一种确定页岩储层可压裂性系数的方法与流程

本发明属于页岩气勘探领域，具体涉及一种确定页岩储层可压裂性系数的方法。
背景技术：
：我国页岩气资源储量丰富，随着开采深度的不断增加，页岩储层的温度、地应力等开采环境越来越复杂，在采用射孔压裂时，由于对储层的可压裂性位置不确定导致射孔压裂的效率较低。目前，页岩储层的可压裂性评价主要通过实验室内岩心脆性评价和可压裂性系数计算两种方法来反映。岩心脆性评价方法取芯数量有限且不连续，大多数可压裂性系数计算考虑的因素单一，并不能综合反映页岩的可压裂性。技术实现要素：本发明的目的是提供一种确定页岩储层可压裂性系数的方法，以使获得的页岩储层可压裂性系数更准确、合理，为现场页岩气井射孔压裂参数布置优化提供技术支持。本发明所述的确定页岩储层可压裂性系数的方法，包括：步骤一、确定页岩脆性标准化数值s1、天然裂缝发育程度标准化数值s2、水平应力差标准化数值s3和储层含气性标准化数值s4。步骤二、采用层次分析法确定页岩脆性标准化数值s1所占权重比例w1、天然裂缝发育程度标准化数值s2所占权重比例w2、水平应力差标准化数值s3所占权重比例w3和储层含气性标准化数值s4所占权重比例w4。步骤三、利用公式fi＝s1w1+s2w2+s3w3+s4w4，计算得到页岩储层可压裂性系数fi。采用层次分析法确定所述权重比例w1、w2、w3和w4的步骤为：第一步、确定页岩脆性标准化数值s1、天然裂缝发育程度标准化数值s2、水平应力差标准化数值s3、储层含气性标准化数值s4相互之间的重要程度。第二步、根据页岩脆性标准化数值s1、天然裂缝发育程度标准化数值s2、水平应力差标准化数值s3、储层含气性标准化数值s4中任意两者之间的比例标度值，建立判断矩阵a；as1s2s3s4s1a11a12a13a14s2a21a22a23a24s3a31a32a33a34s4a41a42a43a44其中，a12表示页岩脆性标准化数值s1相对于天然裂缝发育程度标准化数值s2的比例标度值，a21表示天然裂缝发育程度标准化数值s2相对于页岩脆性标准化数值s1的比例标度值，a13表示页岩脆性标准化数值s1相对于水平应力差标准化数值s3的比例标度值，同理a34表示水平应力差标准化数值s3相对于储层含气性标准化数值s4的比例标度值。第三步、计算判断矩阵a的特征向量wi1，并根据wi1＝[w1w2w3w4]t，得到所述权重比例w1、w2、w3和w4。确定页岩脆性标准化数值s1的步骤为：第一步、确定脆性矿物含量标准化数值s1-1、杨氏模量及泊松比脆性指数标准化数值s1-2和抗压抗拉强度脆性指数标准化数值s1-3。第二步、采用层次分析法确定脆性矿物含量标准化数值s1-1所占权重比例w1-1、杨氏模量及泊松比脆性指数标准化数值s1-2所占权重比例w1-2和抗压抗拉强度脆性指数标准化数值s1-3所占权重比例w1-3。第三步、利用公式s1＝s1-1w1-1+s1-2w1-2+s1-3w1-3，计算得到页岩脆性标准化数值s1。由于页岩脆性会受到脆性矿物含量、杨氏模量及泊松比脆性指数、抗压抗拉强度脆性指数的影响，确定页岩脆性标准化数值s1时，考虑了脆性矿物含量、杨氏模量及泊松比脆性指数、抗压抗拉强度脆性指数三方面的影响因素，从而使得到的页岩脆性标准化数值s1更准确、合理，为确定更准确、更合理的页岩储层可压裂性系数奠定了基础。采用层次分析法确定所述权重比例w1-1、w1-2和w1-3的步骤为：第一步、确定脆性矿物含量标准化数值s1-1、杨氏模量及泊松比脆性指数标准化数值s1-2、抗压抗拉强度脆性指数标准化数值s1-3相互之间的重要程度。第二步、根据脆性矿物含量标准化数值s1-1、杨氏模量及泊松比脆性指数标准化数值s1-2、抗压抗拉强度脆性指数标准化数值s1-3中任意两者之间的比例标度值，建立判断矩阵b：bs1-1s1-2s1-3s1-1b11b12b13s1-2b21b22b23s1-3b31b32b33其中，b12表示脆性矿物含量标准化数值s1-1相对于杨氏模量及泊松比脆性指数标准化数值s1-2的比例标度值，b21表示杨氏模量及泊松比脆性指数标准化数值s1-2相对于脆性矿物含量标准化数值s1-1的比例标度值，同理b32表示抗压抗拉强度脆性指数标准化数值s1-3相对于杨氏模量及泊松比脆性指数标准化数值s1-2的比例标度值。第三步、计算判断矩阵b的特征向量wi2，并根据wi2＝[w1-1w1-2w1-3]t，得到所述权重比例w1-1、w1-2和w1-3。影响因素分为正向指标和负向指标，正向指标越大越好，负向指标则越小越好。脆性矿物含量标准化数值s1-1、杨氏模量及泊松比脆性指数标准化数值s1-2、抗压抗拉强度脆性指数标准化数值s1-3都为正向指标，都可通过差值转换归一化处理得到。其中，确定脆性矿物含量标准化数值s1-1的步骤为：第一步、根据室内实验数据或者现场测井资料获得脆性矿物含量x1-1以及脆性矿物含量x1-1数值区间的最大值x1-1max、最小值x1-1min；第二步、利用公式计算得到脆性矿物含量标准化数值s1-1。确定杨氏模量及泊松比脆性指数标准化数值s1-2的步骤为：第一步、根据室内实验数据或者现场测井资料获得杨氏模量及泊松比脆性指数x1-2以及杨氏模量及泊松比脆性指数x1-2数值区间的最大值x1-2max、最小值x1-2min；第二步、利用公式计算得到杨氏模量及泊松比脆性指数标准化数值s1-2。确定抗压抗拉强度脆性指数标准化数值s1-3的步骤为：第一步、根据室内实验数据或者现场测井资料获得抗压抗拉强度脆性指数x1-3以及抗压抗拉强度脆性指数x1-3数值区间的最大值x1-3max、最小值x1-3min；第二步、利用公式计算得到抗压抗拉强度脆性指数标准化数值s1-3。s1-1、s1-2、s1-3的数值范围在0～1之间，最优值为1，最劣值为0。天然裂缝发育程度标准化数值s2、储层含气性标准化数值s4为正向指标，水平应力差标准化数值s3为负向指标，都可通过差值转换归一化处理得到。确定天然裂缝发育程度标准化数值s2的步骤为：第一步、根据室内实验数据或者现场测井资料获得天然裂缝发育程度参数x2以及天然裂缝发育程度参数x2数值区间的最大值x2max、最小值x2min；第二步、利用公式计算得到天然裂缝发育程度标准化数值s2。确定水平应力差标准化数值s3的步骤为：第一步、根据室内实验数据或者现场测井资料获得水平应力差x3以及水平应力差x3数值区间的最大值x3max、最小值x3min；第二步、利用公式计算得到水平应力差标准化数值s3。确定储层含气性标准化数值s4的步骤为：第一步、根据室内实验数据或者现场测井资料获得储层含气性参数x4以及储层含气性参数x4数值区间的最大值x4max、最小值x4min；第二步、利用公式计算得到储层含气性标准化数值s4。s2、s3、s4的数值范围在0～1之间，最优值为1，最劣值为0。本发明综合考虑了页岩脆性、天然裂缝发育程度、水平应力差和储层含气性四个关键影响因素；页岩脆性会影响储层介质自身形成复杂裂缝的能力，脆性越高，形成复杂裂缝的能力越强；天然裂缝发育程度则是决定后期压裂时裂缝整体走向及趋势的关键因素，天然裂缝发育程度越好，越有利于压裂形成复杂网状裂缝；水平应力差越大形成的裂缝形态越单一，因此压裂时应该避免水平应力差过大；储层含气性决定了压裂后的储层是否具有稳定的产气能力；通过这四个关键参数的选择，避免了仅通过单一影响因素计算可压裂性系数出现的较大误差，从而使得到的页岩储层可压裂性系数更准确、合理，为现场页岩气井射孔压裂参数布置优化提供技术支持，对于综合衡量页岩气井压裂层段优选、射孔簇位置优化具有重要意义，可以在减少工作量的同时提高压裂效率，从而提高页岩气抽采效率。附图说明图1为确定页岩储层可压裂性系数的方法流程图。图2为确定页岩脆性标准化数值s1的流程图。具体实施方式下面结合附图对本发明进行详细说明。如图1所示的确定页岩储层可压裂性系数的方法，包括：步骤一、确定页岩脆性标准化数值s1、天然裂缝发育程度标准化数值s2、水平应力差标准化数值s3和储层含气性标准化数值s4。由于页岩脆性会受到脆性矿物含量、杨氏模量及泊松比脆性指数、抗压抗拉强度脆性指数的影响，因此，确定页岩脆性标准化数值s1的步骤(参见图2)为：第一步、确定脆性矿物含量标准化数值s1-1、杨氏模量及泊松比脆性指数标准化数值s1-2和抗压抗拉强度脆性指数标准化数值s1-3。脆性矿物含量标准化数值s1-1、杨氏模量及泊松比脆性指数标准化数值s1-2、抗压抗拉强度脆性指数标准化数值s1-3都为正向指标，都可通过差值转换归一化处理得到。确定脆性矿物含量标准化数值s1-1、杨氏模量及泊松比脆性指数标准化数值s1-2、抗压抗拉强度脆性指数标准化数值s1-3的方法为：先根据室内实验数据或者现场测井资料获得脆性矿物含量x1-1以及脆性矿物含量x1-1数值区间的最大值x1-1max、最小值x1-1min，杨氏模量及泊松比脆性指数x1-2以及杨氏模量及泊松比脆性指数x1-2数值区间的最大值x1-2max、最小值x1-2min，抗压抗拉强度脆性指数x1-3以及抗压抗拉强度脆性指数x1-3数值区间的最大值x1-3max、最小值x1-3min；然后再利用公式计算得到脆性矿物含量标准化数值s1-1、杨氏模量及泊松比脆性指数标准化数值s1-2、抗压抗拉强度脆性指数标准化数值s1-3。s1-1、s1-2、s1-3的数值范围在0～1之间，最优值为1，最劣值为0。第二步、采用层次分析法确定脆性矿物含量标准化数值s1-1所占权重比例w1-1、杨氏模量及泊松比脆性指数标准化数值s1-2所占权重比例w1-2和抗压抗拉强度脆性指数标准化数值s1-3所占权重比例w1-3。具体为：首先，确定脆性矿物含量标准化数值s1-1、杨氏模量及泊松比脆性指数标准化数值s1-2、抗压抗拉强度脆性指数标准化数值s1-3相互之间的重要程度，重要程度划分为1、3、5三种，分别代表同等重要、较为重要、更为重要。然后，根据脆性矿物含量标准化数值s1-1、杨氏模量及泊松比脆性指数标准化数值s1-2、抗压抗拉强度脆性指数标准化数值s1-3中任意两者之间的比例标度值，建立判断矩阵b；bs1-1s1-2s1-3s1-1135s1-21/313s1-31/51/31比如，s1-1相对于s1-2的比例标度值为3，s1-2相对于s1-1的比例标度值为s1-1相对于s1-3的比例标度值为5，s1-3相对于s1-1的比例标度值为s1-2相对于s1-3的比例标度值为3，s1-3相对于s1-2的比例标度值为最后，计算判断矩阵b的特征向量wi2，得到wi2＝[0.50.250.25]t，则权重比例w1-1＝50％、w1-2＝25％、w1-3＝25％。判断矩阵b的最大特征根为3，一致性指标ci＝0，检验系数cr＝0，由于cr≤0.1，因此，判断矩阵b具有满意的一致性。第三步、利用公式s1＝s1-1w1-1+s1-2w1-2+s1-3w1-3，计算得到页岩脆性标准化数值s1。天然裂缝发育程度标准化数值s2、储层含气性标准化数值s4为正向指标，水平应力差标准化数值s3为负向指标，都可通过差值转换归一化处理得到。确定天然裂缝发育程度标准化数值s2、水平应力差标准化数值s3、储层含气性标准化数值s4的方法为：先根据室内实验数据或者现场测井资料获得天然裂缝发育程度参数x2以及天然裂缝发育程度参数x2数值区间的最大值x2max、最小值x2min，水平应力差x3以及水平应力差x3数值区间的最大值x3max、最小值x3min，储层含气性参数x4以及储层含气性参数x4数值区间的最大值x4max、最小值x4min；然后再利用公式计算得到天然裂缝发育程度标准化数值s2、水平应力差标准化数值s3、储层含气性标准化数值s4。步骤二、采用层次分析法确定页岩脆性标准化数值s1所占权重比例w1、天然裂缝发育程度标准化数值s2所占权重比例w2、水平应力差标准化数值s3所占权重比例w3和储层含气性标准化数值s4所占权重比例w4。具体为：首先，确定页岩脆性标准化数值s1、天然裂缝发育程度标准化数值s2、水平应力差标准化数值s3、储层含气性标准化数值s4相互之间的重要程度，重要程度划分为1、3、5、7四种，分别代表同等重要、较为重要、更为重要、强烈重要。然后，根据页岩脆性标准化数值s1、天然裂缝发育程度标准化数值s2、水平应力差标准化数值s3、储层含气性标准化数值s4中任意两者之间的比例标度值，建立判断矩阵a；as1s2s3s4s11357s21/3135s31/51/313s41/71/51/31比如，s1相对于s2的比例标度值为3，s2相对于s1的比例标度值为s1相对于s3的比例标度值为5，s3相对于s1的比例标度值为s1相对于s4的比例标度值为7，s4相对于s1的比例标度值为s2相对于s3的比例标度值为3，s3相对于s2的比例标度值为s2相对于s4的比例标度值为5，s4相对于s2的比例标度值为s3相对于s4的比例标度值为3，s4相对于s3的比例标度值为最后，计算判断矩阵a的特征向量wi1，得到wi1＝[0.5578920.2633450.1218730.05689]t，则权重比例w1＝55.79％、w2＝26.33％、w3＝12.19％、w4＝5.69％。判断矩阵a的最大特征根为4.118466，一致性指标ci＝0.039489，检验系数cr＝0.043876，由于cr≤0.1，因此，判断矩阵a具有满意的一致性。步骤三、利用公式fi＝s1w1+s2w2+s3w3+s4w4，计算得到页岩储层可压裂性系数fi。上述实施例综合考虑了页岩脆性矿物含量、杨氏模量及泊松比脆性指数、抗压抗拉强度脆性指数、天然裂缝发育程度、水平应力差、储层含气性六方面的影响因素，避免了仅通过单一影响因素计算可压裂性系数出现的较大误差，从而使得到的页岩储层可压裂性系数更准确、更合理。当前第1页12