CN115422718A - 一种快速优选压裂层段的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速优选压裂层段的方法，包括：(1)获取储层计算第一评价指标F₁、第二评价指标F₂所需的基础参数以及对应的深度；(2)分别获取评价指标最大值F_1max、F_2max；(3)分别获取评价指标的最优区间[α*F_1max，F_1max]、[α*F_2max，F_2max]，分别循环计算最优区间范围的评价指标及对应深度；(4)对最优区间范围[α*F_1max，F_1max]、[α*F_2max，F_2max]所对应的深度取交集，如果无交集，则返回步骤(3)调整α值以扩大最优区间范围，继续循环计算是否存在交集；(5)所述步骤(4)中计算如果存在交集，则选取对应深度层段为压裂层段。本发明能够在耦合多种因素的情况下一次性快速优选压裂层段，并可以同时获取压裂优先级别，相比现有技术效率更高。

Description

一种快速优选压裂层段的方法

技术领域

本发明涉及石油与天然气开发技术领域，特别是涉及到一种快速优选压裂层段的方法。

背景技术

随着我国石油对外依存度逐渐增大，目前的依存度已超过73％，造成我国能源安全保障形势越来越严峻，进而导致对非常规能源勘探开发的重要性日益突出，其中致密油气藏等非常规能源在我国资源量大对其实施勘探开发且已上升到国家战略地位。致密储层具有渗透性较差、单井无自然产能或自然产能低于工业油流下限等特点，实施高效的压裂改造是实现对其高效开发的关键技术。

为确保压裂设计与施工工艺具有针对性，开展储层可压裂层段研究，进一步认识储层条件下不同压裂工艺能否形成复杂裂缝具有重要的意义。在现有技术中，目前多采用考虑多种因素(如地质因素、工程因素等)对压裂结果的影响，进而在纵向上对压裂层段进行优选。

但是，在计算可压裂性评价参数时，现有技术中多是针对评价性参数分别绘制各自评价值随深度变化曲线，然后通过比较不同评价值的曲线图，画出满足多个评价值条件的层位。但是这种评价方法较为粗略，实施速度较慢，且只能优选出压裂层位，对于不同深度层位的压裂优先级，无法一次性获取。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种快速优选压裂层段的方法。

本发明是这样实现的，一种快速优选压裂层段的方法，所述快速优选压裂层段的方法包括以下步骤：

(1)获取储层计算第一评价指标F₁、第二评价指标F₂所需的基础参数以及对应的深度；

(2)分别获取第一评价指标F₁、第二评价指标F₂在深度上的最大值F_1max、F_2max；

(3)分别获取第一评价指标F₁、第二评价指标F₂的最优区间[α*F_1max，F_1max]、[α*F_2max，F_2max]，分别循环计算最优区间范围的第一评价指标F₁、第二评价指标F₂及对应深度，其中α为调整系数，0<α<1；

(4)对最优区间范围[α*F_1max，F_1max]、[α*F_2max，F_2max]所对应的深度取交集，如果无交集，则返回步骤(3)调整α值以扩大最优区间范围，继续循环计算是否存在交集；

(5)所述步骤(4)中计算如果存在交集，则选取对应深度层段为压裂层段。

优选地，还包括步骤(6)，对步骤(5)中选取的压裂层段对应的第一评价指标F₁、第二评价指标F₂进行叠加计算，获取综合评价指标F_tol，利用综合评价指标F_tol进行压裂层段评级。

优选地，所述步骤(6)中综合评价指标F_tol值越高，所对应的压裂层段优先级越高。

优先地，所述步骤(1)中第一评价指标F₁为储层地质评价参数，第二评价指标F₂为储层地质力学评价参数；

优选地，所述储层地质评价参数包括有机碳含量、含水饱和度、孔隙度、渗透率中的一个或多个参数；所述地质力学评价参数包括脆性指数、杨氏模量、剪胀角、耗散能、断裂韧性、逼近角、地应力差异系数、地应力差中的一个或多个参数。

优选地，所述步骤(1)中还包括对地质评价参数进行预处理，以试气产量作为量化结果，求取各个地质评价参数对应的权重系数，根据预处理后的地质评价参数值以及权重系数，获取得到第一评价指标F₁。

优选地，所述步骤(1)中还包括对地质力学评价参数进行预处理，以裂缝复杂度作为量化结果，求取地质力学评价参数对应的权重系数，根据预处理后的地质力学评价参数值以及权重系数，获取得到第二评价指标F₂。

优选地，所述预处理包括：

A_n＝(A-A_min)/(A_max-A_min)

式中，A_n为A参数预处理后所对应的数值，

A为储层获取的A参数的数值，

A_max和A_min为储层获取的A参数的最大数值和最小数值。

优选地，第一评价指标F₁的获取方法为：

F₁＝ω₁G_n+ω₂φ_n+ω₃k_n+ω₄S_wn

其中，F₁为第一评价指标；

w_i为权重系数；

G_n为预处理后的有机碳参数值；

φ_n为预处理后的孔隙度参数值；

k_n为预处理后的渗透率参数值；

S_wn为预处理后的含水饱和度参数值。

优选地，第二评价指标F₂的获取方法为：

F₂＝B_n(ω₅E_n+ω₆ψ_n+ω₇B_cn)*[ω₈(1-θ/θ_max)+ω₉Δσ_n*((σ_H-σ_h)/σ_H)]

其中，F₂为第二评价指标；

w_i为权重系数；

B_n为预处理后的脆性指数参数值；

E_n为预处理后的杨氏模量参数值；

ψ_n为预处理后的剪胀角参数值；

B_cn为预处理后的耗散能参数值；

θ为逼近角；

Δσ_n为预处理后的地应力差参数值。

优选地，求取地质力学评价参数对应的权重系数时，以裂缝复杂度作为量化结果，裂缝复杂度的计算方法如下：

F_c＝D(1-α/90)

其中，F_c为裂缝复杂度；

D为分维值；

α为岩石的破裂角。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供了一种快速优选压裂层段的方法，能够在耦合多种因素的情况下一次性快速优选压裂层段，并可以同时获取压裂优先级别，相比现有技术效率更高。

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做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明实施例的方法步骤图。

图2是本发明实施例优选层位以及分级决策图。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。

针对现有技术存在的问题，如图1所示，本发明提供了一种快速优选压裂层段的方法，包括以下步骤：

(1)获取储层计算第一评价指标F₁、第二评价指标F₂所需的基础参数以及对应的深度；

(2)分别获取第一评价指标F₁、第二评价指标F₂在深度上的最大值F_1max、F_2max；

(3)分别获取第一评价指标F₁、第二评价指标F₂的最优区间[α*F_1max，F_1max]、[α*F_2max，F_2max]，分别循环计算最优区间范围的第一评价指标F₁、第二评价指标F₂及对应深度，其中α为调整系数，0<α<1；

(4)对最优区间范围[α*F_1max，F_1max]、[α*F_2max，F_2max]所对应的深度取交集，如果无交集，则返回步骤(3)调整α值以扩大最优区间范围，继续循环计算是否存在交集；

(5)所述步骤(4)中计算如果存在交集，则选取对应深度层段为压裂层段。

(6)对步骤(5)中选取的压裂层段对应的第一评价指标F₁、第二评价指标F₂进行叠加计算，获取综合评价指标F_tol，利用综合评价指标F_tol进行压裂层段评级。步骤(6)中综合评价指标F_tol值越高，所对应的压裂层段优先级越高

上述的实施例中，第一评价指标F₁为储层地质评价参数，第二评价指标F₂为储层地质力学评价参数。储层地质评价参数可以选取有机碳含量、含水饱和度、孔隙度、渗透率中的一个或多个参数；地质力学评价参数可以选取脆性指数、杨氏模量、剪胀角、耗散能、断裂韧性、逼近角、地应力差异系数、地应力差中的一个或多个参数。

在选取地质评价参时，对有机碳含量、含水饱和度、孔隙度、渗透率等，地质评价参数进行预处理，以试气产量作为量化结果，求取各个地质评价参数对应的权重系数，根据预处理后的地质评价参数值以及权重系数，获取得到第一评价指标F₁；

需要说明地是，参数有机碳含量、含水饱和度、孔隙度、渗透率作为影响选井选层的因素可以通过钻井数据、测井数据、岩心数据、室内测试等本领域技术人员熟知的手段获取后，进行预处理。

对于步上述实施例中的预处理方法，可以选取如下方法，其具体步骤如下：

A_n＝(A-A_min)/(A_max-A_min)

式中，A_n为A参数预处理后所对应的数值，

A为储层获取的A参数的数值，

A_max和A_min为储层获取的A参数的最大数值和最小数值。

上述实施例中，其中第一评价指标F₁的获取方法可以选取为：

F₁＝ω₁G_n+ω₂φ_n+ω₃k_n+ω₄S_wn

其中，F₁为第一评价指标；

w_i为权重系数；

G_n为预处理后的有机碳参数值；

φ_n为预处理后的孔隙度参数值；

k_n为预处理后的渗透率参数值；

S_wn为预处理后的含水饱和度参数值。

在获取储层地质力学评价参数，地质力学评价参数可以选取脆性指数、杨氏模量、剪胀角、耗散能、断裂韧性、逼近角、地应力差异系数、地应力差等参数中的一个或多个参数。

对所述地质力学评价参数进行预处理时，以裂缝复杂度作为量化结果，求取地质力学评价参数对应的权重系数，根据预处理后的地质力学评价参数值以及权重系数，获取得到第二评价指标F₂；

在本申请中，通过以下优选实施例获取相应的参数，本领域技术人员也可以在不付出创造性劳动的情况下，采用本领域的其他常规技术手段获取相应的评价参数。

耗散能B_C的获取方式如下：

式中，

B_C为耗散能；

ε_p、ε_r为测试得到的峰值应变的最大值与最小值；

σ_p、σ_r为测试得到的峰值应力的最大值与最小值；

通过扫描电镜微观形貌测试试验识别天然裂缝发育情况，通过测井资料获取岩心段裂缝平均走向角代表该层段裂缝的逼近角θ。具体步骤为：利用磁控离子溅射处理试样的表面；将处理后的试样置入扫描电镜载物台上，封闭载物仓，用二次电子束轰击扫描试样表面后，再应用特定的放大倍数观察试样表面，观察目标实验面的微观裂缝，获取试样的微观形貌图。

在获取了地质力学评价参数后，在求取地质力学评价参数对应的权重系数时，以裂缝复杂度作为量化结果，裂缝复杂度的计算方法如下：

F_c＝D(1-α/90)

其中，F_c为裂缝复杂度；

D为分维值；

α为岩石的破裂角；岩石破裂角岩样破裂时，主破裂面与岩石中轴线的夹角。

其中在确定分维值D时，采用边长δ为的正方形网格覆盖整个岩芯，统计包含有裂缝的正方形物体数目，逐步改变正方形网格的边长统计相应的N(δ)，得到一系列N(δ)与δ的对应关系。然后在双对数坐标系中采用最小二乘法对该统计数据作回归分析，其回归直线的斜率即为岩芯上裂缝分布的分维值D。分维值D能够反映裂缝的复杂度，其值越大，裂缝越复杂，其值越小，裂缝越简单。

上述实施例中，其中第二评价指标F₂的获取方法可以选取为：

F₂＝B_n(ω₅E_n+ω₆ψ_n+ω₇B_cn)*[ω₈(1-θ/θ_max)+ω₉Δσ_n*((σ_H-σ_h)/σ_H)]

上述实施例中，如地层天然裂缝不发育，则可以忽略评价参数逼近角的影响，此时第二评价指标F₂可以选取为：

F₂＝B_n(ω₅E_n+ω₆ψ_n+ω₇B_cn)*[ω₉Δσ_n*((σ_H-σ_h)/σ_H)]

对于目标压裂井，即可以采取图2中的优选层位以及分级决策图进行压裂层段的优选，在优选的同时，也可以通过叠加第一评价指标F₁、第二评价指标F₂的方式获取综合评价指标F_tol，并利用综合评价指标F_tol进行压裂层段评级。

在上述的实施例中，可以选取以下方式获取评价参数的权重系数：

(a)确定评价参数的子数列：

r_i＝(r_i1,r_i2,L r_im)

(b)确定某一地质评价参数的参考数列：

r₀＝(r₁,r₂,L r_m)

(c)确定函数矩阵，对于正相关参数，

对于负相关参数，

其中，(r_ij)_min和(r_ij)_max为样本的最小值和最大值；

(d)关系系数为：

其中，

Δ_i＝|x₀(j)-x_i(j)|

ρ为分辨系数，取值区间为[0,1]；

(e)确定关系度为：

(f)确定对应的权重系数为：

上述的实施例中，也可以选取以下方式获取评价参数的权重系数：

(a)建立原始的评价矩阵：基于m个评价指标n个指标点的数据构建评价矩阵X＝(x_ij)_m×n；

(b)将原始矩阵标准化得到标准化评价矩阵Y＝(y_ij)_m×n；

(c)计算各指标的权重值w＝(w₁,w₂,...w_n)^T；

(d)构建加权标准化矩阵Z＝(z_ij)_m×n＝(y_ijw_j)_m×n；

(e)构建正理想解

负理想解

(f)计算欧式距离，从而计算相对贴近度；

虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种快速优选压裂层段的方法，包括以下步骤:

(1)获取储层计算第一评价指标F₁、第二评价指标F₂所需的基础参数以及对应的深度；

(2)分别获取第一评价指标F₁、第二评价指标F₂在深度上的最大值F_1max、F_2max；

(3)分别获取第一评价指标F₁、第二评价指标F₂的最优区间[α*F_1max，F_1max]、[α*F_2max，F_2max]，分别循环计算最优区间范围的第一评价指标F₁、第二评价指标F₂及对应深度，其中α为调整系数，0<α<1；

(4)对最优区间范围[α*F_1max，F_1max]、[α*F_2max，F_2max]所对应的深度取交集，如果无交集，则返回步骤(3)调整α值以扩大最优区间范围，继续循环计算是否存在交集；

(5)所述步骤(4)中计算如果存在交集，则选取对应深度层段为压裂层段。

2.如权利要求1所述的一种快速优选压裂层段的方法，还包括步骤(6)，对步骤(5)中选取的压裂层段对应的第一评价指标F₁、第二评价指标F₂进行叠加计算，获取综合评价指标F_tol，利用综合评价指标F_tol进行压裂层段评级。

3.如权利要求2所述的一种快速优选压裂层段的方法，所述步骤(6)中综合评价指标F_tol值越高，所对应的压裂层段优先级越高。

4.如权利要求1所述的一种快速优选压裂层段的方法，所述步骤(1)中第一评价指标F₁为储层地质评价参数，第二评价指标F₂为储层地质力学评价参数。

5.如权利要求1所述的一种快速优选压裂层段的方法，所述步骤(1)中还包括对地质评价参数进行预处理，以试气产量作为量化结果，求取各个地质评价参数对应的权重系数，根据预处理后的地质评价参数值以及权重系数，获取得到第一评价指标F₁。

6.如权利要求1所述的一种快速优选压裂层段的方法，所述步骤(1)中还包括对地质力学评价参数进行预处理，以裂缝复杂度作为量化结果，求取地质力学评价参数对应的权重系数，根据预处理后的地质力学评价参数值以及权重系数，获取得到第二评价指标F₂。

7.如权利要求5或6所述的一种快速优选压裂层段的方法，所述预处理包括：

A_n＝(A-A_min)/(A_max-A_min)

式中，A_n为A参数预处理后所对应的数值，

A为储层获取的A参数的数值，

A_max和A_min为储层获取的A参数的最大数值和最小数值。

8.如权利要求1所述的一种快速优选压裂层段的方法，所述第一评价指标F₁的获取方法为：

F₁＝ω₁G_n+ω₂φ_n+ω₃k_n+ω₄S_wn

其中，F₁为第一评价指标；

w_i为权重系数；

G_n为预处理后的有机碳参数值；

φ_n为预处理后的孔隙度参数值；

k_n为预处理后的渗透率参数值；

S_wn为预处理后的含水饱和度参数值。

9.如权利要求1所述的快速优选压裂层段的方法，所述第二评价指标F₂的获取方法为：

F₂＝B_n(ω₅E_n+ω₆ψ_n+ω₇B_cn)*[ω₈(1-θ/θ_max)+ω₉Δσ_n*((σ_H-σ_h)/σ_H)]

其中，F₂为第二评价指标；

w_i为权重系数；

B_n为预处理后的脆性指数参数值；

E_n为预处理后的杨氏模量参数值；

ψ_n为预处理后的剪胀角参数值；

B_cn为预处理后的耗散能参数值；

θ为逼近角；

Δσ_n为预处理后的地应力差参数值。

10.如权利要求1所述的一种快速优选压裂层段的方法，求取地质力学评价参数对应的权重系数时，以裂缝复杂度作为量化结果，裂缝复杂度的计算方法如下：

F_c＝D(1-α/90)

其中，F_c为裂缝复杂度；

D为分维值；

α为岩石的破裂角。

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