专利名称：非常规油气藏水平井全缝长压裂参数模拟的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及油气藏开发技术领域，特别是涉及一种非常规油气藏水平井全缝长压裂参数模拟的方法，以及，一种非常规油气藏水平井全缝长压裂参数模拟的装置。
背景技术：
非常规油气藏是指油气藏特征、成藏机理及开采技术有别于常规油气藏的石油天然气矿藏。非常规油气资源的种类很多，一般包括致密和超致密砂岩油气、页岩油气、超重(稠)油、浙青砂岩、煤层气、水溶气、天然气水合物等。其中资源潜力最大、分布最广、且在现有技术经济条件下最具有勘探开发价值的是致密油气(包括致密砂岩油气和致密碳酸盐岩油气)、页岩油气(包括页岩气和页岩油)、煤层气等。常规油气藏与非常规油气藏的区别主要是常规油气藏油气运聚动力是浮力，而非常规油气藏的运聚动力主要是膨胀压力或者生烃压力。常规油气藏的储层主要是中、高渗透率的储层，而非常规油气藏的储层则是低渗透率致密储层。非常规油气藏没有油水界面，而常规油气藏有油水界面。常规油气藏的流体压力主要是常压；而非常规油气藏是有由超压向负压最终到常压的旋回变化，超压是油气向低渗透致密储层中充注运移的主要动力，主要是由邻近的烃源岩在大量生烃期间所产生，并在幕式排烃过程中传递到储层中。以现有的致密砂岩油储层测井评价作为非常规油气藏测井的典型示例，由于致密砂岩储层测井响应特征规律复杂，毛管束缚水含量高，压后油水同产，储层流体性质识别难，并且，致密砂岩储层参数计算误差较大，再者，致密砂岩储层宏观物性、电性、含油性特征相似，微观孔喉特征差异大，储层产能级别差别大，故现有的非常规油气藏测井的方法存在以下问题:致密储层物性差、孔隙结构复杂，非均质性强，储层测井评价难(包括储层参数、压后产水及与试油方式相对应的产层下限确定等)。
尤其是在低渗透储层发育有多个薄油层时，采用以往常规压裂方式难以适应当前改造需要，同时随着开发的深入，储层薄互现象越加严重，水平井单井平均钻遇率由76%降低到53%，如只压裂钻遇层，储量损失约43%。目前，压裂措施都是在同层均一应力和岩体力学特性的假设条件下开展研究和应用，未考虑零散砂体的不连续性、各向异性，以及地应力方向的不一致性，不能适应日益复杂的油藏条件，并且，由于缺乏对于区域应力分布的深入认识，不能实现人工裂缝与砂体的最佳匹配。为此，需要在水平井分段压裂工艺基础上，开展低渗透水平井人工裂缝纵向延伸压裂工艺技术，提高储层的储量动用程度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种非常规油气藏水平井全缝长压裂参数模拟的方法和装置，用以提高非常规油气藏水平井全缝长压裂参数模拟的有效性和准确性，从而提高储层的储量动用程度。为了解决上述问题，本发明公开了一种非常规油气藏水平井全缝长压裂参数模拟的方法，包括:
确定非常规油气藏水平井段目标区域；获取所述目标区域的三维地震叠前道集数据；采用所述三维地震叠前道集数据进行弹性参数反演，获得所述目标区域的三维空间弹性参数数据体；其中，所述三维空间弹性参数数据体包括:岩体泊松比和杨氏模量；根据所述岩体泊松比和杨氏模量计算岩体脆性指数；根据所述三维空间弹性参数数据体和岩体脆性指数，构建基于三维网格节点的岩体力学参数模型；计算所述三维网格节点上的应力信息，生成三维应力场分布模型；根据所述岩体力学参数模型以及三维应力场分布模型进行压裂过程中裂缝全缝长的三维数值模拟。优选地，所述杨氏模量采用如下公式计算获得:
P f3A f C - 4A 1 9 pVs (3Fp — 4F J —,
_6] E = I1 ^\-^ X1Q = ^^^-1X10
Hs L Ats ~ Atp )vP - Vs其中，E为杨氏模量,单位为MPa ; P为岩体的容积密度，单位为g/cm3 ; A ts, A tp分别为岩体的横波时差和纵波时差，单位为U s/m ;VS, Vp分别为岩体的横波速度和纵波速度，单位为m/s ；所述岩体泊松比采用如下公`式计算获得:
2o2°
_ Ats~ 2At,■ _ Vp _ 2v,v - -7 aJY — ~r~2 il
2[Ats~ A tP) L (vP ~ vs)其中，v为岩体泊松比，A ts，A tp分别为岩体的横波时差和纵波时差，单位为V- s/m ；VS, Vp分别为岩体的横波速度和纵波速度,单位为m/s ；所述岩体脆性指数采用如下公式计算获得:FMftrff = I:-■■ I
1( OX MSjfl I n)JPRbrit =.....:................^..........J
______ orar-r*MKIlf 二 —■ 丨—■丨-丨-丨-其中，YM为杨氏模量；PR为岩体泊松比；BRIT为岩体脆性指数。优选地，所述岩体泊松比和杨氏模量根据全波列声波测井数据计算获得；或者，所述岩体泊松比和杨氏模量根据岩心实验室测定数据获得。优选地，所述根据三维空间弹性参数数据体构建基于三维网格节点的岩体力学参数模型的步骤包括:计算所述目标区域中单井的常规测井数据；
获取所述目标区域中单井的特殊测井数据；依据所述特殊测井数据和常规测井数据之间的多元统计相关关系，获得所述具有常规测井数据单井的连续岩体力学参数曲线；针对所述目标区域，井间采用所述三维空间弹性参数数据体，井点结合所述连续岩体力学参数曲线，采用储层空间展布和各向异性模型约束，建立基于三维网格节点的岩体力学参数模型。优选地，所述应力信息包括重力应力、构造应力、孔隙压力，所述计算三维网格节点上的应力信息，生成三维应力场分布模型的步骤为:在三维网格节点上矢量叠加重力应力、构造应力和孔隙压力，形成三维应力场分布模型。优选地，所述计算三维网格节点上的应力信息，生成三维应力场分布模型的步骤，还包括:获取所述目标区域的三维地震资料，结合钻井取心、测井数据建立地下油气藏三维空间储层地质模型；所述根据岩体力学参数模型以及三维应力场分布模型进行压裂过程中裂缝全缝长的三维数值模拟的步骤包括:针对所述地下油气藏三维空间储层地质模型，岩体力学参数模型以及三维应力场分布模型，利用射线追踪法确定三维空间最大主应力方向，获得井筒以外地下三维空间上任意一点与压裂密切相关的·各向异性非均质三维网格节点数值模型，所述三维网格节点数值模型中包括各向异性非·均质储层在三维空间上任一个质点应力的大小及方向；定量计算模拟出井点以外裂缝的实际展布产状，得到压裂裂缝全缝长的三维数值，包括:全缝长的缝高、缝宽、缝长及裂缝面的走向。优选地，所述三维应力场分布模型采用如下公式进行计算:
权利要求
1.一种非常规油气藏水平井全缝长压裂参数模拟的方法，其特征在于，包括: 确定非常规油气藏水平井段目标区域； 获取所述目标区域的三维地震叠前道集数据； 采用所述三维地震叠前道集数据进行弹性参数反演，获得所述目标区域的三维空间弹性参数数据体；其中，所述三维空间弹性参数数据体包括:岩体泊松比和杨氏模量； 根据所述岩体泊松比和杨氏模量计算岩体脆性指数； 根据所述三维空间弹性参数数据体和岩体脆性指数，构建基于三维网格节点的岩体力学参数模型； 计算所述三维网格节点上的应力信息，生成三维应力场分布模型； 根据所述岩体力学参数模型以及三维应力场分布模型进行压裂过程中裂缝全缝长的三维数值模拟。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述杨氏模量采用如下公式计算获得:
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述岩体泊松比和杨氏模量根据全波列声波测井数据计算获得； 或者， 所述岩体泊松比和杨氏模量根据岩心实验室测定数据获得。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据三维空间弹性参数数据体构建基于三维网格节点的岩体力学参数模型的步骤包括 计算所述目标区域中单井的常规测井数据； 获取所述目标区域中单井的特殊测井数据； 依据所述特殊测井数据和常规测井数据之间的多元统计相关关系，获得所述具有常规测井数据单井的连续岩体力学参数曲线； 针对所述目标区域，井间采用所述三维空间弹性参数数据体，井点结合所述连续岩体力学参数曲线，采用储层空间展布和各向异性模型约束，建立基于三维网格节点的岩体力学参数模型。
5.根据权利要求I或2或3或4所述的方法，其特征在于，所述应力信息包括重力应力、构造应力、孔隙压力，所述计算三维网格节点上的应力信息，生成三维应力场分布模型的步骤为 在三维网格节点上矢量叠加重力应力、构造应力和孔隙压力，形成三维应力场分布模型。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括 获取所述目标区域的三维地震资料，结合钻井取心、测井数据建立地下油气藏三维空间储层地质模型； 所述根据岩体力学参数模型以及三维应力场分布模型进行压裂过程中裂缝全缝长的三维数值模拟的步骤包括 针对所述地下油气藏三维空间储层地质模型，岩体力学参数模型以及三维应力场分布模型，利用射线追踪法确定三维空间最大主应力方向，获得井筒以外地下三维空间上任意一点与压裂密切相关的各向异性非均质三维网格节点数值模型，所述三维网格节点数值模型中包括各向异性非均质储层在三维空间上任一个质点应力的大小及方向； 定量计算模拟出井点以外裂缝的实际展布产状，得到压裂裂缝全缝长的三维数值，包括全缝长的缝高、缝宽、缝长及裂缝面的走向。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述三维应力场分布模型采用如下公式进行计算
8.一种非常规油气藏水平井全缝长压裂参数模拟的装置，其特征在于，包括 测井目标区域确定模块，用于确定非常规油气藏水平井段目标区域； 三维地震叠前道集数据获取模块，用于获取所述目标区域的三维地震叠前道集数据；弹性参数反演模块，用于采用所述三维地震叠前道集数据进行弹性参数反演，获得所述目标区域的三维空间弹性参数数据体；其中，所述三维空间弹性参数数据体包括岩体泊松比和杨氏模量； 岩体脆性指数计算模块，用于根据所述岩体泊松比和杨氏模量计算岩体脆性指数；岩体力学参数模型生成模块，用于根据所述三维空间弹性参数数据体和岩体脆性指数，构建基于三维网格节点的岩体力学参数模型； 三维应力场分布模型建立模块，用于计算所述三维网格节点上的应力信息，生成三维应力场分布模型； 全缝长压裂参数模拟模块，用于根据所述岩体力学参数模型以及三维应力场分布模型进行压裂过程中裂缝全缝长的三维数值模拟。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述岩体力学参数模型生成模块包括 常规测井数据计算子模块，用于计算所述目标区域中单井的常规测井数据； 特殊测井数据获取子模块，用于获取所述目标区域中单井的特殊测井数据； 特殊测井数据获得子模块，用于依据所述特殊测井数据和常规测井数据之间的多元统计相关关系，获得所述具有常规测井数据单井的连续岩体力学参数曲线； 模型构建子模块，用于针对所述目标区域，井间采用所述三维空间弹性参数数据体，井点结合所述连续岩体力学参数曲线，采用储层空间展布和各向异性模型约束，建立基于三维网格节点的岩体力学参数模型。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，还包括 地下油气藏三维空间储层地质模型建立模块，用于获取所述目标区域的三维地震资料，结合钻井取心、测井数据建立地下油气藏三维空间储层地质模型； 所述全缝长压裂参数模拟模块包括 三维网格节点数值模型构建子模块，用于针对所述地下油气藏三维空间储层地质模型，岩体力学参数模型以及三维应力场分布模型，利用射线追踪法确定三维空间最大主应力方向，获得井筒以外地下三维空间上任意一点与压裂密切相关的各向异性非均质三维网格节点数值模型，所述三维网格节点数值模型中包括各向异性非均质储层在三维空间上任一个质点应力的大小及方向； 定量计算子模块，用于定量计算模拟出井点以外裂缝的实际展布产状，得到压裂裂缝全缝长的三维数值，包括全缝长的缝高、缝宽、缝长及裂缝面的走向。
全文摘要
本发明提供了一种非常规油气藏水平井全缝长压裂参数模拟的方法和装置，所述方法包括确定非常规油气藏水平井段目标区域；获取所述目标区域的三维地震叠前道集数据并进行弹性参数反演，获得三维空间弹性参数数据体，包括岩体泊松比和杨氏模量；根据所述岩体泊松比和杨氏模量计算岩体脆性指数；根据所述三维空间弹性参数数据体和岩体脆性指数，构建基于三维网格节点的岩体力学参数模型；计算所述三维网格节点上的应力信息，生成三维应力场分布模型；根据所述岩体力学参数模型以及三维应力场分布模型进行压裂过程中裂缝全缝长的三维数值模拟。本发明可以提高非常规油气藏水平井全缝长压裂参数模拟的有效性和准确性，提高储层的储量动用程度。
文档编号E21B49/00GK103256046SQ20131015694
公开日2013年8月21日 申请日期2013年4月28日 优先权日2013年4月28日
发明者师永民, 张玉广, 王磊, 吴文娟, 柴智, 秦小双, 师锋, 李晓敏, 郭馨蔚, 吴洛菲, 熊文涛, 徐蕾, 师春爱, 方媛媛, 师翔 申请人:北京大学