一种页岩气缝网综合可压性评价新方法与流程

本发明涉及页岩气开发技术领域，具体的涉及一种页岩气缝网综合可压性评价新方法。

背景技术：

四川川南地区埋深在3500米以上的页岩气资源约占总资源的86.5％，对其进行高效开发已成为行业远景规划中的重要目的。相比浅层，深层页岩气开发也面临了诸多难题，例如：地质条件更复杂、资源赋存形式与生产动态规律尚不明确、钻井周期长、压裂形成缝网的难度大等，需要有效的可压性评价对储层做出准确认识，实现较好的压裂效果。现有技术中，已从矿物与岩石力学性质、天然裂缝与地应力、层理及内在的沉积成岩作用等多种角度进行页岩气压裂效果影响因素分析，但现有技术在矿场应用的可压性评价指标较单一，主流技术仍以脆性矿物、杨氏模量与泊松比为评价指标，仅反映了储层基质可压性，对天然弱面发育情况(天然弱面发育强度、产状)，水力压裂过程中裂缝的穿透性、转向能力(水力裂缝遇天然弱面是否穿透或转向)，以及改造区域的资源丰度(游离气与吸附气含量)均未涉及，未能较全面地反映出可压性所定义的“有效压裂”、“增产”特点，更无法有效应用在深层或复杂构造的页岩气储层中。

加拿大蒙特利组页岩已进行了完整的地质工程一体化模型研究，提出三维评价对实时调整完井压裂作业的重要性。可见，可压性评价似乎不再仅仅是利用数口评价井对工区做简单的“点式”脆性评价，还应形成水平段“线性”评价，并实现工区“三维面”评价，起到对压裂施工单井各段的方案设计、施工工况做出实时调整的作用。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种页岩气缝网综合可压性评价新方法，目的在于，在现有考虑基质可压性的评价方法基础上，综合考虑“工程甜点”与“地质甜点”，以探索“岩石易破碎、裂缝易扩展、资源丰度高”的储层为目的，添加天然弱面发育强度、裂缝扩展能力和资源丰度三方面，反映压裂甜点分布，量化缝网发育尺度，旨在优化压裂实施流程、保证压裂改造效果，实现“全井段缝网压裂”。

本发明采用下述的技术方案：

一种页岩气缝网综合可压性评价新方法，包括以下步骤：

s1、根据常规测井解释成果，统计水平井各压裂段对应的储层参数、力学参数；

s2、利用统计获取的储层参数、力学参数，获取水平井各压裂段脆性矿物含量、岩石力学参数和综合脆性指数及其分布；

s3、利用岩心观察、常规测井、成像测井、地震解释的成果，获取水平井各压裂段层理发育指数、层理缝发育指数和天然弱面发育指数及其分布；

s4、根据步骤s3中获取的成果，获取水平井各压裂段裂缝破裂指数、裂缝维持扩展指数、裂缝转向与延伸指数和裂缝扩展能力指数及其分布；

s5、根据常规测井解释成果，获取水平井各压裂段不同赋存形态页岩气含量、总含气量及其分布，建立含气量指标；

s6、结合综合脆性指数、天然弱面发育指数、裂缝扩展能力指数、总含气量建立缝网综合可压性评价指标；通过建立三维网格模型，进行压裂设计方案优化与实时调整。

优选的，所述储层参数包括储层硅质矿物含量、碳酸盐矿物含量、孔隙度、总有机碳含量、游离气量、吸附气量、总含气量、密度、黏土矿物含量、纵横声波、天然裂缝带产状；

所述力学参数包括杨氏模量、泊松比、垂向应力、最大水平主应力、最小水平主应力。

优选的，所述脆性矿物含量包括硅质矿物含量、碳酸盐矿物含量，获取脆性矿物含量的目的在于对储层可压性的整体认识，其计算公式如下：

fbrit＝fsi+fca(1)

式中：

fsi—各压裂段对应的平均硅质矿物含量，％；

fca—各压裂段对应的平均碳酸盐矿物含量，％；

fbrit—各压裂段对应的平均脆性矿物含量，％；

所述综合脆性指数包括脆性矿物含量、杨氏模量、泊松比，其计算公式如下：

式中：

cn—各压裂段综合脆性指数，无量纲；

brit—各压裂段岩石力学脆性指数，无量纲；

e、ν、en、vn—各压裂段杨氏模量(gpa)、泊松比、杨氏模量无量纲值、泊松比无量纲值；

emax、emin、vmax、vmin—全井段杨氏模量、泊松比最大值、最小值。

优选的，所述层理发育指数、裂缝发育指数通过岩心观察和测井解释的成果获取，其计算公式如下：

in＝0.5×fsi+2×fca+55.0(6)

式中：

sn—各压裂段层理发育指数，层/m；

in—各压裂段裂缝发育指数，条·mm·m^-1；

所述天然弱面发育指数通过层理发育指数、裂缝发育指数获取，其计算公式如下：

式中：

ln—各压裂段天然弱面发育指数，无量纲；

inmax、inmin、snmax、snmin—全井段层理与裂缝发育指数最大值、最小值,无量纲。

优选的，所述裂缝破裂指数通过测井与地震解释的天然裂缝带产状，三向地应力确定，其计算公式如下：

σn＝svcos²γ+sysin²γsin²θ+sxsin²γcos²θ(10)

式中：

pn—各压裂段裂缝破裂指数，无量纲；

σn—各压裂段天然裂缝所受正应力，mpa；

σnmax、σnmin—全井段天然裂缝所受正应力最大值、最小值，mpa；

γ、θ—天然裂缝倾角、天然裂缝与最大水平主应力方向夹角，°；

sv、sy、sx—垂向应力、最大水平主应力、最小水平主应力，mpa；

所述裂缝维持扩展指数利用测井解释数据，通过降误差多元回归分析法获取，计算公式如下：

式中：

kn—各压裂段裂缝维持扩展指数，无量纲；

ki、kii、kn1、kn2—各压裂段对应的i型、ii型断裂韧性，无量纲；

kimax、kimin、kiimax、kiimin—全井段i型、ii型断裂韧性最大值、最小值，无量纲；

ρ—各压裂段对应的密度值，g/cm³；

fclay—各压裂段对应的平均黏土矿物含量，％；

vs—各压裂段对应的平均纵波值，m/s；

所述裂缝转向与延伸指数由水力裂缝与天然裂缝相交准则判定，定义能够使裂缝发生扩展或转向的净压力为评价指标，净压力越小，施工要求越低，高施工强度下更易形成缝网，计算公式如下：

式中：

pn1、pn2—各压裂段裂缝延伸、裂缝转向指数，无量纲；

p1、p2—各压裂段裂缝延伸、裂缝转向所需的最小施工压力，mpa；

p1max、p1min、p2max、p2min—全井段裂缝延伸、转向所需施工压力最大值，最小值，mpa；

to—裂缝抗张强度，mpa；

δpnf—裂缝端部压力降，mpa；

所述裂缝扩展能力指数由裂缝破裂指数、裂缝维持扩展指数、裂缝转向与延伸指数共同确定：

式中：

fn—各压裂段裂缝扩展能力指数，无量纲。

优选的，所述不同赋存形态页岩气含量包括游离气量、吸附气量，总含气量、含气量指标，表示为：

bt＝bf+ba(17)

式中：

btn—各压裂段对应的含气量指标，无量纲；

bt、bf、ba—各压裂段对应的平均总含气量、游离气量、吸附气量，m³/t；

btmax、btmin—全井段最大总含气量、最小总含气量，m³/t。

优选的，所述缝网综合可压性评价指标通过综合脆性指数、天然弱面发育指数、裂缝扩展能力指数、总含气量建立，计算公式如下：

式中：

qn—各压裂段缝网综合可压性评价指标，无量纲。

优选的，所述步骤s6中，通过建立三维网格模型，进行压裂设计方案优化与实时调整，包括参考工区地震解释成果，运用岩心分析成果与水平井井斜数据及各点对应垂深，采用趋势面分析法，分析数据频率分布、方差关系，以序贯高斯模拟方法为主，克里金法为约束，对已解释属性进行插值形成各项因素模型，并以此可进行方案优化调整。

本发明的有益效果是：

1、本发明公开了一种页岩气缝网综合可压性评价新方法，充分考虑了储层基质的可压性，并添加了储层内天然裂缝、层理等弱面的发育强度，水力裂缝促使储层发生破裂的强度，水力裂缝维持延伸的能力的评价，以及水力裂缝与天然裂缝后转向与延伸的能力、等方面，可以达到有效识别“岩石易破碎、裂缝易扩展、资源丰度高”的储层的目的；

2、通过对各项评价指标的子指标的量化，实现了对压裂施工设计与方案的调整，保证了压裂施工的顺利进行，弥补了目前各类可压性评价仅针对了基质进行评价的缺陷；

3、综合评价还考虑了改造区域含气量，保证了评价的甜点不仅好压，还能具备可采价值。评价方法应用方便，适合矿场实践实时应用，适用性较强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1为本发明某单井cn分布示意图；

图2为本发明某单井ln分布示意图；

图3为本发明某单井fn分布示意图；

图4为本发明某单井btn分布示意图；

图5为本发明某单井qn分布示意图；

图6为本发明评价流程图；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1至图6所示，一种页岩气缝网综合可压性评价新方法，包括以下步骤：

s1、根据常规测井解释成果，统计水平井各压裂段对应的储层参数、力学参数等；以四川盆地上奥陶统五峰组至下志留统龙马溪组某一区块的某单井页岩储层为例，其常规测井解释结果如表1所示。

表1某单井水平段分段测井数据

s2、利用统计获取的储层参数、力学参数，获取水平井各压裂段脆性矿物含量、岩石力学参数和综合脆性指数及其分布；通过公式(1)～(4)获取cn，见表2。通过高斯序贯插值法建立三维模型，见附图1。

表2某单井水平段分段缝网综合可压性评价结果

s3、利用岩心观察、常规测井、成像测井、地震解释的成果，获取水平井各压裂段层理发育指数、层理缝发育指数和天然弱面发育指数及其分布；通过公式(5)～(8)，获取ln，见表2。通过高斯序贯插值法建立三维模型，见附图2。

s4、根据步骤s3中获取的成果，获取水平井各压裂段裂缝破裂指数、裂缝维持扩展指数、裂缝转向与延伸指数和裂缝扩展能力指数及其分布；通过公式(9)～(16)，获取fn，见表2。通过高斯序贯插值法建立三维模型，见附图3。

s5、根据常规测井解释成果，获取水平井各压裂段不同赋存形态页岩气含量、总含气量及其分布，建立含气量指标；通过公式(17)～(18)，获取btn，见表2。通过高斯序贯插值法建立三维模型，见附图4。

s6、结合综合脆性指数、天然弱面发育指数、裂缝扩展能力指数、总含气量建立缝网综合可压性评价指标；通过公式(19)，获取qn，见表2。通过高斯序贯插值法建立三维模型，见附图5。通过进行属性叠加，获取缝网综合评价结果，与微地震印证效果好，能准确评价储层改造效果，可为压裂施工优化提供依据。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。