一种定量评价页岩气甜点的方法与流程

本发明涉及油气勘探技术领域，更具体地，涉及一种定量评价页岩气甜点的方法。

背景技术：

页岩气属于非常规天然气，主要以吸附和游离状态赋存于具有生烃能力的泥岩、页岩等地层中，具有自生自储、吸附成藏、隐蔽聚集和低孔、低渗等特点。页岩在矿物组成、岩石物性和渗流特性上与常规储层有着很大的区别，因此传统储层评价方法对于页岩气层并不能完全适用，评价的内容也有一定区别。勘探实践证实页岩气藏在纵、横向上表现出了较强的非均质性，存在局部高产的富集区。目前国内外针对页岩气甜点预测及评价最主要因素包括总有机碳含量(toc)、镜质体反射率、孔隙度、脆性指数、渗透率、游离气、吸附气以及孔隙压力等6个方面。在利用地震资料进行页岩toc预测方面，treadgold与等分别利用纵波阻抗与toc的非线性负相关关系，基于纵波阻抗反演结果实现toc预测，陈祖庆提出利用叠前同时反演直接预测密度体，进行利用密度预测toc的方法，避免了利用属性多次计算预测toc而造成的误差累计，取得了良好的应用效果；屈大鹏等在川东南地区海相页岩气地层压力系数预测研究过程中，发现传统的fillippone公式、等效深度法、eaton及有效应力法等压力预测方法均不适用于本区，通过对fillippone公式改进总结了适用的压力系数公式，取得到了良好的预测效果；陈祖庆等综合使用λρ、μρ，e，σ确定岩石脆性，建立了新的可压性预测模型，实现优质页岩压裂品质区的预测，通过岩石脆性弹性参数的优选，建立了矿物组成脆性指数与弹性参数(λρ、μρ、e、σ)之间的多元计算模型，提出了利用地震弹性参数进行预测的脆性指数计算方法，获得了较高的计算精度。ahmedouenes2014年spe文章提出shalecapacity(sc)概念，将页岩气层toc、孔隙度、脆性指数、裂缝密度相乘，建立sc评价模型，用于评价页岩气储层，取得了较好的效果。综合来看，国内外的相关研究主要存在以下两个问题：

(1)针对页岩气甜点参数评价，以地球物理预测为主，研究也较深入，地质甜点预测技术包含toc、压力系数、含气量预测等，工程甜点预测技术包含脆性指数预测等，地质与工程相结合的甜点评价体系尚不完善；

(2)与北美页岩气田相比，中国南方海相页岩气的富集保存受控于保存条件，因此在开展页岩气甜点综合评价过程中，表征保存条件的压力系数及页岩气层顶板裂缝发育密度尚未以量化标准引入到现有页岩气甜点定量评价模型中。因此，有必要开发一种定量评价页岩气甜点的方法。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明提出了一种定量评价页岩气甜点的方法，其在控制页岩气富集保存的关键甜点参数优选的基础上，基于地质甜点(toc、压力系数、孔隙度等)与工程甜点(脆性指数等)地球物理预测成果，引入顶板裂缝发育密度对页岩气保存条件及富集高产的影响，开展富集高产带评价方法及定量评价模型研究，建立页岩气地质与工程双“甜点”定量评价模型，优选页岩气富集高产带，助力高效勘探开发。

本发明提出了一种定量评价页岩气甜点的方法，所述方法包括：

1)根据基础地质数据、测井数据及地震资料确定地质敏感甜点参数和工程甜点参数；

2)基于步骤1)中确认的地质敏感甜点参数和工程甜点参数，开展地球物理预测，获得预测成果；

3)基于步骤2)中获得的预测成果，建立页岩气甜点定量评价模型q；

4)基于步骤3)中的定量评价模型q，确定页岩气甜点定量评价因子qsweet；

5)根据评价因子qsweet的数值范围判定页岩气有利勘探区。

优选地，在步骤2)中，所述地球物理预测包括：

2-1)基于高精度叠前密度反演的toc地震预测；

2-2)基于叠后波阻抗与孔隙度良好相关性的叠后地震孔隙度预测；

2-3)基于多参数λρ、μρ、e、σ的脆性指数叠前地震预测，其中λ是拉梅系数，μ是剪切模量，ρ是岩层密度，σ是泊松比，e是杨氏模量；

2-4)基于高精度体曲率的叠后地震裂缝预测。

优选地，在步骤3)中，通过以下公式建立页岩气甜点定量评价模型q：

q＝g(x1,x2,x3…xn)/b(a1,a2,a3…an)(1)

其中，g(x1,x2,x3…xn)为对页岩气富集保存起积极作用的甜点参数x1,x2,x3…xn的乘积，b(a1,a2,a3…an)为对页岩气富集保存起破坏作用的甜点参数a1,a2,a3…an的乘积。

优选地，在步骤4)中，通过以下公式确定页岩气甜点定量评价因子qsweet：

qsweet＝normalize(q)(2)

优选地，在步骤1)中，所述地质敏感甜点参数包括：总有机碳含量toc、孔隙度φ、压力系数pc、总含气量cz和顶板裂缝密度frc。

优选地，在步骤1)中，所述工程甜点参数包括脆性指数brt和水平地应力差。

优选地，所述对页岩气富集保存起到积极作用的参数包括：总有机碳含量toc、脆性指数brt、压力系数pc和孔隙度φ。

优选地，所述对页岩气富集保存起到破坏作用的参数包括：顶板裂缝密度frc。

优选地，在步骤1-1)中，通过以下公式建立toc预测模型：

toc＝aρ+b(3)

其中，a、b为地区经验常数，ρ为岩层密度。

优选地，在步骤5)中，所述判定页岩气有利勘探区的评价因子qsweet的数值范围是：qsweet∈(0，0.3]为三类甜点区，qsweet∈(0.3，0.6]为二类甜点区，qsweet∈(0.6，1]为一类甜点区，其中一、二类甜点区为页岩气有利勘探区。

本发明具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的定量评价页岩气甜点的方法的步骤图；

图2为丁山地区五峰-龙马溪组一段优质泥页岩toc预测平面图；

图3为丁山地区五峰-龙马溪组一段优质泥页岩孔隙度预测平面图；

图4为丁山地区五峰-龙马溪组一段优质泥页岩压力系数预测平面图；

图5为丁山地区五峰-龙马溪组一段优质泥页岩脆性指数预测平面图；

图6为丁山地区五峰-龙马溪组一段优质泥页岩顶板裂缝密度预测平面图；

图7为丁山地区五峰-龙马溪组一段优质泥页岩双“甜点”评价图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明的定量评价页岩气甜点的方法的步骤图。

在该实施例中，根据本发明的定量评价页岩气甜点的方法可以包括：

步骤s1，根据基础地质数据、测井数据及地震资料确定地质敏感甜点参数和工程甜点参数。

在一个示例中，地质数据包括：录井、分层、裂缝解释、试气以及泥页岩岩心测试数据等；测井数据包括：纵波时差、横波时差、密度测井、toc、含气量解释曲线等；地震资料包括：常规叠后或叠前偏移处理的成果数据、速度谱数据、构造解释层位及断层数据等。

具体地，在川东南丁山地区，优质页岩及保存条件控制了页岩气的富集保存，良好的可压裂性控制了水平井压裂效果，从而影响页岩气勘探井产量，综合分析表明，表征页岩气层的关键地质甜点参数为总有机碳含量toc及孔隙度φ，总有机碳含量toc含量越高，页岩品质越好，总含气量cz也越高；孔隙度φ越高，越有利于页岩气富集；表征页岩气保存条件的关键甜点参数为压力系数pc及顶板裂缝密度frc，页岩气层压力系数pc越高，顶板裂缝密度frc越低，保存条件越好。而在工程甜点方面，脆性指数brt及水平地应力差是表征可压裂性的页岩气工程甜点参数，脆性指数越高，水平地应力差相对小(经验表明为5-10mpa)，可压裂性越好，页岩气层越易压裂。步骤s2，基于s1步骤中确认的地质敏感甜点参数和工程甜点参数，开展地球物理预测，获得预测成果。

在一个示例中，上述地球物理预测包括：

2-1)基于高精度叠前密度反演的toc地震预测；

2-2)基于叠后波阻抗与孔隙度良好相关性的叠后地震孔隙度预测；

2-3)基于多参数λρ、μρ、e、σ的脆性指数叠前地震预测，其中λ是拉梅系数，μ是剪切模量，ρ是岩层密度，σ是泊松比，e是杨氏模量；

2-4)基于高精度体曲率的叠后地震裂缝预测，基于如上预测获取优质页岩气层总有机碳含量toc、孔隙度φ、脆性指数brt、压力系数pc及页岩气顶板裂缝密度frc预测成果。

具体地，通过以下公式建立toc预测模型：

toc＝aρ+b(3)

其中，a、b为地区经验常数，ρ为岩层密度。

步骤s3，基于步骤s2中获得的预测成果，建立页岩气甜点定量评价模型q。

在一个示例中，通过以下公式建立页岩气甜点定量评价模型q：

q＝g(x1,x2,x3…xn)/b(a1,a2,a3…an)(1)

其中，g(x1,x2,x3…xn)为对页岩气富集保存起积极作用的甜点参数x1,x2,x3…xn的乘积，b(a1,a2,a3…an)为对页岩气富集保存起破坏作用的甜点参数a1,a2,a3…an的乘积。

具体地，对页岩气富集保存起到积极作用的参数包括：toc、脆性指数brt、压力系数pc和孔隙度φ；对页岩气富集保存起到破坏作用的参数包括：顶板裂缝密度frc。

步骤s4，基于步骤s3中的定量评价模型q，确定页岩气甜点定量评价因子qsweet。

在一个示例中，通过以下公式确定页岩气甜点定量评价因子qsweet：

qsweet＝normalize(q)(2)

步骤s5，根据评价因子qsweet的数值范围判定页岩气有利勘探区。

在一个示例中，qsweet∈(0，0.3]为三类甜点区，qsweet∈(0.3，0.6]为二类甜点区，qsweet∈(0.6，1]为一类甜点区，其中一、二类甜点区为页岩气有利勘探区。

本发明通过建立甜点定量评价模型，可完成构造复杂区页岩气甜点综合评价，优选富集高产带，助力高效勘探开发。

应用示例

为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

以川东南丁山地区奥陶系五峰组-志留系龙马溪组海相页岩气甜点评价为例，本发明在控制页岩气富集保存的关键甜点参数优选的基础上，基于地质甜点(toc、压力系数、孔隙度等)与工程甜点(脆性指数等)地球物理预测成果，引入顶板裂缝发育密度对页岩气保存条件及富集高产的影响，开展富集高产带评价方法及定量评价模型研究，建立页岩气地质与工程双“甜点”定量评价模型，优选页岩气高产富集带，助力高效勘探开发。

首先，准备包含录井、分层、裂缝解释、试气以及泥页岩岩心测试数据的地质数据；包括纵波时差、横波时差、密度测井、toc、含气量解释曲线等的测井数据；包括常规叠后或叠前偏移处理的成果数据、速度谱数据、构造解释层位及断层数据的地震数据。

然后，优选对页岩气富集保存起积极作用的甜点参数：toc、孔隙度、脆性指数、压力系数及对页岩气富集保存起破坏作用的甜点参数：页岩气层顶板裂缝密度作为关键敏感甜点参数为甜点评价的最基础数据。

其次，开展关键敏感地质甜点及工程甜点参数地球物理预测，包括基于密度与toc良好相关性，建立toc预测模型：toc＝aρ+b，a、b为地区经验常数，ρ为岩层密度，可通过叠前地震反演得到，开展基于高精度叠前密度反演的toc地震预测，如图2所示，为丁山地区五峰-龙马溪组一段基于密度与toc良好相关性，开展基于高精度叠前密度反演的优质泥页岩toc预测成果图；基于叠后波阻抗与孔隙度良好相关性的叠后地震孔隙度预测，如图3所示为丁山地区五峰-龙马溪组一段优质泥页岩段基于叠后波阻抗与孔隙度良好相关性，开展叠后地震孔隙度预测成果图；如图4所示，为基于改进的菲利普公式的压力系数预测的丁山地区五峰-龙马溪组一段优质泥页岩段的预测成果图；图5为基于多元回归的页岩脆性指数预测方法，开展脆性指数叠前地震预测获得的丁山地区五峰-龙马溪组一段优质泥页岩段的预测成果图及基于高精度体曲率的叠后地震裂缝预测，如图6所示为丁山地区五峰-龙马溪组二～三段(页岩气层顶板)层间基于高精度体曲率的叠后地震裂缝预测成果图；获取优质页岩气层toc、孔隙度、脆性指数、压力系数及页岩气顶板裂缝密度预测成果。

再次，基于控制页岩气富集保存的关键敏感甜点参数分析，建立页岩气甜点定量评价模型q及甜点评价因子qsweet。

具体地，q＝g(x1,x2,x3…xn)/b(a1,a2,a3…an)(1)

而后将q进行归一化处理得到qsweet：qsweet＝normalize(q)(2)

其中：g(x1,x2,x3…xn)为对页岩气富集保存起积极作用的甜点参数x1,x2,x3…xn的乘积，在丁山地区，g(x1,x2,x3…xn)＝toc×brt×pc×φ(3)；b(a1,a2,a3…an)为对页岩气富集保存起破坏作用的甜点参数a1,a2,a3…an的乘积，在丁山地区，b(a1,a2,a3…an)＝frc(4)。

最后，在川东南丁山地区，将顶板裂缝密度作为影响页岩气甜点的不利因素作为分母，将toc、脆性指数、压力系数及孔隙度作为页岩气富集保存的有利项相乘作为分子，利用toc、brt、pc、φ和frc地球物理预测结果，基于甜点评价模型，开展页岩气甜点综合定量评价，优选页岩气勘探高产富集带。如图7所示，为丁山地区五峰-龙马溪组一段优质泥页岩段基于甜点评价因子，利用地球物理预测结果，开展页岩气甜点综合定量评价的双甜点评价图，评价表明，丁山地区主要为一、二类甜点区，符合地质规律及钻井认识，一、二类甜点区已钻井页岩气品质好，压力系数高，产量高。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。