一种描述页岩储层可压性的评价方法

摘要

本发明涉及一种描述页岩储层可压性的评价方法，步骤是收集待评价井资料内容包括待评价井井位设计报告书、录井资料、测井资料，依据收集资料确定页岩储层及其中部垂深H，确定页岩储层的地层孔隙流体压力梯度FPG，获取页岩储层上覆地层岩石密度DEN，依据FPG、DEN，计算页岩储层最大水平地应力Kimax和页岩储层最小水平地应力Kimin；再计算页岩气储层水平地应力差异系数△Ki评价页岩储层可压性，输出评价结果。本发明通过FPG、DEN等参数计算页岩储层水平地应力差异系数△Ki，依据△Ki评价页岩储层可压性。本发明已在中扬子地区建南气田等地区应用页岩气井300余口井，分段压裂效果验证符合率为97.1％。

说明书

技术领域

本发明属于非常规油气勘探与开发页岩储层评价领域，具体涉及一种描述页岩储层可压性的评价方法。

背景技术

页岩油气是一种新型能源，特别是页岩气是一种非常好的新型清洁能源，其开发利用对国民经济可持续发展和当前的雾霾治理具有重要的现实意义。

页岩油气为富含有机质页岩自生自储，与依靠浮力聚集形成的常规油气有很大差别。页岩本身渗透率极低，页岩油气井通常没有自然产能，需要通过水平井形式钻入优质页岩油气层段，并对页岩油气水平井水平段油气层采取分段压裂方法，沟通页岩油气层段内的孔隙、微裂缝，培育出高产油气井，从而实现页岩油气高效开发。

水平井水平段页岩油气层分段压裂，需要在作业前掌握可能富含油气的页岩油气层段(本发明统称为页岩储层)的地层破裂压力，做好页岩储层可压性的评价。选择可压性好、易形成复杂网络裂缝的页岩储层压裂，是培育富含油气页岩高产井的关键之一。

水平井水平段页岩储层分段压裂，作业成本高、风险大。因此，对页岩储层可压性的评价要求越来越高，要求需要现场相互印证的页岩储层可压性的评价手段也越来越多。

CN104775810A公开了一种页岩气储层可压性评价方法，依次包括以下步骤：(1)计算页岩脆性指数B_rit；(2)计算页岩断裂韧性指数K_n；(3)计算天然弱面张开难易指数P_n；(4)计算天然弱面被穿过指数C_n；(5)引入复杂缝网概率指数F_cf和改造体积概率指数F_srv，确定储层可压性系数FI；(6)根据储层可压性系数FI的大小，评价区块页岩地层的可压性。CN104775810B公开了一种页岩气储层可压性评价方法，依次包括以下步骤：(1)计算页岩脆性指数B_rit；(2)计算页岩断裂韧性指数K_n；(3)计算天然弱面张开难易指数P_n；(4)计算天然弱面被穿过指数C_n；(5)引入复杂缝网概率指数F_cf和改造体积概率指数F_srv，确定储层可压性系数FI；(6)根据储层可压性系数FI的大小，评价区块页岩地层的可压性。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术现状，旨在提供一种可通过页岩储层的地层孔隙流体压力梯度FPG、页岩储层上覆地层岩石密度DEN等参数计算页岩储层水平地应力差异系数△Ki，依据△Ki评价页岩储层可压性，水平井水平段页岩储层分段压裂效果验证符合率高的描述页岩储层可压性的评价方法。

本发明目的的实现方式为，描述页岩储层可压性的评价方法，具体步骤为：

1)收集待评价井资料

(1)收集待评价井资料内容包括待评价井井位设计报告书、录井资料、测井资料，

所述录井资料包括岩性、全烃、甲烷、总有机碳含量、地层孔隙流体压力梯度、地层破裂压力；

所述测井资料包括自然伽马、岩性密度、解释结果；

2)确定页岩储层及其中部垂深H

依据页岩油气录井岩性、油气显示特征和测井综合解释结果，确定页岩储层，依据页岩储层的页岩油气录井、测井解释结果确定页岩储层中部垂深H，量纲为100m或hm；

3)确定页岩储层的地层孔隙流体压力梯度FPG

依据页岩油气录井随钻地层压力预测解释结果，取富含油气的页岩储层段的地层孔隙流体压力梯度，其算术平均值记作页岩储层的地层孔隙流体压力梯度FPG，量纲为MPa/100m或MPa/hm；

4)获取页岩储层上覆地层岩石密度DEN

5)依据页岩储层的地层孔隙流体压力梯度FPG，计算页岩储层最大水平地应力Kimax；

6)页岩储层上覆地层岩石密度DEN，计算页岩储层最大水平地应力Kimax和页岩储层最小水平地应力Kimin；

7)由页岩储层最大水平地应力Kimax和页岩储层最小水平地应力Kimin计算页岩气储层水平地应力差异系数△Ki；

(1)通过测井岩性密度资料，获取页岩储层上方10～60m范围内的每一个深度点的测井岩性密度数据，量纲为g/cm³，其算术平均值记作页岩气储层上覆地层岩石密度DEN，其与垂深H的乘积，记作页岩气储层最大水平地应力Kimax,Kimax＝DEN×H，量纲为MPa；

(2)根据步骤3)、步骤4)确定的页岩储层的地层孔隙流体压力梯度FPG、页岩储层上覆地层岩石密度DEN和步骤7)(1)垂深H参数，按公式Kimin＝(DEN+FPG)/2×H计算页岩气储层最小水平地应力Kimin，量纲为MPa；

8)根据步骤3)、步骤4)确定的页岩储层的地层孔隙流体压力梯度FPG、页岩储层上覆地层岩石密度DE，页岩气储层最大水平地应力Kimax，页岩气储层最小水平地应力Kimin按下列计算公式求取页岩气储层水平地应力差异系数△Ki，△Ki无量纲，

△Ki＝(Kimax－Kimin)/Kimin或

△Ki＝(DEN－FPG)/(DEN+FPG)；

9)评价页岩储层可压性，

10)输出评价结果。

本发明通过页岩储层的地层孔隙流体压力梯度FPG、页岩储层上覆地层岩石密度DEN等参数计算页岩储层水平地应力差异系数△Ki，依据△Ki评价页岩储层可压性，形成了一种描述页岩储层可压性的评价方法。

本发明已在中扬子地区建南气田、涪陵页岩气田、湘鄂西地区应用页岩气井300余口井，水平井水平段页岩储层分段压裂效果验证，符合率为97.1％。

附图说明

图1为本发明工作流程框图。

具体实施方式

参照图1，本发明的具体实施步骤为：

1)收集待评价井资料

(1)收集待评价井资料内容包括待评价井井位设计报告书、录井资料、测井资料等，

所述录井资料包括岩性、全烃、甲烷、总有机碳含量、地层孔隙流体压力梯度、地层破裂压力等；

所述测井资料包括自然伽马、岩性密度、解释结果等。

2)确定页岩储层及其中部垂深H

依据页岩油气录井岩性、油气显示特征和测井综合解释结果，确定页岩储层，特别是富含油气页岩储层段确定页岩储层中部垂深H，量纲为100m或hm；

特别选定富含油气页岩储层段，是因富含油气页岩储层段具有气测全烃、甲烷显示好，页岩层理发育、自然伽马值、声波时差值高相对高，总有机碳含量大于2％、、总孔隙度大于等于2％等特征。

3)确定页岩储层的地层孔隙流体压力梯度FPG

依据页岩油气录井随钻地层压力预测解释结果，按每米1点的深度间隔，获取富含油气的页岩储层段的每一个深度点的地层孔隙流体压力梯度数据，其算术平均值记作页岩储层的地层孔隙流体压力梯度FPG，量纲为MPa/100m或MPa/hm。

4)获取页岩储层上覆地层岩石密度DEN。

5)依据页岩储层的地层孔隙流体压力梯度FPG，计算页岩储层最大水平地应力Kimax。

6)页岩储层上覆地层岩石密度DEN，计算页岩储层最大水平地应力Kimax和页岩储层最小水平地应力Kimin。

7)由页岩储层最大水平地应力Kimax和页岩储层最小水平地应力Kimin计算页岩气储层水平地应力差异系数△Ki；

(1)通过测井岩性密度资料，按每米1点的深度间隔，获取页岩储层上方10～60m范围内的每一个深度点的测井岩性密度数据，量纲为g/cm³，其算术平均值记作页岩气储层上覆地层岩石密度DEN，其与垂深H的乘积，记作页岩气储层最大水平地应力Kimax,Kimax＝DEN×H，量纲为MPa；

(2)根据步骤3)、步骤4)确定的页岩储层的地层孔隙流体压力梯度FPG、页岩储层上覆地层岩石密度DEN和步骤7)(1)垂深H参数，按公式Kimin＝(DEN+FPG)/2×H计算页岩气储层最小水平地应力Kimin，量纲为MPa；

8)根据步骤3)、步骤4)确定的页岩储层的地层孔隙流体压力梯度FPG、页岩储层上覆地层岩石密度DEN，页岩气储层最大水平地应力Kimax，页岩气储层最小水平地应力Kimin按下列计算公式求取页岩气储层水平地应力差异系数△Ki，△Ki无量纲，

△Ki＝(Kimax－Kimin)/Kimin或

△Ki＝(DEN－FPG)/(DEN+FPG)。

9)评价页岩储层可压性，评价标准为：

(1)△Ki≤0.35，页岩储层可压性评价为好(Ⅰ类)，作用在页岩储层上的压裂施工压力大于地层破裂压力时，能够促使页岩储层形成复杂的裂缝网络，有利于培育页岩油气水平井形成高产；

(2)0.35＜△Ki≤0.6，页岩储层可压性评价为中等(Ⅱ类)，作用在页岩储层上的压裂施工压力远大于地层破裂压力时，能促使页岩气储层形成较为充分的裂缝网络，有利于培育页岩油气水平井形成一定产能；

(3)△Ki＞0.6，页岩储层可压性评价为差(Ⅲ类)，作用在页岩储层上的压裂施工压力远大于地层破裂压力时，页岩储层往往形成单一裂缝，影响页岩油气水平井产能充分提升。

10)输出评价结果，指导页岩储层压裂改造。

下面用具体实施例详述本发明应用效果。

实例1：建南气田J-1HF井

建南气田J-1HF井，录井和测井解释富含页岩气的页岩储层水平段长1000m，中部垂深H＝630m(6.3hm)，录井随钻地层压力监测显示，页岩储层的地层孔隙流体压力梯度FPG＝1.05MPa/hm,页岩储层上方10～60m范围内的上覆地层岩石密度算术平均值DEN＝2.65g/cm³,页岩储层最大水平地应力Kimax＝2.65*6.3(MPa),Kimin＝(2.65+1.05)/2*6.3(MPa)＝1.85*6.3(MPa)，依据△K_i＝(Kimax-Kimin)/Kimin＝(2.65-1.85)/1.85＝0.43。依据△K_i＝(DEN－FPG)/(DEN+FPG)公式求得页岩储层水平地应力差异系数△Ki＝0.43，两个公式计算结果相同，均显示页岩储层可压性评价结果为中等(Ⅱ类)。

微地震监测显示，J-1HF井水力压裂作业在井一侧形成多缝，另一侧形成缝较少，返排完成后初期日产天然气1.2万方，气井产能与压裂预测结果接近。

实例2：涪陵页岩气田JY-1HF井

涪陵页岩气田JY1-HF井，录井和测井解释富含页岩气的页岩储层(气层)水平段长1008m，页岩气层中部垂深H＝2380m(23.8hm)，录井随钻地层压力监测显示，页岩储层的地层孔隙流体压力梯度FPG＝1.45MPa/hm,页岩储层上方10～60m范围内的上覆地层岩石密度算术平均值DEN＝2.70g/cm³，△Ki＝(2.70-1.45)/(2.70+1.45)＝0.30，显示页岩储层可压性评价结果为好(Ⅰ类)。该页岩气水平井的导眼井岩心试验显示，页岩储层最大水平地应力Kimax＝63.5MPa，页岩储层最小水平地应力Kimin＝48.4MPa，页岩储层水平地应力差异系数△Ki＝0.31，与本发明计算结果基本一致。

微地震监测显示，JY1-HF井大型水力压裂作业形成了较为复杂的网络裂缝，返排放喷，初期日产天然气20.3万方，气井产能与压裂预测结果接近。

本发明通过页岩储层的地层孔隙流体压力梯度FPG、页岩储层上覆地层岩石密度DEN等参数计算页岩储层水平地应力差异系数△Ki，依据△Ki描述和评价页岩储层可压性，形成了一种描述页岩储层可压性的评价方法，水平井水平段页岩储层分段压裂效果验证，符合率为97.1％。