基于测井及地震资料的页岩气储层最小闭合压力评价方法
【专利摘要】本发明涉及基于测井及地震资料的页岩气储层最小闭合压力评价方法，该方法通过建立页岩气储层的岩石物理模型，预测含不同矿物组成成分时岩石的拉梅系数，进而计算得到反映岩石破裂所需最小应力的参数；在此基础上，通过表征不同矿物组分的拉梅系数，得到能够直观反映矿物组分最小闭合压力系数三者关系的解释图版，将测井实测数据或经叠前反演得到的地震弹性数据引入解释图版中，对页岩气储层的最小闭合压力进行定量评价，选择最小闭合压力系数数值小的位置作为适宜于工程压裂的优质页岩气储层。本发明不用求得构造系数、孔隙压力参数即可使用测井资料或者地震资料评价储层的最小闭合压力，并依据最小闭合压力选取优质页岩气储层。
【专利说明】基于测井及地震资料的页岩气储层最小闭合压力评价方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种页岩气储层最小闭合压力评价方法，特别涉及一种基于测井及地震资料的页岩气储层最小闭合压力评价方法。
【背景技术】
[0002]对于页岩气储层，由于压裂改造直接影响着气产量，对地下应力参数的预测及评价决定着压裂改造能否成功，这些参数具体指最大水平主应力，最小水平主应力，最小闭合压力，其中最小闭合压力尤其重要，它代表地层开裂所需要的最小的力。因此，通过测井及地震方法对储层应力进行评价，在页岩气储层的开发中至关重要。在测井中，可以通过一些应力评价模型，比如黄荣樽模型，对储层的地应力参数进行直接计算，进而对储层进行评价(闻萍等，2006 ;丁世村等，2010 ;张晋言和孙建孟，2012)。但是，要使用这些方法，必须已知一些地下储层的参数，比如求解应力方法中所必须的反映构造作用的构造项(或称为构造系数)，以及孔隙压力，由于成本的限制或者技术限制，这些参数往往不可得或不能够精确求得，导致无法求取地应力参数。且由于地层本身的非均质性，使得这种方法只能进行单井评价，不能在地震资料中实现。
[0003]所述黄荣樽模型指黄荣樽1984年提出的计算应力模型，本处所使用的公式为张晋言和孙建孟在2012 年发表于测井技术上的文章《利用测井资料评价泥页岩油气“五性”指标》，见参考文献I。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种基于测井及地震资料的页岩气储层最小闭合压力评价方法，该方法不用求得构造系数、孔隙压力参数即可使用测井资料或者地震资料评价储层的最小闭合压力。
[0005]为解决上述技术问题，本发明通过建立页岩气储层的岩石物理模型，预测含不同矿物组分时岩石的第一拉梅系数』、第二拉梅系数口与密度P的乘积X p和ii p，根据这两个弹性参数，经计算得到反映岩石破裂所需最小应力的参数——最小闭合压力系数入/ ( A +2 u );在此基础上，通过表征不同矿物组分的X p-1i p相交会，并将对应的最小闭合压力系数以可区分的方式投影到每一个结点上，得到反映矿物组分一弹性参数一最小闭合压力系数三者关系的解释图版，将测井实测数据或经叠前反演得到的地震弹性数据引入解释图版中，对页岩气储层的最小闭合压力进行定量评价，选择最小闭合压力系数数值较小的区域作为适宜于工程压裂的优质页岩气储层。
[0006]本方法包括如下步骤:
步骤1:使用微分等效介质岩石物理模型考虑矿物，干酪根，孔隙之间的关系，所述矿物指石英、方解石、粘土三种；将不同的矿物等效为球体形状的颗粒，将干酪根等效为扁平状裂缝形态的颗粒，不同形状颗粒的弹性性质使用Berryman的三维等效孔隙方法计算，分别计算不同矿物体积比下的石英含方解石，石英含粘土，石英含干酪根，粘土含干酪根，方解石含干酪根时候的体积模量，剪切模量；按照矿物体积比，使用算术平均求得混合物的密度；两两之间的体积比率按照10%进行变化；根据弹性参数之间的关系，由体积模量、剪切模量和密度求得第一和第二拉梅系数与密度的乘积X P和ii P ;所述Berryman三维等效孔隙方法，指使用三维的球形，针形，硬币形，裂缝形孔隙公式计算岩石中不同形状的孔隙对岩石的弹性性质的影响，本处应用公式见Mavko等1999年的书The rock physicshandbook: tools for seismic analysis in porous media,其中的 122页，见参考文献4。
[0007]步骤2:由步骤I中所得的X P和ii P，求得最小闭合压力系数入I U +J// ); 步骤3:根据步骤I与步骤2中所得的表示不同物质组分的各点的弹性参数，以
A P为横轴，U P为纵轴，做交会图，以最小闭合压力系数为第三维，用颜色表示；得到AP-U P-最小闭合压力系数的解释图版；其中各点的纵、横轴及颜色分别代表按照一定规律变化的X p，ii p，最小闭合压力系数三个参数的值，由步骤I可知，每一个点都代表不同的矿物组分；
步骤4:将实际的测井数据或者经过叠前反演得到的地震弹性数据，依据弹性参数之间的关系，计算得到X p，ii P，最小闭合压力系数；将这些参数投影到步骤3得到的交会图版中，根据交会图版对最小闭合压力系数进行评价；适宜于储层改造的优质页岩气储层最小闭合压力数值较小，因此在图版上表现为较低数值的最小闭合压力系数。
[0008]步骤I中不同矿物的混合方法，是将不同矿物作为有一定形状的颗粒按照微分的方式进行计算，其中干酪根等效为扁平状裂缝形态的颗粒进行计算。
[0009]步骤3中交会图图版\ P为横轴，y P为纵轴，指示储层的弹性参数，使用最小闭合压力系数为色标指示最小闭合压力大小，每个点代表一定组分的矿物混合物。
[0010]本发明的基于测井及地震资料的页岩气储层最小闭合压力评价方法与现有技术相比具有以下有益效果。
[0011]本技术方案不用求得构造系数、孔隙压力参数即可使用测井资料或者地震资料定量评价储层的最小闭合压力，可以避免测井直接计算地应力参数所面对的参数不准确所导致的计算结果不准确；依靠岩石物理正演图版的制作，定量矿物一弹性参数一最小闭合压力系数之间的关系，通过最小闭合压力系数判断储层最小闭合压力的大小，可以依据此图版对测井资料、地震资料进行评价，得到优质页岩气储层的分布，其操作方式简单，评价效果准确。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是基于测井及地震资料的页岩气储层最小闭合压力评价方法流程图。
[0013]图2是A p-u P -最小闭合压力系数解释图版。
[0014]图3是在同一深度，各向同性假设条件下得到的最小闭合压力系数图版与最小闭合压力图版的对比图。
[0015]图4是入P-U P-最小闭合压力系数解释图版在复杂岩性储层实际数据中的解释图。
[0016]图5是入P-U P-最小闭合压力系数解释图版在泥页岩储层实际数据中的解释图。
[0017]图6是根据图5图版所示规律在测井资料上得到的泥页岩井优质气层评价结果剖面图。
[0018]图7是根据图5图版所示规律在地震资料上得到的泥页岩储层优质气层评价结果过井剖面图。
[0019]【具体实施方式】
[0020]本发明提供了一种基于测井及地震资料的页岩气储层最小闭合压力评价方法。如图1所示，该方法通过建立页岩气储层的岩石物理模型预测含不同矿物组分的岩石的弹性参数，经计算得到最小闭合压力系数，在此基础上，通过表征不同矿物组分的X p-1i p弹性参数相交会，并将对应的最小闭合压力系数以可区分的方式投影到每一个结点上，得到反映矿物组分——弹性参数——最小闭合压力系数三者关系的解释图版，将测井实测数据或经叠前反演得到的地震资料引入解释图版中，对页岩气储层的最小闭合压力进行定量评价，选择最小闭合压力系数数值较小的区域作为适宜于工程压裂的优质页岩气储层。为了更好的说明本方法，使用中国南方某页岩气储层井资料及地震资料对实施方式及效果进行具体说明。
[0021]具体步骤如下:
步骤1:使用微分等效介质岩石物理模型考虑矿物，干酪根，孔隙之间的关系，所述矿物包括石英，方解石，粘土三种；将不同的矿物等效为球体颗粒，将干酪根等效为扁平状裂缝形态颗粒，不同形状颗粒的弹性性质使用Berryman的三维等效孔隙计算，其关系式为:
【权利要求】
1.一种基于测井及地震资料的页岩气储层最小闭合压力评价方法，其特征在于:该方法通过建立页岩气储层的岩石物理模型，预测含不同矿物组分时岩石的第一拉梅系数入、第二拉梅系数il与密度P的乘积X P和il P，根据这两个弹性参数，计算得到反映岩石破裂所需最小应力的参数——最小闭合压力系数入/( );在此基础上，通过表征不同矿物组分的X p-1i p相交会，并将对应的最小闭合压力系数以可区分的方式投影到每一个结点上，得到反映矿物组分——弹性参数——最小闭合压力系数三者关系的解释图版，将测井实测数据或经叠前反演得到的地震弹性数据引入解释图版中，对页岩气储层的最小闭合压力进行定量评价，选择最小闭合压力系数数值较小的位置作为适宜于工程压裂的优质页岩气储层。
2.根据权利要求1所述的基于测井及地震资料的页岩气储层最小闭合压力评价方法，其特征在于:包括如下步骤: 步骤1:使用微分等效介质岩石物理模型考虑矿物，干酪根，孔隙之间的关系，所述矿物指石英、方解石、粘土三种；将不同的矿物等效为球体形状的颗粒，将干酪根等效为扁平状裂缝形态的颗粒，不同形状颗粒的弹性性质使用Berryman(1995)的三维等效孔隙方法计算，分别计算不同矿物体积比下的石英含方解石，石英含粘土，石英含干酪根，粘土含干酪根，方解石含干酪根时候的体积模量，剪切模量；按照矿物体积比，使用算术平均求得混合物的密度；两两之间的体积比率按照10%进行变化；根据弹性参数之间的关系，由体积模量、剪切模量和密度求得第一和第二拉梅系数与密度的乘积X p和ii p ; 步骤2:由步骤I中所得的X p和ii P，求得最小闭合压力系数』/ U+J?//); 步骤3:根据步骤I与步骤2中所得的表示不同物质组分的各点的弹性参数，以入P为横轴，ii p为纵轴，做交会图，以最小闭合压力系数为第三维，使用颜色表示；得到AP-U P-最小闭合 压力系数的解释图版；其中各点的纵、横轴及颜色分别代表按照一定规律变化的X p，ii p，最小闭合压力系数三个参数的值；由步骤I可知，每一个点都代表不同的矿物组分； 步骤4:将实际的测井数据或者经过叠前反演得到的地震弹性数据；依据弹性参数之间的关系，计算得到X p，ii p，最小闭合压力系数，投影到步骤3得到的交会图版中，根据交会图版对最小闭合压力系数进行评价，适宜于储层改造的优质页岩气储层最小闭合压力数值较小，在图版上表现为较低数值的最小闭合压力系数。
3.根据权利要求2所述的基于测井及地震资料的页岩气储层最小闭合压力评价方法，其特征在于:步骤I中不同矿物的混合方法，是将不同矿物作为有一定形状的颗粒按照微分的方式进行计算，其中干酪根等效为扁平状裂缝形态的颗粒进行计算。
4.根据权利要求2所述的基于测井及地震资料的页岩气储层最小闭合压力评价方法，其特征在于:步骤3中交会图图版\ P为横轴，u P为纵轴，指示储层的弹性参数，使用最小闭合压力系数为色标指示最小闭合压力大小，每个点代表一定组分的矿物混合物。
【文档编号】G01V1/50GK103713327SQ201310747857
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】孙赞东, 刘致水, 孙永洋, 杜振东 申请人:孙赞东, 刘致水, 孙永洋, 杜振东, 王招明, 韩剑发