基于測井及地震資料的頁巖氣儲層最小閉合壓力評價方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于測井及地震資料的頁巖氣儲層最小閉合壓力評價方法，該方法通過建立頁巖氣儲層的巖石物理模型，預(yù)測含不同礦物組成成分時巖石的拉梅系數(shù)，進(jìn)而計(jì)算得到反映巖石破裂所需最小應(yīng)力的參數(shù)；在此基礎(chǔ)上，通過表征不同礦物組分的拉梅系數(shù)，得到能夠直觀反映礦物組分最小閉合壓力系數(shù)三者關(guān)系的解釋圖版，將測井實(shí)測數(shù)據(jù)或經(jīng)疊前反演得到的地震彈性數(shù)據(jù)引入解釋圖版中，對頁巖氣儲層的最小閉合壓力進(jìn)行定量評價，選擇最小閉合壓力系數(shù)數(shù)值小的位置作為適宜于工程壓裂的優(yōu)質(zhì)頁巖氣儲層。本發(fā)明不用求得構(gòu)造系數(shù)、孔隙壓力參數(shù)即可使用測井資料或者地震資料評價儲層的最小閉合壓力，并依據(jù)最小閉合壓力選取優(yōu)質(zhì)頁巖氣儲層。
【專利說明】基于測井及地震資料的頁巖氣儲層最小閉合壓力評價方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種頁巖氣儲層最小閉合壓力評價方法，特別涉及一種基于測井及地震資料的頁巖氣儲層最小閉合壓力評價方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對于頁巖氣儲層，由于壓裂改造直接影響著氣產(chǎn)量，對地下應(yīng)力參數(shù)的預(yù)測及評價決定著壓裂改造能否成功，這些參數(shù)具體指最大水平主應(yīng)力，最小水平主應(yīng)力，最小閉合壓力，其中最小閉合壓力尤其重要，它代表地層開裂所需要的最小的力。因此，通過測井及地震方法對儲層應(yīng)力進(jìn)行評價，在頁巖氣儲層的開發(fā)中至關(guān)重要。在測井中，可以通過一些應(yīng)力評價模型，比如黃榮樽模型，對儲層的地應(yīng)力參數(shù)進(jìn)行直接計(jì)算，進(jìn)而對儲層進(jìn)行評價(聞萍等，2006 ;丁世村等，2010 ;張晉言和孫建孟，2012)。但是，要使用這些方法，必須已知一些地下儲層的參數(shù)，比如求解應(yīng)力方法中所必須的反映構(gòu)造作用的構(gòu)造項(xiàng)(或稱為構(gòu)造系數(shù))，以及孔隙壓力，由于成本的限制或者技術(shù)限制，這些參數(shù)往往不可得或不能夠精確求得，導(dǎo)致無法求取地應(yīng)力參數(shù)。且由于地層本身的非均質(zhì)性，使得這種方法只能進(jìn)行單井評價，不能在地震資料中實(shí)現(xiàn)。
[0003]所述黃榮樽模型指黃榮樽1984年提出的計(jì)算應(yīng)力模型，本處所使用的公式為張晉言和孫建孟在2012 年發(fā)表于測井技術(shù)上的文章《利用測井資料評價泥頁巖油氣“五性”指標(biāo)》，見參考文獻(xiàn)I。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于測井及地震資料的頁巖氣儲層最小閉合壓力評價方法，該方法不用求得構(gòu)造系數(shù)、孔隙壓力參數(shù)即可使用測井資料或者地震資料評價儲層的最小閉合壓力。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過建立頁巖氣儲層的巖石物理模型，預(yù)測含不同礦物組分時巖石的第一拉梅系數(shù)』、第二拉梅系數(shù)口與密度P的乘積X p和ii p，根據(jù)這兩個彈性參數(shù)，經(jīng)計(jì)算得到反映巖石破裂所需最小應(yīng)力的參數(shù)——最小閉合壓力系數(shù)入/ ( A +2 u );在此基礎(chǔ)上，通過表征不同礦物組分的X p-1i p相交會，并將對應(yīng)的最小閉合壓力系數(shù)以可區(qū)分的方式投影到每一個結(jié)點(diǎn)上，得到反映礦物組分一彈性參數(shù)一最小閉合壓力系數(shù)三者關(guān)系的解釋圖版，將測井實(shí)測數(shù)據(jù)或經(jīng)疊前反演得到的地震彈性數(shù)據(jù)引入解釋圖版中，對頁巖氣儲層的最小閉合壓力進(jìn)行定量評價，選擇最小閉合壓力系數(shù)數(shù)值較小的區(qū)域作為適宜于工程壓裂的優(yōu)質(zhì)頁巖氣儲層。
[0006]本方法包括如下步驟:
步驟1:使用微分等效介質(zhì)巖石物理模型考慮礦物，干酪根，孔隙之間的關(guān)系，所述礦物指石英、方解石、粘土三種；將不同的礦物等效為球體形狀的顆粒，將干酪根等效為扁平狀裂縫形態(tài)的顆粒，不同形狀顆粒的彈性性質(zhì)使用Berryman的三維等效孔隙方法計(jì)算，分別計(jì)算不同礦物體積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，方解石含干酪根時候的體積模量，剪切模量；按照礦物體積比，使用算術(shù)平均求得混合物的密度；兩兩之間的體積比率按照10%進(jìn)行變化；根據(jù)彈性參數(shù)之間的關(guān)系，由體積模量、剪切模量和密度求得第一和第二拉梅系數(shù)與密度的乘積X P和ii P ;所述Berryman三維等效孔隙方法，指使用三維的球形，針形，硬幣形，裂縫形孔隙公式計(jì)算巖石中不同形狀的孔隙對巖石的彈性性質(zhì)的影響，本處應(yīng)用公式見Mavko等1999年的書The rock physicshandbook: tools for seismic analysis in porous media,其中的 122頁，見參考文獻(xiàn)4。
[0007]步驟2:由步驟I中所得的X P和ii P，求得最小閉合壓力系數(shù)入I U +J// ); 步驟3:根據(jù)步驟I與步驟2中所得的表示不同物質(zhì)組分的各點(diǎn)的彈性參數(shù)，以
A P為橫軸，U P為縱軸，做交會圖，以最小閉合壓力系數(shù)為第三維，用顏色表示；得到AP-U P-最小閉合壓力系數(shù)的解釋圖版；其中各點(diǎn)的縱、橫軸及顏色分別代表按照一定規(guī)律變化的X p，ii p，最小閉合壓力系數(shù)三個參數(shù)的值，由步驟I可知，每一個點(diǎn)都代表不同的礦物組分；
步驟4:將實(shí)際的測井?dāng)?shù)據(jù)或者經(jīng)過疊前反演得到的地震彈性數(shù)據(jù)，依據(jù)彈性參數(shù)之間的關(guān)系，計(jì)算得到X p，ii P，最小閉合壓力系數(shù)；將這些參數(shù)投影到步驟3得到的交會圖版中，根據(jù)交會圖版對最小閉合壓力系數(shù)進(jìn)行評價；適宜于儲層改造的優(yōu)質(zhì)頁巖氣儲層最小閉合壓力數(shù)值較小，因此在圖版上表現(xiàn)為較低數(shù)值的最小閉合壓力系數(shù)。
[0008]步驟I中不同礦物的混合方法，是將不同礦物作為有一定形狀的顆粒按照微分的方式進(jìn)行計(jì)算，其中干酪根等效為扁平狀裂縫形態(tài)的顆粒進(jìn)行計(jì)算。
[0009]步驟3中交會圖圖版\ P為橫軸，y P為縱軸，指示儲層的彈性參數(shù)，使用最小閉合壓力系數(shù)為色標(biāo)指示最小閉合壓力大小，每個點(diǎn)代表一定組分的礦物混合物。
[0010]本發(fā)明的基于測井及地震資料的頁巖氣儲層最小閉合壓力評價方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果。
[0011]本技術(shù)方案不用求得構(gòu)造系數(shù)、孔隙壓力參數(shù)即可使用測井資料或者地震資料定量評價儲層的最小閉合壓力，可以避免測井直接計(jì)算地應(yīng)力參數(shù)所面對的參數(shù)不準(zhǔn)確所導(dǎo)致的計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確；依靠巖石物理正演圖版的制作，定量礦物一彈性參數(shù)一最小閉合壓力系數(shù)之間的關(guān)系，通過最小閉合壓力系數(shù)判斷儲層最小閉合壓力的大小，可以依據(jù)此圖版對測井資料、地震資料進(jìn)行評價，得到優(yōu)質(zhì)頁巖氣儲層的分布，其操作方式簡單，評價效果準(zhǔn)確。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是基于測井及地震資料的頁巖氣儲層最小閉合壓力評價方法流程圖。
[0013]圖2是A p-u P -最小閉合壓力系數(shù)解釋圖版。
[0014]圖3是在同一深度，各向同性假設(shè)條件下得到的最小閉合壓力系數(shù)圖版與最小閉合壓力圖版的對比圖。
[0015]圖4是入P-U P-最小閉合壓力系數(shù)解釋圖版在復(fù)雜巖性儲層實(shí)際數(shù)據(jù)中的解釋圖。
[0016]圖5是入P-U P-最小閉合壓力系數(shù)解釋圖版在泥頁巖儲層實(shí)際數(shù)據(jù)中的解釋圖。
[0017]圖6是根據(jù)圖5圖版所示規(guī)律在測井資料上得到的泥頁巖井優(yōu)質(zhì)氣層評價結(jié)果剖面圖。
[0018]圖7是根據(jù)圖5圖版所示規(guī)律在地震資料上得到的泥頁巖儲層優(yōu)質(zhì)氣層評價結(jié)果過井剖面圖。
[0019]【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明提供了一種基于測井及地震資料的頁巖氣儲層最小閉合壓力評價方法。如圖1所示，該方法通過建立頁巖氣儲層的巖石物理模型預(yù)測含不同礦物組分的巖石的彈性參數(shù)，經(jīng)計(jì)算得到最小閉合壓力系數(shù)，在此基礎(chǔ)上，通過表征不同礦物組分的X p-1i p彈性參數(shù)相交會，并將對應(yīng)的最小閉合壓力系數(shù)以可區(qū)分的方式投影到每一個結(jié)點(diǎn)上，得到反映礦物組分——彈性參數(shù)——最小閉合壓力系數(shù)三者關(guān)系的解釋圖版，將測井實(shí)測數(shù)據(jù)或經(jīng)疊前反演得到的地震資料引入解釋圖版中，對頁巖氣儲層的最小閉合壓力進(jìn)行定量評價，選擇最小閉合壓力系數(shù)數(shù)值較小的區(qū)域作為適宜于工程壓裂的優(yōu)質(zhì)頁巖氣儲層。為了更好的說明本方法，使用中國南方某頁巖氣儲層井資料及地震資料對實(shí)施方式及效果進(jìn)行具體說明。
[0021]具體步驟如下:
步驟1:使用微分等效介質(zhì)巖石物理模型考慮礦物，干酪根，孔隙之間的關(guān)系，所述礦物包括石英，方解石，粘土三種；將不同的礦物等效為球體顆粒，將干酪根等效為扁平狀裂縫形態(tài)顆粒，不同形狀顆粒的彈性性質(zhì)使用Berryman的三維等效孔隙計(jì)算，其關(guān)系式為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于測井及地震資料的頁巖氣儲層最小閉合壓力評價方法，其特征在于:該方法通過建立頁巖氣儲層的巖石物理模型，預(yù)測含不同礦物組分時巖石的第一拉梅系數(shù)入、第二拉梅系數(shù)il與密度P的乘積X P和il P，根據(jù)這兩個彈性參數(shù)，計(jì)算得到反映巖石破裂所需最小應(yīng)力的參數(shù)——最小閉合壓力系數(shù)入/( );在此基礎(chǔ)上，通過表征不同礦物組分的X p-1i p相交會，并將對應(yīng)的最小閉合壓力系數(shù)以可區(qū)分的方式投影到每一個結(jié)點(diǎn)上，得到反映礦物組分——彈性參數(shù)——最小閉合壓力系數(shù)三者關(guān)系的解釋圖版，將測井實(shí)測數(shù)據(jù)或經(jīng)疊前反演得到的地震彈性數(shù)據(jù)引入解釋圖版中，對頁巖氣儲層的最小閉合壓力進(jìn)行定量評價，選擇最小閉合壓力系數(shù)數(shù)值較小的位置作為適宜于工程壓裂的優(yōu)質(zhì)頁巖氣儲層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于測井及地震資料的頁巖氣儲層最小閉合壓力評價方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟1:使用微分等效介質(zhì)巖石物理模型考慮礦物，干酪根，孔隙之間的關(guān)系，所述礦物指石英、方解石、粘土三種；將不同的礦物等效為球體形狀的顆粒，將干酪根等效為扁平狀裂縫形態(tài)的顆粒，不同形狀顆粒的彈性性質(zhì)使用Berryman(1995)的三維等效孔隙方法計(jì)算，分別計(jì)算不同礦物體積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，方解石含干酪根時候的體積模量，剪切模量；按照礦物體積比，使用算術(shù)平均求得混合物的密度；兩兩之間的體積比率按照10%進(jìn)行變化；根據(jù)彈性參數(shù)之間的關(guān)系，由體積模量、剪切模量和密度求得第一和第二拉梅系數(shù)與密度的乘積X p和ii p ; 步驟2:由步驟I中所得的X p和ii P，求得最小閉合壓力系數(shù)』/ U+J?//); 步驟3:根據(jù)步驟I與步驟2中所得的表示不同物質(zhì)組分的各點(diǎn)的彈性參數(shù)，以入P為橫軸，ii p為縱軸，做交會圖，以最小閉合壓力系數(shù)為第三維，使用顏色表示；得到AP-U P-最小閉合 壓力系數(shù)的解釋圖版；其中各點(diǎn)的縱、橫軸及顏色分別代表按照一定規(guī)律變化的X p，ii p，最小閉合壓力系數(shù)三個參數(shù)的值；由步驟I可知，每一個點(diǎn)都代表不同的礦物組分； 步驟4:將實(shí)際的測井?dāng)?shù)據(jù)或者經(jīng)過疊前反演得到的地震彈性數(shù)據(jù)；依據(jù)彈性參數(shù)之間的關(guān)系，計(jì)算得到X p，ii p，最小閉合壓力系數(shù)，投影到步驟3得到的交會圖版中，根據(jù)交會圖版對最小閉合壓力系數(shù)進(jìn)行評價，適宜于儲層改造的優(yōu)質(zhì)頁巖氣儲層最小閉合壓力數(shù)值較小，在圖版上表現(xiàn)為較低數(shù)值的最小閉合壓力系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于測井及地震資料的頁巖氣儲層最小閉合壓力評價方法，其特征在于:步驟I中不同礦物的混合方法，是將不同礦物作為有一定形狀的顆粒按照微分的方式進(jìn)行計(jì)算，其中干酪根等效為扁平狀裂縫形態(tài)的顆粒進(jìn)行計(jì)算。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于測井及地震資料的頁巖氣儲層最小閉合壓力評價方法，其特征在于:步驟3中交會圖圖版\ P為橫軸，u P為縱軸，指示儲層的彈性參數(shù)，使用最小閉合壓力系數(shù)為色標(biāo)指示最小閉合壓力大小，每個點(diǎn)代表一定組分的礦物混合物。
【文檔編號】G01V1/50GK103713327SQ201310747857
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】孫贊東, 劉致水, 孫永洋, 杜振東 申請人:孫贊東, 劉致水, 孫永洋, 杜振東, 王招明, 韓劍發(fā)