一种致密低渗透储层裂缝有效性的综合评价方法与流程

本发明涉及到油气地质领域，具体涉及一种致密低渗透储层裂缝有效性的定量评价与预测方法。

背景技术：

致密低渗透储层天然裂缝普遍发育。天然裂缝形成以后，一些裂缝还常被石英、方解石等矿物充填而变成无效裂缝，没有被矿物充填的裂缝的有效性也有很大的差异。因此，天然裂缝的有效性评价和预测是致密低渗透储层评价的关键，对致密低渗透储层油气勘探开发至关重要。有效裂缝是致密低渗透储层的有效储集空间和主要渗流通道，决定了致密低渗透储层的质量、潜在生产能力和开发效果。影响裂缝有效性的主要因素包括裂缝的形成时间、裂缝产状、现今地应力方向与大小、溶蚀作用、晚期的构造抬升剥蚀作用、异常流体高压作用和后期断层的活动性等。

裂缝有效性的定量评价和预测一直是致密低渗透储层评价中有待解决的难题。目前对裂缝有效性的评价都是定性的，其评价结果远远满足不了致密低渗透储层油气勘探开发的要求。目前，亟待开发一种定量评价和预测不同方向裂缝有效性以及总裂缝有效性的方法，从而为致密低渗透油气储层的科学评价和致密油气勘探开发提供地质依据。

技术实现要素：

本发明根据天然裂缝有效性的主要影响因素，提出了一种基于裂缝有效指数法的致密低渗透储层裂缝有效性的定量评价和预测方法，该方法能够对致密低渗透储层中不同方向天然裂缝的有效性及总裂缝有效性进行定量评价和井间定量预测，为致密低渗透储层裂缝有效性的定量评价和预测提供了一条新的途径。本发明所述方法的流程图如图1所示。

具体而言，本发明所述方法包括：

(1)在致密低渗透储层区域内确定待测井，计算所述待测井内某一方向上各项裂缝有效性因素对应的单因素指数；所述裂缝有效性因素包括裂缝形成时间、裂缝走向、裂缝倾角、裂缝发育程度、地应力方向以及地应力大小；

所述裂缝有效性因素的项数i＝1、2…n-1、n，共n项；其中，第i项有效性因素对应的单因素指数F_i的计算方法如公式I所示：

$F_i=\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}\left(\frac{p_{j,i}-p_{min,i}}{p_{max,i}-p_{min,i}}\right)---I;$

对于第i项有效性因素而言，以所述待测井内现有的m条裂缝为样本进行计算，裂缝样本条数j＝1、2…m-1、m，P_j,i代表第j条裂缝样本的测量值，P_max,j代表m条裂缝样本测量值中的最大值，P_min,,i代表m条裂缝样本测量值中的最小值；

(2)按照公式II，计算所述待测井内某一方向上的裂缝有效指数FEI：

$FEI=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}(C_i\×F_i)---II;$

所述公式II中，F_i为步骤(1)所得第i项有效性因素的单因素指数，C_i为第i项有效性因素对应的单因素系数。

所述步骤(1)中，基于裂缝有效性影响因素的参数优选和单因素指数计算，这是评价裂缝有效性的基础。影响裂缝有效性的主要因素的主控因素包括裂缝因素(如裂缝的形成时间、产状、发育程度)和地应力因素(如地应力方向、大小)。在裂缝有效性评价时，首先需要确定影响裂缝有效性的因素，根据不同参数的影响程度，进行各单因素参数优选。在此基础上，进行单因素指数的计算和评价。

本发明所述裂缝有效性影响因素的还可以进一步包括次级因素，如油藏因素(如地层压力、深度)、构造因素(如晚期构造抬升剥蚀作用、后期断层的活动性)、成岩因素(如溶蚀作用)等。

在实际评价过程中，各项裂缝有效性因素的具体数值均可以采用本领域已知的常规方法获得，本发明不做特殊限定。例如，所述裂缝形成时间、裂缝走向、裂缝倾角以及裂缝发育程度的测量值均可参考岩心和成像测井资料获得；所述地应力方向和地应力大小的测量值均可参考测井和样品测试分析资料获得。

本发明所述公式I中，单因素系数C_i依据各项因素对所述方向上裂缝有效性的影响程度人为确定，或采用数学拟合的方法获得。对于所述C_i而言，优选各项C_i之和为1。

所述方法中，利用公式I，可以定量计算影响裂缝有效性的单因素指数分布；进一步利用公式II，可以定量计算裂缝有效性指数分布。

本发明步骤(1)～(2)提供的方法均针对待测井内的某一个方向，为了获得待测井内多个方向上裂缝的综合有效指数，所述方法还可以进一步包括：

(3)重复步骤(1)～(2)，计算所述待测井内多个方向上的裂缝有效指数；

(4)按照公式III，计算所述待测井内共q个方向裂缝的综合有效指数FEI₀：

${\mathrm{FEI}}_0=\underset{p=1}{\overset{q}{\Σ}}(C_p\×{\mathrm{FEI}}_p)---III;$

所述公式III中，裂缝方向数p＝1、2…q-1、q，FEI_p代表第p个方向的裂缝有效指数，C_p代表第p个方向的指数系数；所述C_p依据各个方向的裂缝对综合效性的影响程度人为确定或采用数学拟合的方法获得；对于所述C_p而言，优选各项C_p之和为1。

所述步骤(3)～(4)进行裂缝有效性的定量评价，包括不同方向裂缝的有效指数以及综合裂缝有效指数，分别反映单井不同方向裂缝的有效性评价以及单井点裂缝有效性的综合评价，能够定量地评价某一部位和(或)某一层位不同方向裂缝的有效性分布以及总裂缝的有效性的分布。

本发明所述方法依据所述裂缝综合有效指数的相对大小，可评价裂缝有效性的高低，进而预测所述待测井中天然气产量的高低。具体而言，当裂缝综合有效指数相对较大时，判断裂缝的有效性较高，预测所述待测井中天然气产量较高；当裂缝综合有效指数相对较小时，判断裂缝的有效性较低，预测所述待测井中天然气产量较低。

进一步而言，本发明还可以按照公式I和公式II，计算井间裂缝有效指数，同时利用综合裂缝预测方法定量预测裂缝产状(包括裂缝走向和裂缝倾角)和裂缝密度的分布规律，利用有限元数值模拟方法定量计算模拟地应力方向和大小的展布规律，能够定量预测某一地区不同方向裂缝有效性在空间上的展布规律以及总裂缝有效性在空间上的展布规律。

本发明提供的方法基于有效指数法的裂缝有效性定量评价与预测方法，可以实现对不同方向裂缝有效性及总裂缝有效性的定量评价和定量预测，可以广泛应用于我国致密低渗透油气藏和其它非常规油气储层裂缝有效性的定量评价与预测中，为我国致密低渗透油气藏和其它非常规油气的勘探开发提供了技术支持和地质依据。

附图说明

图1为基于有效指数法的裂缝有效性定量评价和预测流程图；

图2为某地区致密储层天然裂缝有效性分布预测图；其中，用不同的颜色表示不同的裂缝有效指数值；

图3为某地区致密储层天然气产量与裂缝有效指数的关系图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本实施例对我国某地区的致密天然气储层裂缝有效性进行了定量评价和预测；具体包括以下步骤：

(1)确定待测井，计算所述待测井内某一方向上各项裂缝有效性因素对应的单因素指数；

所述裂缝有效性因素包括裂缝形成时间、裂缝走向、裂缝倾角、裂缝发育程度、地应力方向、地应力大小、地层压力、底层深度、晚期构造抬升剥蚀作用、后期断层的活动性以及溶蚀作用，共11项，即n＝11；

其中，第i项有效性因素对应的单因素指数F_i的计算方法如公式I所示：

$F_i=\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}\left(\frac{p_{j,i}-p_{min,i}}{p_{max,i}-p_{min,i}}\right)---I;$

对于第i项有效性因素而言，以所述待测井内现有的10条裂缝为样本进行计算，P_j,i代表第j条裂缝样本的测量值，P_max,j代表10条裂缝样本测量值中的最大值，P_min,,i代表10条裂缝样本测量值中的最小值；

(2)按照公式II，计算所述待测井内某一方向上的裂缝有效指数FEI：

$FEI=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}(C_i\×F_i)---II;$

所述公式II中，F_i为步骤(1)所得第i项有效性因素的单因素指数，C_i为第i项有效性因素对应的单因素系数；所述C_i采用常规的数学拟合方法求得；

(3)重复步骤(1)～(2)，计算所述待测井内多个方向上的裂缝有效指数；

(4)按照公式III，计算所述待测井内全部方向裂缝的综合有效指数FEI₀：

${\mathrm{FEI}}_0=\underset{p=1}{\overset{q}{\Σ}}(C_p\×{\mathrm{FEI}}_p)---III;$

所述公式III中，FEI_p代表第p个方向的裂缝有效指数，C_p代表第p个方向的指数系数；所述C_p采用常规的数学拟合方法求得。

裂缝有效性分布预测结果表明，研究区的裂缝有效性在东部和中部偏北的地区较好，而在研究区的西部和北部的裂缝有效性相对较差(如图2所示)；单井裂缝有效性评价结果为该区致密储层天然气勘探开发提供了可靠的地质依据，从而降低了勘探开发的风险成本。

在实际操作中，当裂缝有效性指数较大时，天然气产量相应会高，有效指数与天然气产量有正相关的关系，可以根据预测的裂缝有效指数来决策天然气的开采方式，或定性预测天然气的产量。

应用裂缝有效指数法进行定量评价结果表明，致密储层的单井天然气产量与天然裂缝有效指数密切相关，当裂缝有效指数小于0.4时，裂缝的有效性较差，这类储层通常为干层；当有效指数为0.4～0.6时，裂缝的有效性中等，通常为低产气层，这类储层经过压裂改造以后，可以获得高产工业气流；当有效指数大于0.6时，裂缝的有效性好，不需要经过改造措施即可获得高产气流，其单井天然产量普遍较高(如图3所示)。

本发明通过已知井的预测结果与实际情况进行对比确定的。虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。