一種頁巖儲層改造體積的地質表征方法技術

本發明專利技術公開一種頁巖儲層改造體積的地質表征方法，包括以下步驟：獲取各項儲層物性參數、各項巖石力學參數；計算各個測井點對應的脆性因子B

A geological characterization method for volume modification of shale reservoir

The invention discloses a geological characterization method for reforming volume of shale reservoir, comprising the following steps: obtaining physical parameters of each reservoir and mechanical parameters of each rock; calculating the corresponding brittleness factor B of each logging point;

【技術實現步驟摘要】
一種頁巖儲層改造體積的地質表征方法
本專利技術涉及一種頁巖儲層改造體積的地質表征方法，屬于油田開發

技術介紹
頁巖儲層改造體積(SRV)是單井獲得高產的評價指標，對儲層改造體積(SRV)的預測與表征具有重要意義。儲層改造體積的表征和計算方法已從定性向定量發展，目前主要包括產量擬合法、半經驗公式法、離散網絡模型法、微地震監測法和半解析法。產量擬合法采用均值模型未考慮頁巖儲層天然裂縫發育引起的各向異性，且因頁巖儲層分段壓裂方式不能得到單段產能數據，進而不能有效確定單段壓裂SRV的展布范圍。半經驗公式法采用拉伸斷裂Tx、Ty、剪切斷裂Sx、Sy等經驗常數，同樣不能反映各水平井乃至水平井各段差異。離散網絡模型法通過考慮壓裂液、支撐劑性能和施工泵注程序等工程影響因素，模擬單次水力壓裂過程中縫網的延伸過程進而確定SRV三維形態，但無法考慮多級或同步壓裂過程中的相互干擾效應，并且不能在儲層認識和壓裂施工前對SRV進行預測和表征。微地震監測法結果較為可靠，但成本較高，不能做到對工區各單井進行監測。半解析法同樣基于各向滲透率k、有效孔隙度φ等經驗常數，缺乏變動性，且擴散系數需微地震數據校準?？p網壓裂技術作為頁巖儲層改造的重要手段，主要通過利用儲層中天然裂縫等巖石弱面開啟并連通形成復雜網絡達到有效的頁巖儲層改造效果。對于儲層可壓裂性與壓裂規模的預測等方面的工作應著重在頁巖儲層地質和壓裂過程力學特征的分析上，而目前已有的研究則更多側向壓裂施工條件和工藝等方面，這可能因為忽略儲層地質分析使得施工過程耗費大量財力和物力并可能破壞頁巖儲層。而僅僅通過地質和力學特征對頁巖儲層進行可壓性評價卻不能定量描述復雜縫網大致的延伸規模。因此，為使得在壓裂施工時均取得較好的改造效果，必須建立在儲層可壓性評價基礎上對復雜縫網延伸規模進行預測，即通過地質參數對儲層改造體積進行定量表征。頁巖可壓性評價主要通過巖心分析和測井解釋結果，通過選取多個關鍵參數進行儲層特征、力學性質的全面評價，適合現場操作并簡單有效，亦可結合室內實驗分析結果動靜態轉換；再通過連續可靠的地質數據嵌入巖石斷裂力學理論中，消除該方法對高成本的微地震監測方法的依賴，最終對儲層改造體積(SRV)進行地質表征。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種克服半解析法經驗常數的非確定性和對微地震的依賴，使得在壓裂施工前對研究區各單井的改造程度有定量的認識，并有效預測改造體積的空間分布，為后續施工作為前期指導或施工印證提供可靠依據的頁巖儲層改造體積的地質表征方法本專利技術解決上述技術問題所采用的技術方案是一種頁巖儲層改造體積的地質表征方法，該方法包括以下步驟：S100、利用統計得到的巖心室內實驗分析和單井測井解釋結果獲取各項儲層物性參數、各項巖石力學參數；S200、根據步驟S100得到的各項參數，計算各個測井點對應的脆性因子Brit、新型脆性因子Bn；S300、再計算出各測井數據點對應的儲層斷裂韌性指數Kn、天然裂縫張開難易指數Pn、裂縫穿過評價指數Cn；S400、通過下式建立各測井數據點對應的新型評價因子En；當En>0.5時，該測井數據點判定為有效數據點，即理存在可改造性，進行下一步驟，否則判定為無效數據點；式中：En為第i個測井數據點對應的新型評價因子；S500、計算步驟S400中有效數據點的裂縫擴展波及長度Lo、波及高度Ho和波及寬度Wo，最后通過下式獲取儲層改造體積；式中：VSRV為第j口單井第m壓裂段對應的理論儲層改造體積，m3；Lo為第i個測井數據點對應的波及長度，m，Ho為第i個測井數據點對應的波及高度，m，Wo為第i個測井數據點對應的波及寬度，m。進一步的是，所述步驟S100的具體過程為：S101、對巖心室內實驗分析結果處理，獲取主力產氣層單井垂直深度h、孔隙度φ、密度ρ、硅質礦物組分含量VSi、碳酸鹽巖礦物組分含量VCarb、巖石泊松比ν、楊氏模量E、體積模量K、剪切模量G、抗張強度St、孔隙壓力Pp、垂向應力σz、水平最大主應力σH和水平最小主應力σh，單井測井解釋得到無鈾伽馬γ、聲波時差(橫波Δts、縱波Δtp)、中子CNL和密度ρ；S102、通過下式多元擬合獲取孔隙度φ、泥質含量Vsh；ρ＝a1+b1ρlogφlog＝a2+b2γ+c2Δtp+d2CNL+e2ρlogφ＝a3+b3φlog式中：ρ為第i個測井數據點對應的靜態密度值，g/cm3，a1、b1為密度擬合參數，ρlog為第i個測井數據點對應的動態密度值，g/cm3，φlog為第i個測井數據點對應的動態孔隙度值，小數，a2、b2、c2、d2、e2、a3、b3為孔隙度擬合參數，γ為第i個測井數據點對應的無鈾伽馬值，API，CNL為第i個測井數據點對應的中子值，％，Δts、Δtp為第i個測井數據點對應的橫波、縱波時差，s，φ為第i個測井數據點對應的靜態孔隙度值，小數；ISh為第i個測井數據點對應的歸一化無鈾伽馬值，γ為第i個測井數據點對應的無鈾伽馬值，API，γmin、γmax為全區或單井測井無鈾伽馬最小值和最大值，API，GCUR為地層年代經驗系數，新地層取3.7，老地層取2；S103、通過下式多元擬合獲取巖石力學參數；式中：Cma為第i個測井數據點對應的骨架體積壓縮系數，MPa-1，Δtsma、Δtpma為巖石骨架橫波時差、縱波時差，可由巖心實驗得到，s，ρma為巖石骨架密度，可由巖心實驗得到，kg/m3，Cb為第i個測井數據點對應的體積壓縮系數，即體積模量K的倒數，MPa-1，α為有效應力系數，ν為第i個測井數據點對應計算得到的泊松比，Δts、Δtp為第i個測井數據點對應的橫波、縱波時差，s/m，ρ為第i個測井數據點對應的靜態密度值，g/cm3，E為第i個測井數據點對應計算得到的楊氏模量，MPa，K為第i個測井數據點對應計算得到的體積模量，MPa，G為第i個測井數據點對應計算得到的剪切模量，MPa；Pp＝αp×ghSt為第i個測井數據點對應計算得到的抗張強度，MPa，Vsh為第i個測井數據點對應計算得到的泥質含量，％，K為常數，取值12.26，Pp為孔隙壓力，MPa，αp為區域壓力系數，g為重力加速度，m/s2，h為第i個測井數據點對應的垂直深度，m，σz為第i個測井數據點對應的垂向主應力，MPa，σH、σh為第i個測井數據點對應的水平最大和最小主應力，MPa，α為有效應力系數，β1、β2為水平最大、最小主應力方向的構造應力系數，可由巖心力學實驗獲取。進一步的是，所述步驟S200的具體過程為：基于常規測井解釋成果，提取脆性礦物組分的數據，通過下式獲取各個測井點對應的脆性因子Brit、新型脆性因子Bn；Brit＝E/ν式中：Vrit為第i個測井數據點對應的礦物成分脆性指數，％，Vj為第i個測井數據點對應的第j類脆性礦物含量，％，Brit為脆性因子，無量綱，Vmin、Vmax為全區或單井最小、最大礦物成分脆性指數，％，VRIT為第i個測井數據點對應的歸一化脆性礦物含量，無量綱，Bmin、Bmax為全區或單井最小、最大脆性因子，無量綱，BRIT為第i個測井數據點對應的歸一化脆性因子，無量綱，Bn為第i個測井數據點對應的新型脆性因子，無量綱。進一步的是，所述步驟S300的具體過程為：S30本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種頁巖儲層改造體積的地質表征方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：S100、利用統計得到的巖心室內實驗分析和單井測井解釋結果獲取各項儲層物性參數、各項巖石力學參數；S200、根據步驟S100得到的各項參數，計算各個測井點對應的脆性因子B

【技術特征摘要】
1.一種頁巖儲層改造體積的地質表征方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：S100、利用統計得到的巖心室內實驗分析和單井測井解釋結果獲取各項儲層物性參數、各項巖石力學參數；S200、根據步驟S100得到的各項參數，計算各個測井點對應的脆性因子Brit、新型脆性因子Bn；S300、再計算出各測井數據點對應的儲層斷裂韌性指數Kn、天然裂縫張開難易指數Pn、裂縫穿過評價指數Cn；S400、通過下式建立各測井數據點對應的新型評價因子En；當En>0.5時，該測井數據點判定為有效數據點，即理存在可改造性，進行下一步驟，否則判定為無效數據點；式中：En為第i個測井數據點對應的新型評價因子；S500、計算步驟S400中有效數據點的裂縫擴展波及長度Lo、波及高度Ho和波及寬度Wo，最后通過下式獲取儲層改造體積；式中：VSRV為第j口單井第m壓裂段對應的理論儲層改造體積，m3；Lo為第i個測井數據點對應的波及長度，m，Ho為第i個測井數據點對應的波及高度，m，Wo為第i個測井數據點對應的波及寬度，m。2.根據權利要求1所述的一種頁巖儲層改造體積的地質表征方法，其特征在于，所述步驟S100的具體過程為：S101、對巖心室內實驗分析結果處理，獲取主力產氣層單井垂直深度h、孔隙度φ、密度ρ、硅質礦物組分含量VSi、碳酸鹽巖礦物組分含量VCarb、巖石泊松比ν、楊氏模量E、體積模量K、剪切模量G、抗張強度St、孔隙壓力Pp、垂向應力σz、水平最大主應力σH和水平最小主應力σh，單井測井解釋得到無鈾伽馬γ、聲波時差(橫波Δts、縱波Δtp)、中子CNL和密度ρ；S102、通過下式多元擬合獲取孔隙度φ、泥質含量Vsh；ρ＝a1+b1ρlogφlog＝a2+b2γ+c2Δtp+d2CNL+e2ρlogφ＝a3+b3φlog式中：ρ為第i個測井數據點對應的靜態密度值，g/cm3，a1、b1為密度擬合參數，ρlog為第i個測井數據點對應的動態密度值，g/cm3，φlog為第i個測井數據點對應的動態孔隙度值，小數，a2、b2、c2、d2、e2、a3、b3為孔隙度擬合參數，γ為第i個測井數據點對應的無鈾伽馬值，API，CNL為第i個測井數據點對應的中子值，％，Δts、Δtp為第i個測井數據點對應的橫波、縱波時差，s，φ為第i個測井數據點對應的靜態孔隙度值，小數；ISh為第i個測井數據點對應的歸一化無鈾伽馬值，γ為第i個測井數據點對應的無鈾伽馬值，API，γmin、γmax為全區或單井測井無鈾伽馬最小值和最大值，API，GCUR為地層年代經驗系數，新地層取3.7，老地層取2；S103、通過下式多元擬合獲取巖石力學參數；式中：Cma為第i個測井數據點對應的骨架體積壓縮系數，MPa-1，Δtsma、Δtpma為巖石骨架橫波時差、縱波時差，可由巖心實驗得到，s，ρma為巖石骨架密度，可由巖心實驗得到，kg/m3，Cb為第i個測井數據點對應的體積壓縮系數，即體積模量K的倒數，MPa-1，α為有效應力系數，ν為第i個測井數據點對應計算得到的泊松比，Δts、Δtp為第i個測井數據點對應的橫波、縱波時差，s/m，ρ為第i個測井數據點對應的靜態密度值，g/cm3，E為第i個測井數據點對應計算得到的楊氏模量，MPa，K為第i個測井數據點對應計算得到的體積模量，MPa，G為第i個測井數據點對應計算得到的剪切模量，MPa；Pp＝αp×ghSt為第i個測井數據點對應計算得到的抗張強度，MPa，Vsh為第i個測井數據點對應計算得到的泥質含量，％，K為常數，取值12.26，Pp為孔隙壓力，MPa，αp為區域壓力系數，g為重力加速度，m/s2，h為第i個測井數據點對應的垂直深度，m，σz為第i個測井數據點對應的垂向主應力，MPa，σH、σh為第i個測井數據點對應的水平最大和最小主應力，MPa，α為有效應力系數，β1、β2為水平最大、最小主應力方向的構造應力系數，可由巖心力學實驗獲取。3.根據權利要求2所述的一種頁巖儲層改造體積的地質表征方法，其特征在于，所述步驟S200的具體過程為：基于常規測井解釋成果，提取脆性礦物組分的數據，通過下式獲取各個測井點對應的脆性因子Brit、新型脆性因子Bn；Brit＝E/ν式中：Vrit為第i個測井數據點對應的礦物成分脆性指數，％，Vj為第i個測井數據點對應的第j類脆性礦物含量，％，Brit為脆性因子，無量綱，Vmin、Vmax為全區或單井最小、最大礦物成分脆性指數，％，VRIT為第i個測井數據點對應的歸一化脆性礦物含量，無量綱，Bmin、Bmax為全區或單井最小、最大脆性因子，無量綱，BRIT為第i個測井數據點對應的歸一化脆性因子，無量綱，Bn為第i個測井數據點對應的新型脆性因子，無量綱。4.根據權利要求3所述的一種頁巖儲層改造體積的地質表征方法，其特征在于，所述步驟S300的具體過程為：S301、通過下式獲取儲層斷裂韌性指數Kn；KIC＝0.217σn+0.0059St3+0.0923St2+0.517St-0.3322KIIC＝0.0956σh+0.1383St-0.082KRIT＝KICKIIC

【專利技術屬性】
技術研發人員：任嵐，沈騁，趙金洲，吳雷澤，
申請(專利權)人：西南石油大學，
類型：發明
國別省市：四川,51