CN115965273A - 一种页岩油水平井钻探过程中甜点评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于非常规油气甜点评价技术领域，公开了一种在页岩油水平井钻探过程中的甜点快速评价方法，首先整理钻录井数据，包括钻时、碳酸盐含量、白云石、方解石、全烃、湿度比Wh，进行数据标准化；以已有孔隙度、含油饱和度和脆性解释数据为标定，根据相关性，优选出页岩油物性指示参数A，页岩油含油性指示参数B，页岩油脆性指示参数C；以参数A、B、C为端元，建立页岩油甜点类型判别图版；根据钻探过程中的钻录井数据提取参数A、B、C，可实现不同类型甜点的实时判别，为页岩油甜点快速优选提供参考。本发明可以提高水平井钻探过程中页岩油甜点识别效率、降低成本。
Description
技术领域
本发明属于非常规油气甜点评价技术领域，尤其涉及一种在页岩油水平井钻探过程中的甜点快速评价方法。
背景技术
我国陆相页岩油资源潜力大，目前在准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组、松辽盆地古龙凹陷青山口组、渤海湾盆地济阳凹陷沙河街组等均取得勘探突破，展示出页岩油良好的勘探前景，对保障我国能源安全具有重要意义。水平井钻探和人工压裂是页岩油实现商业开发的两大关键技术，在页岩油甜点层段进行水平井钻探，然后利用人工压裂技术提高页岩油层系的渗透性和改造体积，这两项技术的前提是必须优选出页岩油的甜点层段。页岩油甜点评价包括地质和工程品质两方面，地质品质是指页岩的物性、含油性和可动性，工程品质主要包括脆性和地应力，地质品质决定了页岩层系含油量多少，多少可以流动，工程品质决定了地层的可压性。如何快速、准确、有效地融合地质和工程品质进行页岩油甜点优选评价，是页岩油开发的关键。
目前页岩油甜点评价手段有很多，包括地震预测、测井解释和地化录井三个方面。地震预测技术受垂向分辨率限制，很难满足水平井甜点层段评价精度需要；测井解释可实现页岩油地质和工程品质精细表征，尤其是核磁测井资料，但测井解释需要岩石物理数据标定，解释周期长、测试成本高，很难满足水平井钻探过程中甜点实时评价的需求；地化录井主要包括荧光扫描、地化热解等技术，能定性判别所钻地层岩屑的含油性信息，但对物性和可压性的评价明显不足。另外，前人在页岩油水平井录井解释方面开展了一些研究工作，建立了基于录井资料的孔隙度、饱和度等参数解释模型，但在甜点快速判别方面还需要深入研究，尚缺乏一种快速甜点评价技术。
综上所述，现有技术存在的问题是：
(1)地震预测和测井解释能够实现页岩油甜点表征，但地震预测分辨率不足，测井解释需要岩石物理数据标定，解释周期长、成本高，无法实现页岩油甜点的快速、精细评价。
(2)录井资料在页岩油甜点参数解释方面取得一定成果，但主要集中在地质参数评价，联合地质和工程品质的页岩油甜点快速识别技术和流程还没有建立。
(3)水平井钻探过程中普遍测有钻录井数据，如何利用这些数据进行甜点快速评价，对于指导水平井钻探过程中轨迹调整和钻后压裂方案设计的意义重大。
解决上述技术问题的难度：
该技术方法存在两个方面的难点：录井敏感指示参数优选和甜点判别图版。录井资料主要是对岩屑碳酸盐含量、荧光显示或钻井液的气测全烃进行测量，该资料采样间距普遍大于1m，垂向分辨率要低于测井或岩心测试结果，同时各类丰富的录井资料均在一定程度上反映物性、含油性和脆性，但哪种相关性最好还不明确，如何优选敏感录井参数难度较大。页岩油甜点不仅要考虑物性、含油性等地质因素，还需要考虑脆性等可压性，各类因素的权重如何，如何将地质和工程因素融合，也是页岩油综合甜点评价急需解决的难题。
解决上述技术问题的意义：
针对页岩油水平井钻探过程中甜点识别问题，利用钻录井资料建立一种考虑地质和工程品质的甜点判别技术，实现水平井随钻过程中页岩油甜点的快速识别，对于提高页岩油水平井甜点钻遇率及解释效率，降低解释成本具有重要指导意义。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种页岩油水平井钻探过程中甜点评价方法。
本发明是这样实现的，一种页岩油水平井钻探过程中甜点评价方法，所述水平井钻探过程中页岩油甜点评价方法包括以下步骤：
第一步，标准化钻录井数据，对钻探过程中测量的钻井和录井数据进行整理；包括钻时Zs、碳酸盐含量、白云石含量、方解石含量、气测全烃Tg、湿度比Wh((C2+C3+C4+C5)/(C1+C2+C3+C4+C5))和C1，其中C1至C5分别代表甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和戊烷组分含量，以及组合参数Tg/Zs，统计数据极大值Curmax和极小值Curmin，对于符合正态分布的数据Cur，按照Cur_g＝(Cur-Curmin)/(Curmax-Curmin)进行数据归一化，得到归一化后结果Cur_g，对于偏正态分布数据Cur，按照(ln(Cur)-ln(Curmin))/(ln(Curmax)-ln(Curmin))进行归一化。第二步，根据已有的核磁测井或常规测井孔隙度、含油饱和度和脆性解释结果，选取录井数据稳定变化段(厚度大于10m)，统计该层段内孔隙度、含油饱和度和脆性的解释结果均值，以及标准化钻录井数据均值，建立解释结果与钻录井资料对应的样本数据集(数据点大于100个)；利用相关性分析算法，计算物性、含油性和脆性与各类钻录井数据的相关系数，优选出与孔隙度相关系数最高的钻录井数据作为物性敏感指示参数A，相同方法优选出含油性和脆性敏感指示参数B和C；
第三步，以指示参数A、B、C为端元建立三角图版；按照水平井百米试油强度>2t/d、1-2t/d和<1t/d划分I类、II类和III类油层甜点，将不同类型油层对应的A、B和C数据投到三角图中，圈定出I类、II类和III类油层的分布区域，形成页岩油甜点类型判别图版；
第四步，在页岩油水平井钻探过程中，根据钻录井数据提取出敏感指示参数A、B和C，结合甜点类型判别图版，可直接判别页岩油所属甜点类型。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明提供的页岩油水平井钻探过程中甜点评价方法，可以提高页岩油水平井甜点评价精度、效率，降低甜点评价成本。我国页岩油资源潜力巨大，且目前在准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组、松辽盆地古龙凹陷青一段等页岩油层系中已取得突破，是未来我国油气增产的重要接替能源。处于生油窗内页岩地层普遍含油，但只有含油量高、可动性好、可压裂改造性好的页岩层才是最有利的开发甜点段，因此综合页岩油物性、含油性和可压性，建立页岩油甜点评价方法非常重要。本发明利用钻录井数据，形成一种页岩油甜点快速评价方法，实现水平井钻探过程中页岩油甜点的快速、准确评价，对于提高页岩油甜点钻遇率、降低解释成本具有重要意义。
附图说明
图1是本发明实施例提供的页岩油水平井钻探过程中甜点评价方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的芦草沟组页岩油钻录井数据与孔隙度相关系数分布图；
图3是本发明实施例提供的芦草沟组页岩油钻录井数据与含油饱和度相关系数分布图；
图4是本发明实施例提供的芦草沟组页岩油钻录井数据与脆性相关系数分布图；
图5是本发明实施例提供的芦草沟组页岩油甜点类型三角图版；
图6是本发明实施例提供的芦草沟组水平井页岩油甜点判别结果。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种页岩油水平井钻探过程中甜点评价方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例的页岩油水平井钻探过程中甜点评价方法包括以下步骤：
S101：标准化已有钻录井数据；
S102：优选物性、含油性和脆性敏感指示参数；
S103：以敏感指示参数为端元，建立页岩油甜点分类图版；
S104：水平井钻探过程中甜点类型识别。
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述。
准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油已经实现成功钻探开发，目前处于产能建设的关键阶段，采用水平井+压裂技术进行页岩油有效开发，本次以吉木萨尔凹陷芦草沟组水平井为例，说明本发明实施的具体步骤：
(1)标准化已有钻录井数据
吉木萨尔凹陷芦草沟组水平井钻探过程中普遍测量钻时曲线、碳酸盐元素录井、气测录井等资料，其中钻时记录钻穿单位厚度地层所需时间，与地层岩性、硬度等有关，采样间距为1m；碳酸盐元素录井可测量碳酸盐矿物总量CO3、方解石和白云石矿物CamgCO3含量，采样间距普遍为2m，在芦草沟组混积型页岩油中碳酸盐矿物普遍发育，方解石通常对储层品质起到破坏；气测录井可测量所钻地层释放出来的气测全烃组分含量，包括C1、C2、C3、iC4、iC5和nC4、nC5，常用来反映地层的含油气性。
对已钻水平井的钻井和录井数据进行整理，包括钻时Zs、碳酸盐含量CO3、白云石含量CamgCO3、气测全烃Tg、C2-5、湿度比((C2-5)/(C1-5))和C1，其中C1至C5分别代表甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和戊烷组分含量，以及一些数据的组合，比如Tg/Zs；分别统计相应数据的极大值Curmax和极小值Curmin；对于符合正态分布数据，按照Cur_g＝(Cur-Curmin)/(Curmax-Curmin)进行数据归一化，得到归一化后结果Cur_g，对于偏正态分布数据Cur，对于偏正态分布数据，按照(ln(Cur)-ln(Curmin))/(ln(Curmax)-ln(Curmin))进行归一化。如CamgCO3数据，满足正态分布规律，其对应极大值和极小值为5和1，归一化公式为(CamgCO3-1)/4；如Tg曲线为偏正态，其自然对数对应极大值和极小值取值为2和-1，则归一化公式为(ln(Tg)+1)/3。符合正态分布数据有白云石CamgCO3、C2-5、湿度比、C1、Zs，偏正态数据包括碳酸盐CO3、全烃Tg、Tg/Zs等。
(2)优选物性、含油性和脆性敏感指示参数
吉木萨尔凹陷芦草沟组水平井后期还进行了常规测井和核磁测井，利用常规测井和核磁测井进行了孔隙度、含油饱和度和脆性等解释，解释结果可作为录井参数优选的重要依据。由于核磁测井和录井数据的采样间隔不同，本次选取录井数据稳定变化段(厚度大于10m)，统计这些层段内孔隙度、含油饱和度和脆性的解释结果均值，以及标准化钻录井数据的均值，建立起解释结果与钻录井资料对应的样本数据集(数据点大于100个)；利用相关性分析算法，计算物性、含油性和脆性与各类钻录井数据的相关系数，孔隙度与ln(CO3)和ln(Tg/Zs)的相关系数最大(图2)，其中ln(Tg/ZS)与孔隙度呈正相关，选取该参数作为孔隙度指示参数；含油饱和度与ln(Tg)的相关系数最高(图3)，作为饱和度指示参数；按照相同方法，优选白云石CamgCO3作为脆性敏感指示参数(图4)。
(3)以敏感指示参数为端元，建立页岩油甜点分类图版；
反映页岩油孔隙度、含油饱和度和脆性的敏感录井参数分别为ln(Tg/Zs)、ln(Tg)和CamgCO3，将这三个录井参数作为端元，绘制不同类型油层的三角图版(图5)。具体步骤为：优选不同试油产能的层段，分别统计标准化后ln(Tg/Zs)、ln(Tg)和CamgCO3的均值，三个参数标准化后均值分布区间为[0,1]，按照三个参数均值之和为1的原则，将数据重新进行处理，以孔隙度敏感参数为例处理公式如下：
ln(Tg/Zs)＝ln(Tg/Zs)/(ln(Tg/Zs)+ln(Tg)+CamgCO3)*100
将处理后数据，按照水平井百米试油强度>2t/d(I类甜点)、1-2t/d(II类甜点)和<1t/d(III类甜点)三个类别分别投到三角图中，形成页岩油甜点类型判别三角图版。其中，I类甜点分布在三角图版的中部靠左位置，显示出物性和含油性贡献比例相当，脆性相对弱，说明I类甜点主要受到孔隙度和含油饱和度的控制；II类甜点分布在图版的中部靠下位置，显示出脆性和含油饱和度的贡献比例较大，但物性相对低，储层品质变差；III类甜点分布在图版的右下位置，脆性的贡献比例最大，物性和含油饱和度相对较低。由此可见，三角图版能反映物性、含油性和脆性的相对贡献，能有效区分出不同类型甜点，物性和含油性贡献比例大的甜点，水平井百米试油产能通常大于2t/d，为最好的页岩油甜点类型。
(4)水平井钻探过程中甜点类型识别
在水平井钻探过程中，从钻时曲线、碳酸盐元素录井和气测录井测试中，挑选出敏感指示参数ln(Tg/Zs)、ln(Tg)和CamgCO3，经过数据标准化，将数据点投到页岩油类型判别图版中，根据数据点落入位置，可直接进行页岩油甜点类型判别(图6)，实现水平井随钻过程中页岩油甜点类型的快速精确判别，能够及时指导水平井轨迹调整和后期压裂层段的优选。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种页岩油水平井钻探过程中甜点评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，标准化已有钻录井数据；
第二步，优选物性、含油性和脆性敏感指示参数；
第三步，以敏感指示参数为端元，建立页岩油甜点分类图版；
第四步，水平井钻探过程中甜点类型识别及应用。
2.如权利要求1所述的页岩油水平井钻探过程中甜点评价方法，其特征在于，所述第一步中，标准化已有钻录井数据具体为：对钻探过程中测量的钻井和录井数据进行整理，包括钻时Zs、碳酸盐含量、白云石含量、方解石含量、气测全烃Tg、湿度比Wh((C2+C3+C4+C5)/(C1+C2+C3+C4+C5))和C1，其中C1至C5分别代表甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和戊烷组分含量，以及组合参数Tg/Zs，统计数据极大值Curmax和极小值Curmin，对于符合正态分布的数据Cur，按照Cur_g＝(Cur-Curmin)/(Curmax-Curmin)进行数据归一化，得到归一化后结果Cur_g，对于偏正态分布数据Cur，按照(ln(Cur)-ln(Curmin))/(ln(Curmax)-ln(Curmin))进行归一化。
3.如权利要求1所述的页岩油水平井钻探过程中甜点评价方法，其特征在于，所述第二步中，优选物性、含油性和脆性敏感指示参数具体为：根据已有的核磁测井或常规测井孔隙度、含油饱和度和脆性解释结果，选取厚度大于10m的录井稳定段，建立解释结果均值与标准化钻录井数据均值的对应样本数据集，数据点大于100个；利用相关性分析算法，计算物性、含油性和脆性与各类钻录井数据的相关系数，将与孔隙度相关系数最高的钻录井数据作为物性敏感指示参数A，相同方法优选出含油性和脆性敏感指示参数B和C。
4.如权利要求2所述的页岩油水平井钻探过程中甜点评价方法，其特征在于，所述第三步中，以敏感指示参数为端元，建立页岩油甜点分类图版具体为：以指示参数A、B、C为端元建立三角图版，按照百米试油强度>2t/d、1-2t/d和<1t/d划分I类、II类和III类甜点，将不同类型油层对应的A、B和C数据投到三角图中，划分出I类、II类和III类甜点的分布区域，形成页岩油甜点类型判别图版。
5.如权利要求1所述的页岩油水平井钻探过程中甜点评价方法，其特征在于，所述第四步中，水平井钻探过程中甜点类型识别及应用具体为：在页岩油水平井钻探过程中，根据钻录井数据提取出敏感指示参数A、B和C，结合甜点类型判别图版，可直接判别页岩油甜点类型。
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