层双甜点可压性评估方法，包括以下步骤：
(1)结合钻井资料和对比数据，以及“井-震”信息建立准确的区块构造模型和小层发育模型，开展区域和平台的精细小层划分，形成构造框架模型；同时，引入确定性信息对比分层数据，主要包括岩心、测井、地震相关的解释资料，同时利用水平井横向展布数据对井间数据进行修正和校核。
(2)基于建立的页岩气藏构造模型，运用测井解释、地震等数据进行岩性描述，并结合相控技术进行地质属性建模，同时利用横向和纵向的岩性趋势将作为约束条件控制井间岩性随机模拟结果，实现井间预测三维方向比例与规律相一致。具体的气藏属性参数应当包括而不局限：泥质含量、硅质含量、碳质含量、总有机碳含量、干酪根含量、热成熟度、总孔隙度、含气孔隙度、含气饱和度、游离气含量、吸附气含量、基质孔隙度、裂缝孔隙度、孔隙结构、渗透率、孔隙压力和优质储层厚度等。考虑页岩渗透率难以测试，且通常与测井孔隙度关系不明显，无论采用室内试验或测井解释方法无法得到真实渗透率数据。因此直接运用DST测试数据作为标准，构建渗透率模型进行单井不同层位的渗透率计算，同时结合前述相控属性建模思路，建立渗透率模型。为了进一步降低地质模型的不确定性，主要操作步骤包括：1.统计测井解释各属性值的频率分布、均值、方差关系等，并重点分析页岩储盖层各属性分布范围及频率分布形态，确定其空间分布格局以及相关关系。对于如含气量等参数，则可以利用区块收集资料；2.利用超限学习机等深度学习方法进行含气量回归。其具体步骤包括采用主成分分析法对选择影响含气量大小的相关属性进行分类和排序，其次建立相关的输入层、隐藏层和输出层单元节点个数，并采用最优化方法进行迭代训练优化，实现含气量的最终预测。
(3)收集研究区野外露头、单井岩心观察及前期地质统计研究成果，以及近井区域的成像测井资料，综合地震自动断裂提取地震资料，并通过收集研究工区漏失等相关数据进行天然裂缝的初步认识。将整个天然裂缝分为大尺度断层和小尺度弥散裂缝，对于大尺度断层级别裂缝应当首先建立，这里主要采用通过地震资料解释以及对地震属性进行识别。对于小尺度弥散裂缝，则主要采用近远场逐步升级方法进行整个天然裂缝场的描述，建立基于椭圆Fisher分布的天然裂缝分布模型。具体包括以下几个步骤：1.导入裂缝数据；2.累积裂缝密度分析；3.裂缝方位分析；4.裂缝密度分析；5.裂缝建模。最后，采用聚类分析法对天然裂缝随机面片进行群组划分和归类，定位重点天然裂缝富集区。
(4)利用叠前地震数据计算三维密度体和弹性参数。主要步骤包括：1.整理和收集地震道集资料，开展优化处理、叠前合成记录制作及分角度叠加数据体的子波提取；2.以地震解释层位横向约束测井曲线，采用插值方法并结合地震速度构建低频模型；3.将分角度叠加数据体及子波、低频模型作为数据输入，并进行变量约束，反演得到纵横波阻抗、密度等参数，运用相关弹性公式进行力学参数计算，得到三维岩石力学参数体，同时利用单井岩石力学计算数据来进行质量和分辨率控制，以证实三维岩石力学模型结果的合理性。具体计算公式如下：
Figure BDA0003272588260000151
Figure BDA0003272588260000152
式中：R为反射系数；θ为入射角；vP为纵波速度；vs为横波速度；k为
Figure BDA0003272588260000153
E为杨氏模量；σ为泊松比；ρ为密度。
(5)将天然裂缝属性模型导入岩石力学模型，得到考虑天然裂缝强度弱化的三维岩石力学模型，其中运用Oda提出的裂缝刚度比方法对三维力学模型中的裂缝富集区进行力学参数校正。基于Oda理论的相关裂缝刚度计算模型如下所示：
Figure BDA0003272588260000154
式中：R为裂缝刚度比，Ks为裂缝剪切刚度，Kn为裂缝法向刚度。
运用Barton-Bandis非线性破坏准则进行剪切刚度计算：
Figure BDA0003272588260000161
式中：R为裂缝刚度比，无因次；Kn为裂缝法向刚度，MPa；Ks为裂缝剪切刚度，MPa；σn为裂缝面正应力，MPa；r为裂缝尺寸，JRC为粗糙度，无因次；JCS为抗压强度，MPa；
Figure BDA0003272588260000162
为摩擦角，°。
(6)利用单井声波-电阻率和密度测井数据开展页岩孔隙压力预测，优选伊顿法、Bowers有效应力法等作为计算方法，进行单井页岩气储层孔隙压力预测，方法的具体流程包括：1、开展室内试验，分析不同含气页岩在不同有效应力条件下的声波变化规律；2、分析含气量区域和非含气量区域的声波测井曲线差异，开展声波参数校正，得到不受含气层条件下的综合测井曲线。3、运用伊顿或者Bowers有效应力法开展单井孔隙压力预测，并同时利用断层稳定性特征、小压数据以及钻井漏失等数据对孔隙压力数据进行质量控制和约束。
(7)开展静态地应力场计算，主要包括以下步骤：1.开展单井一维应力场计算。单井测井地应力计算模型如下所示：
Figure BDA0003272588260000163
式中，σH，σh分别为最大和最小水平主应力，MPa；μ为岩石泊松比，无因次，E为岩石杨氏模量，MPa，β1，β2分别为最大和最小水平主应力方向的构造应力系数，无因次；α为比奥特系数，无因次；Pp为地层孔隙压力，MPa。
对于水平井而言，则可以运用下属模型进行水平应力估算：
Figure BDA0003272588260000164
式中，σH，σh分别为最大和最小水平主应力，MPa；
一般而言，利用上述水平井地应力模型计算的结果为产层区的下限值，因此在此基础上还需要进一步结合实测深度数据对上述模型进行修正。
2.将综合地震构造趋势面和天然裂缝发育场几何特征导入至有限元模型，然后利用网格交互算法，再将地质和气藏模型属性导入至地应力数值模拟有限元计算平台；3.通过从地表至目的层的全时窗叠前三维地震反演获得了完整的密度数据体实现目的层上覆压力、孔隙压力、水平应力的精准预测。两向水平应力的相关计算公式如下所示：
Figure BDA0003272588260000165
Figure BDA0003272588260000171
式中，E为杨氏模量，MPa；v为泊松比，无因次；ZN为法向柔度，无因次；σZ为垂向应力，MPa，可以通过地震数据或者测井资料计算得到。
4.网格调整和优选。在考虑输入/输出数据分辨率前提下，确定三维地应力有限元网格系统，网格规模控制在千万级别。有限元网格应当尽量规则，并利用空间搜寻算法对扭曲、拉长的网格进行校正和删除。同时，利用粗化网格算法对重点区间进行局部加密以及非研究区进行网格稀疏处理，以保证精度和求解速度。
5.确定选取相关优化算法，利用逐步迭代逼近方法进行三维应力场模拟，同时利用一维应力与三维应力在井上的对应误差进行参数修正，以证实三维地应力场模型结果的合理性。在确定地应力反演工区以及参演参数后，构造地应力反演的目标函数如下式所示:
minΦ(x)＝(σr-σt)T(σr-σt) (9)
式中，σr，σt分别为实测地应力值和数值模拟地应力值，MPa；
在求解取得上述方程最优化值，存在产生方程系数矩阵病态的可性，且有时会出现假收敛和不收敛等问题，因此优选改进粒子群等算法进行迭代收敛计算。
三维有限元地应力反演具体步骤包括：1、挑选模拟地应力实测点，对异常点进行删除和修正；2、选定目标函数，运用最优化算法对参数进行调整；3、用三维有限元计算地应力值，并与实测点值进行比较；4、自动调整参数，直到达到迭代精度或者迭代次数为止，从而获取最优边界载荷参数；5、用边界载荷参数进行地应力计算，得到真实三维地应力场。
(8)开展水力压裂三维数值模拟，得到水力压裂裂缝网络扩展的实际裂缝形态，并运用微地震检测，井下压力施工曲线等对三维数值模拟形态进行校正和更新。在计算水力裂缝渗透率时假设裂缝中的流动为平板层流而且符合立方定律，由此可以得到不同开度下裂缝面片渗透率的计算公式：
Figure BDA0003272588260000172
式中：KΩ为裂缝片内面积为Ω的多边形的渗透率，10-3μm2；K0为裂缝根部的渗透率，10-3μm2；w0为裂缝根部的开度，m；w(x)为裂缝在点x的开度，m；x为裂缝内部节点坐标，m；Ω为裂缝片面积，m2。
(9)将实际裂缝几何形态和属性参数再次导入至地质和气藏模型，结合裂缝实际形态利用三维地质和气藏模型开展气藏数值模拟，获取在不同开发阶段的气藏地层压力参数等属性数据，同时得到不同开发阶段的含气量分布情况。
(10)对不同目的层进行取芯加工，同步开展不同压力条件下的渗透率变化实验和岩石力学实验，分别并回归得到不同孔隙压力条件的力学参数变化和不同有效应力条件下储层渗透率反演计算公式。
(11)运用不同有效应力条件下的渗透率和岩石力学参数方程对三维气藏模型和三维岩石力学模型进行更新，得到不同时刻条件的更新渗透率和岩石力学参数。
(12)基于流固耦合理论，之后再更新后三维气藏模型和三维岩石力学模型的基础上再次开展四维地应力场模拟。
(13)收集不同开发时间下的关键气藏参数并结合区块实际特征进行地质和工程甜点参数选择，在双甜点可压性模型中，地质甜点选择的参数主要包括渗透率和含气量，关键工程甜点参数主要为杨氏模量、泊松比、抗拉强度、两向水平主应力差等，之后建立考虑上述参数的双甜点可压性模型进行可压性评估，如下式所示：
Figure BDA0003272588260000181
式中，FI是双甜点综合可压性指数，无因次；Ma(t)、Mb(t)、Mc(t)、Md(t)、Me(t)、Mf(t)分别对应着不同时刻下渗透率、含气量、杨氏模量、泊松比、抗拉强度、两向水平主应力差的归一可压指数，Wi是归一化后，各种特征参数反映不同可压性参数(W1(t)、W2(t)、W3(t)、W4(t)、W5(t)、W6(t)分别对应着不同时刻下渗透率、含气量、杨氏模量、泊松比、抗拉强度、两向水平主应力差)的动态权重系数，利用综合可压裂系数将储层的压裂等级进行划分，认为综合可压裂系数在0.33以下为低等可压级别，而可压裂指数在0.33～0.66之间则地层属于中等可压级别，如果可压裂指数在0.66～1之间，则地层属于高可压裂级别。对于地质甜点和工程甜点参数，需要进行归一化处理，主要目的是为了消除量纲的影响。这里，渗透率和含气量属性、杨氏模量为正向归一化参数，即该值越大，可压性效果越好，而泊松比、抗拉强度、最大和最小两向水平主应力差为逆向归一化参数，即该值越小，可压性效果越好。
(14)在动态双甜点可压性判断中，考虑权重因子的如下所示：
Figure BDA0003272588260000182
式中，w(0)i指第i个指标的双甜点可压性标准权重；wi指第i个双甜点可压性指标的普适标准权重；s(0)i指静态可压性模型给出的第i个指标的初次评分值；n为指标的个数。由于油藏参数、岩石力学参数以及地应力参数都会随着页岩气藏开发发生动态变化，因而其权重也会在原始可压性标准权重的基础上更新，更新的方法主要采用乘权重法，权重乘子的计算公式为：
Figure BDA0003272588260000183
式中：
Figure BDA0003272588260000184
指第i个指标第j次更新的权重乘子；s(t)i是第i个指标第t次更新的评分值；j是动态权重更新次数。
Figure BDA0003272588260000185
式中：w(t)i指第i项指标第j次更新后的动态权重。
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的相应简单修改或等同变换，尽属于本发明要求保护的范围。

Claims (3)

1.一种全寿命周期页岩气储层双甜点可压性评估方法，其特征是包括以下过程：
（1）井震结合开展三维地质建模；（2）基于相控技术进行气藏属性建模，并利用多元回归方法获取储层含气量；（3）利用岩心观察、地震属性、成像测井和地质统计多源信息资料开展三维天然裂缝建模；（4）利用井震数据进行三维岩石力学场建模，并利用单井计算力学参数进行约束；（5）开展静态三维地应力场数值模拟，并以单井地应力计算结果和室内地应力实验结果作为质量控制；（6）开展气藏数值模拟，并同时展开历史拟合，获取不同开采时间条件下的气藏压力参数和含气量参数分布规律；（7）通过室内岩石力学实验获取孔隙压力场变化条件的力学参数和渗透率变化规律，并回归得到不同孔隙压力条件的力学参数变化和不同有效应力条件下储层渗透率反演公式；（8）将气藏压力数据导致地质模型，利用不同开采时间的孔隙压力场作为初始条件，并将回归得到力学参数变化和气藏参数变化方程导入到模拟中，开展三维动态岩石力学和气藏参数的模拟，得到不同开采时间下的气藏参数和岩石力学参数；（9）再次展开三维地应力场模拟，得到不同开采时间条件下的地应力参数；（10）在剩余含气量分布规律的基础上，利用不同开采时间条件下的气藏模拟参数、岩石力学模拟参数和地应力模拟参数构建双甜点可压性模型展开可压性评估。
2.根据权利要求1所述的全寿命周期页岩气储层双甜点可压性评估方法，其特征是包括以下详细步骤：
（1）结合“井-震”信息建立准确的区块构造模型，开展三维地质建模；
（2）基于建立的页岩气藏构造模型，运用测井解释、地震数据进行岩性描述，并结合相控技术进行地质属性建模；
（3）收集研究区野外露头、单井岩心观察及前期地质统计研究成果，以及近井区域的成像测井资料，开展天然裂缝建模，并利用分形理论，构建近井区域多尺度裂缝密度分布方程，最后利用蒙特卡洛方法进行远场区域天然裂缝随机建模，实现整个研究区的天然裂缝刻画；
（4）开展三维岩石力学参数建模，其主要步骤是利用岩石力学参数计算方程进行单井岩石力学参数计算，利用叠前地震数据展开横纵波和密度关键参数计算，得的井间数据，利用井间数据趋势并结合单井数据形成三维岩石力学场，同时利用单井岩石力学计算数据来进行质量和分辨率控制，以证实三维岩石力学模型结果的合理性；最后，通过导入天然裂缝模型再次开展三维岩石力学反演，得到考虑天然裂缝强度弱化的三维岩石力学模型；
（5）开展静态地应力场计算，主要包括以下步骤，首先将地质和气藏模型属性和几何特征导入至地应力数值模拟有限元计算平台，确定选取相关优化算法，利用逐步迭代逼近方法进行三维应力场模拟，同时利用一维应力与三维应力在井上的对应误差进行参数修正，以证实三维地应力场模型结果的合理性；
（6）开展水力压裂三维数值模拟，得到水力压裂裂缝网络扩展的实际裂缝形态，并运用微地震检测，井下压力施工曲线对三维数值模拟形态进行校正和更新；
（7）将水力压裂获取的裂缝面片导入至气藏数值模拟器中，利用裂缝面片宽度，运用渗透率更新公式对裂缝渗透率和导流能力关键参数进行计算，并将该参数导入至三维气藏模型中开展气藏开采数值模拟，获取在不同开发阶段的气藏地层压力参数实时属性数据，同时得到不同开发节点的含气量分布情况；
（8）对不同目的层进行取芯加工，同步开展不同压力条件下的渗透率变化实验和岩石力学实验，分别并回归得到不同孔隙压力条件的力学参数变化和不同有效应力条件下储层渗透率反演计算公式；
（9）运用该计算公式并结合地层实际有效应力对渗透率场和岩石力学场进行实时更新；
（10）同时将得到压力场导入至有限元数值模拟软件中开展流固耦合数值模拟，得到不同压力场对应条件下的实时地应力场动态资料，之后再更新后三维气藏模型和三维岩石力学模型的基础上再次开展四维地应力场模拟；
（11）收集不同开发时间下的关键气藏参数，主要包括含气量、孔隙度，渗透率属性，关键岩石力学参数如：杨氏模量、泊松比、抗拉强度、断裂韧性属性，关键地应力参数，如最大和最小水平主应力的大小和方向，之后提取沿垂直井和水平井井身轨迹方向的相关属性数据，运用组合权重方法进行可压性建模并进行页岩气藏双甜点可压性评估，同时分析综合可压性模型结果和实测微地震、实际产量的关联性，用以二次校正权重系数，运用动态权重理论构建页岩气藏动态双甜点可压性评估。
3.根据权利要求2所述的全寿命周期页岩气储层双甜点可压性评估方法，其特征是包括以下进一步详细的步骤：
（1）结合钻井资料和对比数据，以及“井-震”信息建立准确的区块构造模型和小层发育模型，开展区域和平台的精细小层划分，形成构造框架模型；同时，引入确定性信息对比分层数据，主要包括岩心、测井、地震相关的解释资料，同时利用水平井横向展布数据对井间数据进行修正和校核；
（2）基于建立的页岩气藏构造模型，运用测井解释、地震数据进行岩性描述，并结合相控技术进行地质属性建模，同时利用横向和纵向的岩性趋势将作为约束条件控制井间岩性随机模拟结果，实现井间预测三维方向比例与规律相一致；具体的气藏属性参数应当包括而不局限：泥质含量、硅质含量、碳质含量、总有机碳含量、干酪根含量、热成熟度、总孔隙度、含气孔隙度、含气饱和度、游离气含量、吸附气含量、基质孔隙度、裂缝孔隙度、孔隙结构、渗透率、孔隙压力和优质储层厚度；
（3）收集研究区野外露头、单井岩心观察及前期地质统计研究成果，以及近井区域的成像测井资料，综合地震自动断裂提取地震资料，并通过收集研究工区漏失相关数据进行天然裂缝的初步认识；将整个天然裂缝分为大尺度断层和小尺度弥散裂缝，对于大尺度断层级别裂缝应当首先建立，这里主要采用通过地震资料解释以及对地震属性进行识别；对于小尺度弥散裂缝，则主要采用近远场逐步升级方法进行整个天然裂缝场的描述；首先展开近井筒区域的天然裂缝建模，主要通过成像测井资料获得裂缝长度、走向、倾角特征，之后利用分形理论方法构建远场区域裂缝密度发育方程，最后利用蒙特卡洛方法进行远场区域的天然裂缝随机建模，实现整个研究区的天然裂缝刻画；同时，采用聚类分析法对天然裂缝随机面片进行群组划分和归类，定位重点天然裂缝富集区；
（4）开展三维岩石力学参数建模，其主要步骤是利用岩石力学参数计算方程进行单井岩石力学参数计算，利用叠前地震数据展开横纵波和密度关键参数计算，得的井间数据，利用井间数据趋势并结合单井数据形成三维岩石力学场，同时利用单井岩石力学计算数据来进行质量和分辨率控制，以证实三维岩石力学模型结果的合理性；
（5）将天然裂缝属性模型导入岩石力学模型，得到考虑天然裂缝强度弱化的三维岩石力学模型，其中运用Oda提出的裂缝刚度比方法对三维力学模型中的裂缝富集区进行力学参数校正；
（6）利用单井声波-电阻率和密度测井数据开展页岩孔隙压力预测，优选伊顿法、Bowers有效应力法作为计算方法，并利用现场钻井或者测井实测数据进行约束，其中如果钻井过程中未出现井喷、井涌和明显单根气的描述，因此钻井泥浆密度可作为地层压力系数的上限；试井中求取的地层静压力，如果井筒内与地层流体达到平衡，可以获得地层压力，如果平衡时间不足，得到的静压力可以作为地层压力的下限，特别是在低渗透地层；综合钻井和试井数据，可以确定目的层的孔隙压力值最大和最小范围区间，从而为孔隙压力计算结果进行约束；
（7）开展静态地应力场计算，主要包括以下步骤，首先将综合地震构造趋势面和天然裂缝发育场几何特征导入至有限元模型，然后利用网格交互算法，再将地质和气藏模型属性导入至地应力数值模拟有限元计算平台，确定选取相关优化算法，利用逐步迭代逼近方法进行三维应力场模拟，同时利用一维应力与三维应力在井上的对应误差进行参数修正，以证实三维地应力场模型结果的合理性；
（8）通过从地表至目的层的全时窗叠前三维地震反演获得了完整的密度数据体实现目的层上覆压力、孔隙压力、水平应力的精准预测；
（9）运用水力压裂数值模拟器开展三维水力压裂数值模拟，得到裂缝扩展的实际裂缝形态，并运用微地震检测，井下压力施工曲线对三维数值模拟形态进行校正和更新；利用三维地质模型开展气藏数值模拟，获取在不同开发阶段的气藏地层压力参数属性数据，同时得到不同开发阶段的含气量分布情况；
（10）对不同目的层进行取芯加工，同步开展不同压力条件下的渗透率变化实验和岩石力学实验，分别并回归得到不同孔隙压力条件的力学参数变化和不同有效应力条件下储层渗透率反演计算公式；利用回归反演计算公式，并将其导入至气藏模型中进行气藏渗透率参数的更新和校正；
（11）再次，运用不同有效应力条件下的渗透率和岩石力学参数方程对三维气藏模型和三维岩石力学模型进行更新；其中，采用Oda方法进行裂缝周围应变场和应力场更新，采用Barton-Bandis非线性破坏准则确定剪切刚度大小；
（12）同时将得到压力场导入至有限元数值模拟软件中开展流固耦合数值模拟，得到不同压力场对应条件下的实时地应力场动态资料，之后再更新后三维气藏模型和三维岩石力学模型的基础上再次开展四维地应力场模拟；
（13）收集不同开发时间下的关键气藏参数，主要包括孔隙度，渗透率属性，关键岩石力学参数如，杨氏模量、泊松比、抗拉强度、断裂韧性属性，关键地应力参数，如最大和最小水平主应力的大小和方向，之后建立考虑上述参数的综合可压性模型进行可压性评估；提取沿垂直井和水平井井身轨迹方向的相关属性数据，运用组合权重方法进行可压性建模并进行页岩气藏双甜点三维可压性评估，同时分析综合三维可压性模型结果和实测微地震、实际产量的关联性，用以二次校正权重系数，运用动态权重理论构建页岩气藏动态双甜点三维可压性评估。
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