CN115356772A - 一种考虑夹层类型的陆相页岩气储层脆性评价方法 - Google Patents

一种考虑夹层类型的陆相页岩气储层脆性评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及测量技术领域，具体涉及一种考虑夹层类型的陆相页岩气储层脆性评价方法，包括基于动态和静态弹性参数的转换系数对实验静态弹性参数进行计算，得到实验静态弹性参数和实验弹性脆性指数；基于实验弹性脆性指数与元素测井确定矿物含量，确定主要脆性矿物类别和脆性矿物对脆性指数影响的重要程度；基于主要脆性矿物类别和脆性矿物对脆性指数影响的重要程度的大小，确定矿物脆性指数；基于弹性脆性指数和矿物脆性指数构建最优综合脆性指数模型；使用最优综合脆性指数模型进行陆相页岩气储层脆性评价，得到评价结果，从而解决了现有的脆性评价方法划分陆相页岩气储层时夹层对动静态弹性参数变化规律影响较强的问题。

Description

一种考虑夹层类型的陆相页岩气储层脆性评价方法
技术领域
本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种考虑夹层类型的陆相页岩气储层脆性评价方法。
背景技术
页岩储层的强非均质性、低孔隙度、低渗透率等特征，页岩气的经济开采必须依赖于有效的体积压裂改造。影响储层压裂改造效果的因素很多，包括岩石脆性、天然和诱导裂缝、地应力等，其中岩石脆性是影响地层压裂效果的重要因素，页岩脆性越好，造缝能力越强，改造效果越好。
一般认为脆性岩石都含有高含量的脆性矿物，而塑性矿物的存在降低了脆性。但是该方法也存在明显的缺陷：该方法的脆性指数仅对相同地区同种地质体的脆性评价有效，对于不同地区或者相同地区不同地质体而言，脆性矿物的定义可能不同，因此不能直接使用；该方法一般只对页岩地层有效，但对于致密砂岩地层，岩石中石英等脆性矿物含量本身较高，对此方法不敏感；该方法仅能够分析简单应力条件下岩石的性破坏特征不能反映地下复杂应力状态下的岩石脆性，即没有考虑岩石的力学性质；该方法忽略了成岩作用的影响，例如成岩压力、孔隙结构不同，即使矿物成分完全相同，脆性指数也可能存在较大差异。
发明内容
本发明的目的在于提供一种考虑夹层类型的陆相页岩气储层脆性评价方法，旨在脆性评价方法划分陆相页岩气储层时夹层对动静态弹性参数变化规律影响较强的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种考虑夹层类型的陆相页岩气储层脆性评价方法，包括以下步骤：
基于偶极阵列声波测井资料计算得到动态弹性参数；
基于实验对不同夹层类型岩样进行应力应变测量，得到实验静态弹性参数和实验弹性脆性指数；
对所述动态弹性参数和所述实验静态弹性参数进行分析，得到动态和静态弹性参数的转换系数；
基于所述动态和静态弹性参数的转换系数对静态弹性参数进行计算，得到弹性脆性指数
基于所述实验弹性脆性指数与元素测井确定矿物含量，确定主要脆性矿物类别和脆性矿物对脆性指数影响的重要程度；
基于所述主要脆性矿物类别和脆性矿物对脆性指数影响的重要程度的大小，确定矿物脆性指数；
基于所述弹性脆性指数和所述矿物脆性指数构建最优综合脆性指数模型；
使用所述最优综合脆性指数模型进行陆相页岩气储层脆性评价，得到评价结果。
其中，所述基于实验弹性脆性指数与元素测井确定矿物含量，确定主要脆性矿物类别和脆性矿物对脆性指数影响的重要程度的具体方式为：
基于实验弹性脆性指数与元素测井确定矿物含量的交会图；
对所述矿物含量的交会图进行分析，确定主要脆性矿物类别和脆性矿物对脆性指数影响的重要程度。
其中，所述基于所述主要脆性矿物类别和脆性矿物对脆性指数影响的重要程度的大小及权重系数，确定矿物脆性指数的具体方式为：
基于所述主要脆性矿物类别和脆性矿物对脆性指数影响的重要程度的大小，得到各脆性矿物的权重系数；
基于所述各脆性矿物的权重系数和所述矿物的含量确定矿物脆性指数。
其中，所述基于所述弹性脆性指数和所述矿物脆性指数构建最优综合脆性指数模型的具体方式为：
基于归一化的脆性矿物含量、杨氏模量和泊松比构建散点图版；
基于所述弹性脆性指数和矿物脆性指数构建综合脆性指数模型；
利用所述散点图版和校正因子对所述综合脆性指数模型进行循环迭代，得到最优综合脆性指数模型。
其中，所述动态弹性参数包括动态杨氏模量和动态泊松比；
所述静态弹性参数包括就静态杨氏模量和静态泊松比。
本发明的一种考虑夹层类型的陆相页岩气储层脆性评价方法，基于偶极阵列声波测井资料计算得到动态弹性参数；基于实验对不同夹层类型岩样进行应力应变测量，得到实验静态弹性参数和实验弹性脆性指数；对所述动态弹性参数和所述静态弹性参数进行分析，得到动态和静态弹性参数的转换系数；基于所述动态和静态弹性参数的转换系数对静态弹性参数进行计算，得到弹性脆性指数；基于所述实验弹性脆性指数与元素测井确定矿物含量，确定主要脆性矿物类别和脆性矿物对脆性指数影响的重要程度；基于所述主要脆性矿物类别和脆性矿物对脆性指数影响的重要程度的大小，确定矿物脆性指数；基于所述弹性脆性指数和所述矿物脆性指数构建最优综合脆性指数模型；使用所述最优综合脆性指数模型进行陆相页岩气储层脆性评价，得到评价结果，从而脆性评价方法划分陆相页岩气储层时夹层对动静态弹性参数变化规律影响较强的问题。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种考虑夹层类型的陆相页岩气储层脆性评价方法的流程图。
图2是夹层类型示意图。
图3是品动静态弹性参数间关系图。
图4是脆性矿物敏感性大小分析示例。
图5是杨氏模量-泊松比-脆性矿物图版。
图6是技术路线图。
图7是单井脆性指数计算示例图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1至图7，本发明提供一种考虑夹层类型的陆相页岩气储层脆性评价方法，包括以下步骤：
S1基于偶极阵列声波测井资料进行计算，得到动态弹性参数；
利用偶极阵列声波测井资料，从波形中提取出纵波时差和横波时差，加上常规测井测得的补偿密度资料，计算出地层的弹性模量(式1)、泊松比(式2)。
Figure BDA0003800499380000041
Figure BDA0003800499380000042
式中，Δtc为纵波时差，单位为μs/m；Δts为横波时差，单位为μs/m；μd为动态泊松比；Ed为动态杨氏模量，单位为MPa；ρb为密度测井值，单位为g/cm3。
S2基于实验对不同夹层类型岩样进行应力应变测量，得到实验静态弹性参数和实验弹性脆性指数；
具体的，夹层类型的(Ai)识别首先是基于电成像测井图像，采用一种页岩油气储层砂质纹层参数提取方法(见本发明人专利CN111951347B)对陆相页岩夹层的类型(Ai，i＝1为均一型，i＝2为不均一型)进行识别，按夹层的分布，可以把夹层分为均一型和不均一型(图1，图中呈亮色且连续的为夹层)。
具体的，本发明利用方差来衡量夹层厚度的差异，方差越小，夹层厚度变化越小(式3)；同样利用方差衡量夹层间距的变化是否显著，但分析的数据是夹层所在的平均深度Si。首先计算Si+1和Si之间的层间距Si,i+1(式4)，然后计算层间距的平均值(式5)和方差σS(式6)，方差越小，各夹层之间的间距变化越小，分布越均匀。
σT和σS越小，夹层类型为均一型的可能性越大，划分的临界值(CT和CS)由研究区储层特征决定。
Figure BDA0003800499380000043
Si,i+1＝Si+1-Si (4)
Figure BDA0003800499380000044
Figure BDA0003800499380000045
A1：σT<CT∪σS<CS
A2：σT≥CT∪σS≥CS
式中：σT，夹层厚度方差，m；σS，夹层间距方差，m；
Figure BDA0003800499380000053
夹层厚度平均值，m；Si,i+1为Si+1和Si之间的层间距；
Figure BDA0003800499380000054
夹层间距平均值，m；n，夹层发育数，按照0.6m的窗长依次拾取。
具体的，实验静态弹性参数通过实验室应力应变测量获得。
具体的，实验弹性脆性指数计算公式如下。
Figure BDA0003800499380000051
式中，μ's为实验静态泊松比；E's为实验静态杨氏模量，单位为MPa；BI'为实验弹性脆性指数。
S3对所述动态弹性参数和所述实验静态弹性参数进行分析，得到动态和静态弹性参数的转换系数；
具体的，综合考虑S1中得到的夹层类型(Ai)，对动态弹性参数(S1中计算得到)和实验静态弹性参数(通过实验室应力应变实验测量获得)进行相关性分析，确定动、静态弹性参数的转换系数。
μsi＝mi×μd (8)
Esi＝ni×Ed (9)
式中，μsi为静态泊松比；mi为静态泊松比转换系数，i＝1时为均一型夹层静态泊松比转换系数，i＝2时为不均一型静态泊松比转换系数；Esi为静态杨氏模量，单位为MPa；ni为静态杨氏模量转换系数，i＝1时为均一型夹层静态杨氏模量转换系数，i＝2时为不均一型静态杨氏模量转换系数。
S4基于所述动态和静态弹性参数的转换系数对静态弹性参数进行计算，得到弹性脆性指数；
具体的，弹性脆性指数(式11)中得到的静态弹性参数计算求得。
Figure BDA0003800499380000052
式中，Es为动态杨氏模量转换的静态杨氏模量，单位为MPa；μs为动态泊松比转换的静态泊松比；BI1为弹性脆性指数.
S5基于所述实验弹性脆性指数与元素测井确定矿物含量，确定主要脆性矿物类别和脆性矿物对脆性指数影响的重要程度；
S51基于弹性脆性指数与元素测井确定矿物含量的交会图；
S52对所述矿物含量的交会图进行分析，确定主要脆性矿物类别和脆性矿物对脆性指数影响的重要程度。
S6基于所述主要脆性矿物类别和脆性矿物对脆性指数影响的重要程度的大小及权重系数，确定矿物脆性指数；
矿物脆性指数计算公式如下。
Figure BDA0003800499380000061
式中，BI2为矿物脆性指数；ai为各种脆性矿物权重系数；Vi为元素测井获得的第i种脆性矿物百分含量；Vtol为元素测井获得的矿物总含量。
具体的，权重的大小是基于所述主要脆性矿物类别和脆性矿物对脆性指数影响的重要程度的大小，通过层次分析法得到；
具体的，层次分析法确定它们之间权重系数，具体步骤为：根据确定的各类别脆性矿物对脆性指数影响的重要程度构建判断矩阵A并对矿物含量需要做归一化处理(式10)，Aij表示元素i相对于元素j的重要程度。然后运用数学的方法求出判断矩阵的最大特征值所对应的特征向量从而得到权重系数ai。
Figure BDA0003800499380000062
Figure BDA0003800499380000063
S7基于所述弹性脆性指数和所述矿物脆性指数构建最优综合脆性指数模型；
S71基于归一化的脆性矿物含量、杨氏模量和泊松比构建散点图版；
具体的，基于归一化的脆性矿物总含量及杨氏模量、泊松比构建散点图版，根据脆性矿物总含量、杨氏模量、泊松比相互之间的大小关系所反映的脆性好坏特征，将图版进行分区Qi(i＝1，2，3…)。
S72基于所述弹性脆性指数和矿物脆性指数构建综合脆性指数模型；
根据步骤S4中确定的弹性脆性指数和矿物脆性指数构建综合考虑弹性参数和脆性矿物的综合脆性指数模型如下：
Brit＝ε×B1+β×B2 (13)
Brit为综合脆性指数；ε和β为区域校正因子，ε+β＝1，初始值均为0.5。
S73利用所述散点图版和校正因子对所述综合脆性指数模型进行循环迭代，得到最优综合脆性指数模型。
具体的，将计算的综合脆性指数经归一化后投放在图版4中，按固定步长0.001循环调整综合脆性指数模型中的校正因子ε和β(ε＝0.5±0.001，β＝0.5
Figure BDA0003800499380000064
0.001)，找到可以明显区分Qi的校正因子，也就可以构建出可以明显划分储层脆性的最优综合脆性指数模型。
S8使用所述最优综合脆性指数模型进行陆相页岩气储层脆性评价，得到评价结果。
相比于直接采用弹性脆性指数或矿物脆性指数，本发明优化了弹性脆性指数模型中动、静态弹性参数的转换模型，根据研究区特征界定了脆性矿物种类及权重系数，采用图版法确定了弹性脆性指数和矿物脆性指数之间的校正因子，所构建的综合脆性指数模型可以更加清晰地划分储层的脆性。按照技术流程对某一口示例井进行综合脆性指数模型构建，发现当研究区校正因子ε和β各为0.614、0.386时，可以构建出最优的综合脆性指数模型。最后计算出该井的综合脆性指数，综合脆性指数相比于根据弹性参数平均求得的脆性指数和单纯根据脆性矿物求得的脆性指数，可以更加清晰地划分储层脆性、更精确地指示优质储层位置。
以上所揭露的仅为本发明一种考虑夹层类型的陆相页岩气储层脆性评价方法较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种考虑夹层类型的陆相页岩气储层脆性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于偶极阵列声波测井资料进行计算，得到动态弹性参数；
基于实验对不同夹层类型岩样进行应力应变测量，得到实验静态弹性参数和实验弹性脆性指数；
对所述动态弹性参数和所述实验静态弹性参数进行分析，得到动态和静态弹性参数的转换系数；
基于所述动态和静态弹性参数的转换系数对静态弹性参数进行计算，得到弹性脆性指数；
基于所述实验弹性脆性指数与元素测井确定矿物含量，确定主要脆性矿物类别和脆性矿物对脆性指数影响的重要程度；
基于所述主要脆性矿物类别和脆性矿物对脆性指数影响的重要程度的大小，确定矿物脆性指数；
基于所述弹性脆性指数和所述矿物脆性指数构建最优综合脆性指数模型；
使用所述最优综合脆性指数模型进行陆相页岩气储层脆性评价，得到评价结果。
2.如权利要求1所述的一种考虑夹层类型的陆相页岩气储层脆性评价方法，其特征在于，
所述基于实验弹性脆性指数与元素测井确定矿物含量，确定主要脆性矿物类别和脆性矿物对脆性指数影响的重要程度的具体方式为：
基于实验弹性脆性指数与元素测井确定矿物含量的交会图；
对所述矿物含量的交会图进行分析，确定主要脆性矿物类别和脆性矿物对脆性指数影响的重要程度。
3.如权利要求2所述的一种考虑夹层类型的陆相页岩气储层脆性评价方法，其特征在于，
所述基于所述主要脆性矿物类别和脆性矿物对脆性指数影响的重要程度的大小，确定矿物脆性指数的具体方式为：
基于所述主要脆性矿物类别和脆性矿物对脆性指数影响的重要程度的大小及权重系数，得到各脆性矿物的权重系数；
基于所述各脆性矿物的权重系数和所述矿物的含量确定矿物脆性指数。
4.如权利要求3所述的一种考虑夹层类型的陆相页岩气储层脆性评价方法，其特征在于，
所述基于所述弹性脆性指数和所述矿物脆性指数构建最优综合脆性指数模型的具体方式为：
基于归一化的脆性矿物含量、杨氏模量和泊松比构建散点图版；
基于所述弹性脆性指数和矿物脆性指数构建综合脆性指数模型；
利用所述散点图版和校正因子对所述综合脆性指数模型进行循环迭代，得到最优综合脆性指数模型。
5.如权利要求4所述的一种考虑夹层类型的陆相页岩气储层脆性评价方法，其特征在于，
所述动态弹性参数包括动态杨氏模量和动态泊松比；
所述静态弹性参数包括就静态杨氏模量和静态泊松比。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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