一种用于评价页岩气含气丰度的方法及系统与流程

本发明属于石油天然气勘探和开发技术领域，具体地说，涉及一种用于评价页岩气含气丰度的方法及系统。

背景技术：

页岩气储层是一种低孔特低渗致密储层，需要采用水平井技术和大型压裂技术进行开采，才能有效地达到工业开采的规模。但页岩气储层是否具备工业开采价值，与页岩气储层含气量大小息息相关，含气量越高，具备工业开采能力越强。因而，如何利用测井曲线信息准确评价出页岩储层的含气量与含气丰度，对于指导压裂层段的选取、提高压裂效果及页岩储层的产能，具有重要的意义。

技术实现要素：

为解决以上问题，本发明提供了一种用于评价页岩气含气丰度的方法及系统，用于快速评价出页岩气含气丰度高低。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于评价页岩气含气丰度的方法，包括：

根据页岩气岩心解吸总含气量结果，确定有效页岩测井响应特点；

根据有效页岩测井响应特点，分别建立测井曲线与岩心解吸总含气量的数据交会图；

根据所述数据交会图，选择与页岩含气丰度最相关的两条测井曲线；

根据所述两条测井曲线与含气丰度的响应关系，采用优化重组方法建立含气丰度曲线；

将现场解吸气分析结果与含气丰度曲线进行匹配分析，建立现场解吸气与含气丰度的关系图版，以分析含气丰度曲线的适用性及确定适用范围；

根据页岩气井测试结果，验证含气丰度曲线现场应用效果并确定推广应用范围。

根据本发明的一个实施例，所述数据交会图包括：

岩心解吸总含气量-密度关系图；

岩心解吸总含气量-声波关系图；

岩心解吸总含气量-中子关系图；

岩心解吸总含气量-电阻率关系图。

根据本发明的一个实施例，根据所述数据交会图，选择与页岩含气丰度最相关的两条测井曲线包括：

密度测井曲线；

中子测井曲线。

根据本发明的一个实施例，选择与页岩含气丰度最相关的两条测井曲线为密度测井曲线和中子测井曲线时，建立的含气丰度曲线为：

gs＝1/(a*den*b*cnl)

其中，gs表示含气丰度，den表示密度，cnl表示中子密度，a、b为地区经验系数。

根据本发明的一个实施例，采用优化重组方法，建立含气丰度曲线之前还包括对测井数据进行标准化处理：

将研究区内一重点探井作为标准井；

将所述标准井的页岩上部稳定泥岩层段做为标准化层段，建立该段测井曲线的频率直方图；

将研究区内的其他测井相对应的泥岩层段测井曲线频率直方图与所述标准井的频率直方图进行对比，确定标准化值。

根据本发明的一个实施例，采用优化重组方法，建立含气丰度曲线之前还包括剔除井眼垮塌、扩径引起的测井曲线异常值。

根据本发明的一个实施例，所述地区经验系数为测井曲线与解吸气之间的相关系数。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于评价页岩气含气丰度的系统，包括：

测井响应特征确定模块，根据页岩气岩心解吸总含气量结果，确定有效页岩测井响应特征；

数据交会图建立模块，根据有效页岩测井响应特征，分别建立测井曲线与岩心解吸总含气量的数据交会图；

测井曲线确定模块，根据所述数据交会图，选择与页岩含气丰度最相关的两条测井曲线；

含气丰度曲线确定模块，根据所述两条测井曲线与含气丰度的响应关系，采用优化重组方法建立含气丰度曲线；

关系图版建立模块，将现场解吸气分析结果与含气丰度曲线进行匹配分析，建立现场解吸气与含气丰度的关系图版，以分析含气丰度曲线的适用性及确定适用范围；

验证模块，根据页岩气井测试结果，验证含气丰度曲线现场应用效果并确定推广应用范围。

根据本发明的一个实施例，所述测井曲线确定模块根据所述数据交会图，选择与页岩含气丰度最相关的两条测井曲线包括：

密度测井曲线；

中子测井曲线。

根据本发明的一个实施例，所述含气丰度曲线确定模块选择与页岩含气丰度最相关的两条测井曲线为密度测井曲线和中子测井曲线时，建立的含气丰度曲线为：

gs＝1/(a*den*b*cnl)

其中，gs表示含气丰度，den表示密度，cnl表示中子密度，a、b为地区经验系数。

本发明的有益效果：

本发明提供的基于测井技术评价页岩气含气丰度指示的方法及系统，具有以下的技术效果：

(1)可操作性强，识别直观、清晰，可直观了解目的层段含气丰度高低，为水平井压裂分段选层提供充分依据；

(2)可以节约测井解释时间，提高含气丰度评价准确性；

(3)在现场实际应用范围广，对于具有相同地质背景的页岩储层均可采用本方法评价页岩含气丰度，能有效节约生产成本。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是根据本发明的一个实施例的方法流程图；

图2是根据本发明的一个实施例总含气量与密度关系图；

图3是根据本发明的一个实施例的不同含气量下声波与电阻率关系图；

图4是根据本发明的另一个实施例的总含气量与密度关系图；

图5是根据本发明的一个实施例的总含气量与声波关系图；

图6是根据本发明的一个实施例的总含气量与中子关系图；

图7是根据本发明的一个实施例的总含气量与电阻率关系图；

图8是根据本发明的一个实施例的焦页1井密度曲线频率直方图；

图9是根据本发明的一个实施例的南页1井密度曲线频率直方图；

图10是根据本发明的一个实施例的焦页1井测井曲线示意图；

图11是根据本发明的一个实施例的含气丰度曲线与解析气总含气量关系图；以及

图12是根据本发明的一个实施例的黄页1、彭页1与焦页1井含气丰度曲线计算结果对比图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

如图1所示为根据本发明的一个实施例的方法流程图，以下参考图1来对本发明进行详细说明。

首先，在步骤s110中，根据页岩气岩心解吸总含气量结果，确定有效页岩测井响应特点。具体的，如图2所示，分析页岩层总含气量与密度之间的关系，可以看出，当总含气量较小(小于1m³/t)时，密度值相对较大，而总含气量较高时(大于1m³/t)，密度值相对较小。如图3所示，分析不同含气量情况下声波与 电阻率的关系可发现，含气量相对较低时，声波值低而电阻率相对较高一些。经过分析可得到有效页岩的测井响应特点，即总含气量与密度、声波、电阻率及中子等的响应关系。

接下来，在步骤s120中，根据有效页岩测井响应特点，分别建立测井曲线与岩心解析总含气量的数据交会图。具体的，建立声波时差(ac)、中子(cnl)、密度(den)及电阻率(rt)等测井曲线与总含气量的数据交会图。如图4所示为岩心解吸总含气量-密度关系图，图5所示为岩心解吸总含气量-声波关系图，图6所示为岩心解吸总含气量-中子关系图，图7所示为岩心解吸总含气量-电阻率关系图。当然测井曲线不限于以上所述的4种，与总含气量相关的测井曲线均可以绘制对应的测井曲线与岩心解吸总含气量的数据交会图。

接下来，在步骤s130中，根据数据交会图，选择与页岩含气丰度最相关的两条测井曲线。具体的，从在步骤s120中绘制的多个测井曲线与总含气量的数据交会图中，选择两条与页岩含气丰度最相关的测井曲线。例如，可以从图4-图7的4幅数据交会图中选择与总含气量(页岩气含气丰度)最为相关的密度测井曲线和中子测井曲线，最为相关指的是页岩含气丰度与测井曲线的相关系数最好。另外，从图3可以看出，当含气量存在差异时，声波与电阻率之间差异并不明显，因而不能选取这两条曲线来评价含气量丰度。当然，根据具体的页岩气地层岩心解析信息，与页岩气总含气量最为相关的测井曲线也可能为其他测井曲线。

接下来，在步骤s140中，根据选择的两条测井曲线与含气丰度的响应关系，采用优化重组方法建立含气丰度曲线。

具体的，在该步骤中，采用优化重组方法，建立含气丰度曲线的具体过程如下。在选择与含气丰度相关的测井曲线时，一开始选择的测井曲线看似可能是最为相关的曲线。但随着现场解吸气含量测试井增多，测井曲线与解吸气含量的相关性可能会发生变化，因而在步骤s130中选择的测井曲线可能将发生变化。因而，采用优化组合方式，通过建立多个解析方法，基于与含气丰度最为相关的密度测井曲线和中子测井曲线选择最优方法，建立含气丰度曲线计算方法。

在与总含气量最为相关的测井曲线选择密度测井曲线和中子测井曲线时，优化得到的一个含气丰度曲线表示为：

gs＝1/(a*den*b*cnl)(1)

其中，gs表示含气丰度，den表示密度，cnl表示中子密度，a、b为地 区经验系数。

另外，需注意的是，式(1)中的den、cnl对应的测井曲线数据需要进行标准化处理。具体的标准化处理流程如下。选择研究区一重点探井作为标准井，如焦页1井作为作为标准井；以该标准井的页岩上部稳定泥岩层段做为标准化层段，建立该段测井曲线的频率直方图，如图8所示；对研究区内的其他井相对应的泥岩层段测井曲线频率直方图与该标准井进行对比，确定标准化值，如图9所示为南页1井的测井曲线频率直方图。对比图8与图9可发现，南页1井的密度峰值为2.67g/cm³，焦页1井的密度峰值为2.72g/cm³，因而南页1井密度的标准化值为+0.05g/cm³。其他曲线的标准化步骤类似。

进一步地，在采用优化重组方法，建立含气丰度曲线之前还包括剔除井眼垮塌、扩径引起的测井曲线异常值。例如，如图10所示的焦页1井2300-2302m段，其中，cal1表示井径曲线，gr表示自然伽马曲线，cnl表示中子曲线，ac表示声波曲线，den表示密度曲线，msfl表示电阻率测井，lls表示浅侧向测井曲线，lld表示深侧向测井曲线。井径曲线表明，该段井眼发生了扩径，该深度段对应的密度曲线有较大的跳尖，为异常值；中子曲线也有一定幅度的增大，为异常值，需要去除。

进一步地，地区经验系数a和b可以通过以下方法得到。具体的，依托涪陵焦石坝页岩气区块开展的研究，该区域为海相页岩地层，因而得到的是该地区的经验系数；但由于该研究方法也可在其他页岩地区应用，只是受不同地区不同地层的影响，该经验系数也会有所不同。该经验系数的获得基于图4-图7所示，由于每条测井曲线与解吸气之间的相关性不同，因而取其相关系数，作为其经验系数，即密度测井曲线也解吸气之间的相关系数为密度测井曲线的地区经验系数a，中子测井曲线与解吸气之间的相关系数为中子测井曲线的地区经验系数b。

接下来，在步骤s150中，将现场解吸气分析结果与含气丰度曲线进行匹配分析，建立现场解析气与含气丰度的关系图版。基于该关系图版，分析含气丰度曲线的适用性，确定其适用范围。具体的，选择研究区块几口有现场解吸气分析数据的测井(选择焦页1、6、7、8井)，与含气丰度曲线数据进行匹配分析，建立如图11所示的现场解析气与含气丰度的关系图版。

在建立该关系图版后，选择在研究区块外的彭页1井，利用步骤s140的计算含气丰度曲线的方法，用来检验该关系图版的应用效果。从该井的数据可看出， 同样适用于彭页1井；以此类推方式，可检验该关系图版的正确性与适用范围。

最后，在步骤s160中，根据页岩气井测试结果，验证含气丰度曲线现场应用效果，确定其推广应用范围。

具体的，利用步骤s140计算的含气丰度曲线，结合试气结果，展开分析。如图12中的焦页1井，该井计算的含气指示曲线值相对较高，且高值主要分布在该井的下段，深度为2392-2415m，该段试气无阻流量为15.5万方。因此，选择含气丰度曲线指示的含气相对较高层段为生产开发层段与压裂层段，对提高页岩储层产量有指导意义。

以下通过一个具体的实施例来对本发明进行说明。如图11所示，根据计算的含气丰度曲线，与焦石坝地区的焦页1、6、7、8井及其周缘彭水地区的彭页1井、黄坪地区的黄页1井的解吸气总含气量进行了对比分析，发现计算的含气丰度与现场解吸气总含气量成正相关关系，含气丰度曲线高的地方对应着解析总含气量高，因此，研究出来的含气丰度曲线能够客观地反映页岩含气量的高低，由此可见，在现场应用该方法，将具有非常直观的应用效果，且适用范围广。

图12分析了不同页岩开发区块的页岩含气丰度曲线，含气丰度曲线能有效判别页岩气层；焦页1井含气丰度曲线值在2390-2414m较高，且厚度较大，稳定性好。其中，从黄页1井计算的含气丰度曲线来看，其值相对较对，而从产量上看，其日产量很低，为0.0417×10⁴m³/d，目前该井已报废。彭页1井虽然显示也有较好的含气丰度，但其值相对较低，且表现出层薄且非均质性强的特点，因而初产日产量较低，为2.5×10⁴m³/d，持续稳产时间较短，经过1年开采，目前日产在0.6×10⁴m³/d。而焦页1井的含气丰度曲线显示相对比较均质且厚度较大，因而该井初产15.5×10⁴m³/d，经过1年开采，目前日产量在6×10⁴m³/d左右。

本发明提供的基于测井技术评价页岩气含气丰度曲线法易于实施，可操作性强，利用该方法能实现利用测井曲线快速评价出页岩气含气丰度高低，提高页岩气含气丰度评价有效性，提高评价准确度，有效指导压裂分段选层，并提高压裂效果，减少无效压裂层段选取，获得较高的经济价值。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于评价页岩气含气丰度的系统，该系统包括测井响应特征确定模块、数据交会图建立模块、测井曲线确定模块、含气丰度曲线确定模块、关系图版建立模块和验证模块。

其中，测井响应特征确定模块根据页岩气岩心解吸总含气量结果，确定有效 页岩测井响应特征；数据交会图建立模块，据有效页岩测井响应特征，分别建立测井曲线与岩心解吸总含气量的数据交会图；测井曲线确定模块，据数据交会图，选择与页岩含气丰度最相关的两条测井曲线；含气丰度曲线确定模块根据两条测井曲线与含气丰度的响应关系，采用优化重组方法建立含气丰度曲线；关系图版建立模块将现场解吸气分析结果与含气丰度曲线进行匹配分析，建立现场解吸气与含气丰度的关系图版，以分析含气丰度曲线的适用性及确定适用范围；验证模块根据页岩气井测试结果，验证含气丰度曲线现场应用效果并确定推广应用范围。

根据本发明的一个实施例，测井曲线确定模块根据数据交会图，选择与页岩含气丰度最相关的两条测井曲线包括密度测井曲线和中子测井曲线。

根据本发明的一个实施例，含气丰度曲线确定模块选择与页岩含气丰度最相关的两条测井曲线为密度测井曲线和中子测井曲线时，建立的含气丰度曲线如式(1)所示.

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。