一种考虑流体温度的页岩气异常地层压力预测方法

摘要

本发明提供一种考虑流体温度的页岩气异常地层压力预测方法，包括以下步骤：S1在页岩气地区内选择至少四口试验井，由试验井的纵波速度和横波速度计算出试验井的泊松比参数；S2测量每一试验井的地层压力系数、流体温度和深度；S3根据所有试验井的地层压力系数、流体温度和深度确定公式pρ＝log eaT+bδ+cH+d中的待定系数a、b、c和d，其中，pρ表示地层压力系数，T表示流体温度，σ表示泊松比参数，H表示深度；S4由预测井的纵波速度和横波速度计算出泊松比参数，测量预测井内流体温度和深度，根据公式pρ＝log eaT+bδ+cH+d计算出预测井的地层压力系数。本发明的有益效果：实现考虑流体温度页岩气地层压力高精度预测，为钻井过程中的井壁稳定性、钻井安全和最终储层压裂改造提供指导。

说明书

技术领域

本发明涉及页岩气勘探开发领域，尤其涉及一种考虑流体温度的页岩气异常地层压力预测方法。

背景技术

孔隙流体对岩石弹性参数的作用体现在力学效应和物质效应两个方面。孔隙流体的力学效应是岩石发生应变时的应力背景，即孔隙流体压力对骨架应力场的作用；孔隙流体的物质效应则是岩石发生应变时的相对扰动，由于岩石发生应变，骨架与流体之间存在相互作用力，流-固应力场成为一个整体，影响岩石的等效弹性参数。孔隙流体压力，也称地层压力，压力异常反映了地层的烃源条件、封盖条件以及生烃增压、加热增压、烃类液-气转化增压以及粘土矿物转化增压等各种地质过程。目前，常用的异常地层压力预测方法有Eaton法、Fillippone法和等效深度法等，这些方法主要适用于常规油气藏，不适用于页岩气异常地层压力预测。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种考虑流体温度的页岩气异常地层压力预测方法。

本发明的实施例提供一种考虑流体温度的页岩气异常地层压力预测方法，包括以下步骤：

S1在页岩气地区内选择至少四口试验井，由每一所述试验井的纵波速度和横波速度计算出每一所述试验井的泊松比参数；

S2测量每一所述试验井的地层压力系数、流体温度和深度；

S3根据所有试验井的地层压力系数、流体温度和深度确定公式p_ρ＝log>aT+bδ+cH+d中的待定系数a、b、c和d，其中，p_ρ表示地层压力系数，T表示流体温度，σ表示泊松比参数，H表示深度；

S4由所述页岩气地区内预测井的纵波速度和横波速度计算出所述预测井的泊松比参数，测量所述预测井内流体温度和深度，根据公式p_ρ＝log>aT+bδ+cH+d计算出预测井的地层压力系数。

进一步地，步骤S3还包括：

S3.1再次测量所述试验井内流体温度和地层压力系数的实际值，通过公式p_ρ＝log>aT+bδ+cH+d计算出所述试验井的地层压力系数的预测值，并通过Eaton法、Fillippone法和等效深度法中的任意一种方法计算出所述试验井的地层压力系数作为参考值，当预测值比参考值更接近实际值时，判断待定系数a、b、c和d合格，否则重复步骤S2和S3直至预测值比参考值更接近实际值。

进一步地，步骤S1和S4中泊松比参数的计算公式均为其中v_p表示纵波速度，v_s表示横波速度。

进一步地，步骤S3中公式p_ρ＝log>aT+bδ+cH+d中待定系数a、b、c和d确定方法为，由每一所述试验井的地层压力系数、流体温度和深度，根据公式p_ρ＝log>aT+bδ+cH+d使用软件MATLAB进行拟合，分别确定a、b、c和d的值。

进一步地，步骤S1中在页岩气地区内选择至少四口试验井，且每一所述试验井内流体温度不同。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明考虑流体温度的页岩气异常地层压力预测方法，考虑流体温度因素对页岩气异常地层压力的作用，可以实现页岩气的高精度地层压力的预测，用于页岩气钻前异常地层压力预测，为钻井过程中的井壁稳定性、钻井安全和最终储层压裂改造提供指导。

附图说明

图1是本发明一种考虑流体温度的页岩气异常地层压力预测方法的流程图图；

图2是海湾沿岸某页岩气井中页岩X-衍射反映的蒙脱石成岩轨迹图；

图3是图2中的页岩气井的中新世泥页岩物性交会图；

图4是当比重G和地层压力一定时某页岩气地区的岩石数字岩心模拟结果图；

图5是当比重G和流体弹性参数一定时图4中的页岩气地区的岩石数字岩心模拟结果图；

图6是使用本发明的预测方法对某页岩气井的预测结果平面图；

图7是使用Fillippone法对图6中的页岩气井的预测结果平面图；

图8是使用本发明的预测方法对图6中的页岩气井的预测结果剖面图；

图9是使用Fillippone法对图6中的页岩气井的预测结果剖面图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

在页岩气中，温度与地层史对页岩气异常地层压力起着关键的作用，页岩气上覆地层载荷增加，不仅会降低孔隙度，而且也会排出孔隙水，在这个过程中，温度对地层压实性质的作用，尤其是对页岩中泥质成分的影响非常大。当泥质遭受压实时，它们往往发生埋藏变质作用，例如，蒙脱石到伊利石的转变。这个现象将引起泥质组分的重新排列，岩石骨架应力重新分布，这个结果取决于沉积地层的时间—温度史。这表明地层压实是温度与时间的函数，不能采用单一压实曲线的思想解释岩石压实。

图2是海湾沿岸一页岩气井中页岩X-衍射反映的蒙脱石成岩轨迹，图3是该井的中新世泥页岩物性交会图，表明：声波时差一定，成岩作用将导致体密度增大，埋藏变质过程是动态的，温度与地质史控制这个过程，如果忽略温度及时间的作用，仅使用与体密度成单一关系的速度模型得到的地层压力有效性不高。

图4和图5是某页岩气地区的岩石数字岩心模拟结果，图中结果表明：当该页岩气地区流体的比重G和地层压力一定时，随着流体温度增加，岩石体密度增加，体积模量减小；当比重G和流体弹性参数一定时，地层压力随着流体温度的增加而增加。这说明：页岩气异常地层压力与流体温度和流体的弹性参数有关，当流体确定后，流体的温度和弹性参数变化，流体的压力发生变化，这里的弹性参数即为泊松比参数。

请参考图1，本发明的实施例提供了一种考虑流体温度的页岩气异常地层压力预测方法，包括以下步骤：

S1在页岩气地区内选择至少四口试验井，且每一所述试验井内流体温度不同，由每一所述试验井的纵波速度和横波速度计算出每一所述试验井的泊松比参数，泊松比参数σ的计算公式为其中v_p表示纵波速度，v_s表示横波速度；

S2测量每一所述试验井的地层压力系数、流体温度和深度；

S3由每一所述试验井的地层压力系数、流体温度和深度，根据公式p_ρ＝log>aT^+bδ+cH+d使用软件MATLAB进行拟合，分别确定a、b、c和d的值，其中，p_ρ表示地层压力系数，T表示流体温度，σ表示泊松比参数，H表示深度，再次测量所述试验井内流体温度和地层压力系数的实际值，通过公式p_ρ＝log>aT+bδ+cH+d计算出所述试验井的地层压力系数的预测值，并通过Eaton法、Fillippone法和等效深度法中的任意一种方法计算出所述试验井的地层压力系数作为参考值，当预测值比参考值更接近实际值时，判断待定系数a、b、c和d合格，否则重复步骤S2和S3直至预测值比参考值更接近实际值；

S4由所述页岩气地区内预测井的纵波速度和横波速度计算出所述预测井的泊松比参数，测量所述预测井内流体温度和深度，根据公式p_ρ＝log>aT+bδ+cH+d计算出预测井的地层压力系数。

下面举例对上述方法进行验证，以某页岩气井为测试对象，分别采用本发明的地层压力系数预测方法和Fillippone法对该页岩气井进行地层压力系数进行计算。

图6表示使用本发明的预测方法对该页岩气井的预测结果平面图，图7表示使用Fillippone法对该页岩气井的预测结果平面图，对比可知：图7中平面变化较大，不光滑，有些“牛眼”出现，而图6中平面较光滑，变化平缓，因此使用本发明预测方法的预测结果比较合理。

图8表示使用本发明的预测方法对该页岩气井的预测结果剖面图，图9表示使用Fillippone法对该页岩气井的预测结果剖面图，对比可知：图9中剖面上压力有突变的情况，出现预测异常，不符合实际情况，图8中剖面不存在突变，预测结果合理，更为可信。

因此本发明考虑流体温度的页岩气异常地层压力预测方法有效可行，考虑流体温度因素对页岩气异常地层压力的作用，可以实现页岩气的高精度地层压力的预测。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。