一种页岩气储层压裂区域选取方法

摘要

本申请实施例公开了一种页岩气储层压裂区域选取方法，属于石油天然气开采技术领域。该方法具体包括：根据测井数据计算目标区域样本点的岩石弹性参数；对所述岩石弹性参数进行交会图分析，获取页岩气储层的泊松比基值和脆性基值；对地震资料进行叠前反演，计算目标区域的岩石弹性参数数据体；对所述弹性参数数据体进行层位解释，根据泊松比基值和脆性基值确定页岩气区域的顶底界面和脆性区域的顶底界面；选取页岩气层和脆性层的交集中脆性最大的区域作为压裂区域。本申请实施例的方法通过在页岩气储层中寻找脆性比较大的区域进行压裂，能够使含气页岩储层形成最大的缝网沟通，有利于页岩气最大程度的开采。

权利要求

1.一种页岩气储层压裂区域选取方法，其特征在于，包括步骤一、步骤二和步骤三，其中，所述步骤一包括：

获取目标区域的测井数据，并根据测井数据计算目标区域样本点的岩石弹性参数；

对所述岩石弹性参数进行交会分析，获取页岩气储层的泊松比值域和脆性值域，从泊松比值域中选取泊松比基值，从脆性值域中选取脆性基值；其中，所述泊松比基值为所述泊松比值域中的最大泊松比值；所述脆性基值为所述脆性值域中的最小脆性值；

所述步骤二包括：

获取目标区域的地震资料，并对地震资料进行叠前反演，计算目标区域的岩石弹性参数数据体；

所述步骤三包括：

对所述岩石弹性参数数据体进行层位解释，根据所述泊松比基值和所述脆性基值分别确定页岩气区域的顶底界面和脆性区域的顶底界面；

根据页岩气区域的顶底界面和脆性区域的顶底界面分别确定页岩气层和脆性层，选取页岩气层和脆性层的交集区域中脆性大的区域作为压裂区域。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，并行执行步骤一和步骤二。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述岩石弹性参数包括纵波阻抗、横波阻抗、泊松比、杨氏模量、λρ和μρ，其中，λ为拉梅系数，μ为剪切模量，ρ为密度。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述岩石弹性参数数据体包括泊松比数据体和脆性数据体。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述岩石弹性参数进行交会分析，获取页岩气储层的泊松比值域和脆性值域，具体包括：对纵波阻抗、横波阻抗和泊松比进行交会分析，或者对λρ、μρ和泊松比进行交会分析，获取页岩气储层的泊松比值域；

对杨氏模量、纵波阻抗和泊松比进行交会分析，获取页岩气储层的脆性值域。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述从脆性值域中选取脆性基值，具体包括：对脆性和泊松比进行交会分析，获取泊松比值域和脆性值域的交集区域，根据该交集区域中脆性的分布变化选取脆性基值。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据页岩气区域的顶底界面和脆性区域的顶底界面分别确定页岩气层和脆性层，具体包括：对所述地震资料进行时深转换，根据页岩气区域的顶底界面确定页岩气层，根据脆性区域的顶底界面确定脆性层。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选取页岩气层和脆性层的交集区域中脆性大的区域作为压裂区域，具体包括：对所述脆性层进行岩层切片分析，获取脆性层的脆性分布；

获取页岩气层和脆性层的交集区域；

根据该交集区域的脆性分布，选取该交集区域中脆性大的区域作为压裂区域。

说明书

一种页岩气储层压裂区域选取方法

技术领域

[0001] 本发明涉及石油天然气开采技术领域，特别涉及一种页岩气储层压裂区域选取方法。

背景技术

[0002] 页岩气作为一种非常规天然气资源，是最近几年国内外研究的重点。目前，页岩气开发一般主要采用水平井和多段压裂技术，通过压裂产生的人工裂缝将含气储层贯通，提高其渗透率，保证页岩气的顺利开采。

[0003] 一般地，页岩气储层的压裂区域不仅要求具有较高的含气丰度，而且该区域还要求具有较高的脆性。一般二者需要同时满足时才能更好的使压裂产生的裂缝贯穿于含气储层中，最大限度的保证页岩气的产量。但是，含气量大的地方往往脆性相对较小，不利于压裂。现有技术中，通常是在含气量较大区块的上方或下方寻找脆性较大的区块过行压裂。通过压裂将上方或下方的脆性区块和含气量较大的区块沟通，从而增加页岩气储层的渗透率，增加产量。

[0004] 但是，上述现有技术确定的压裂区域虽然具有高的脆性，但含气量较低。并且，脆性较大的区块与含气量较大的区块之间可能存在厚的砂岩夹层或厚的砂泥岩夹层，而上述夹层可能无法有效压裂开。综上，现有技术中确定的压裂区域不能够使页岩气储层压裂后形成最大的缝网沟通，从而不能够使页岩气得到最大限度的开采。

发明内容

[0005] 本申请实施例的目的是提供一种页岩气储层压裂区域选取方法，以在含气量大的区域中选取脆性较高的地方进行压裂，使页岩气储层压裂后形成最大的缝网沟通，保证页岩气得到最大限度的开采。

[0006] 为解决上述技术问题，本申请实施例提供的一种页岩气储层压裂区域选取方法是这样实现的：

[0007] 一种页岩气储层压裂区域选取方法，该方法包括步骤一、步骤二和步骤三，其中，[0008] 所述步骤一包括：

[0009] 获取目标区域的测井数据，并根据测井数据计算目标区域样本点的岩石弹性参数；

[0010] 对所述岩石弹性参数进行交会分析，获取页岩气储层的泊松比值域和脆性值域，从泊松比值域中选取泊松比基值，从脆性值域中选取脆性基值；

[0011] 所述步骤二包括：

[0012] 获取目标区域的地震资料，并对地震资料进行叠前反演，计算目标区域的岩石弹性参数数据体；

[0013] 所述步骤三包括：

[0014] 对所述岩石弹性参数数据体进行层位解释，根据所述泊松比基值和所述脆性基值分别确定页岩气区域的顶底界面和脆性区域的顶底界面；

[0015] 根据页岩气区域的顶底界面和脆性区域的顶底界面分别确定页岩气层和脆性层，选取页岩气层和脆性层的交集区域中脆性大的区域作为压裂区域。

[0016] 由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例根据目标区域的测井数据确定页岩气层的泊松比基值和脆性基值，该泊松比基值和脆性基值为目标区域内样本点页岩气层的泊松比基值和脆性基值。然后对目标区域的地震数据进行叠前反演，根据泊松比基值和脆性基值确定目标区域内页岩气储层和目标区域脆性层。最后在页岩气储层中确定脆性大的区域，将该区域作为有利的压裂区域。通过在页岩气储层中寻找脆性大的区域进行压裂，能够使页岩气储层压裂后形成最大的缝网沟通，有利于页岩气最大程度的开采。

附图说明

[0017] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0018] 图1是本申请实施例一种页岩气储层压裂区域选取方法的流程图；

[0019] 图2是本申请实施例一种页岩气层泊松比基值和脆性基值确定方法的流程图；

[0020] 图3a是本申请实施例一种岩石弹性参数交会图；

[0021] 图3b是本申请实施例另一种岩石弹性参数交会图；

[0022] 图3c是本申请实施例一种测井曲线；

[0023] 图3d是本申请实施例另一种测井曲线；

[0024] 图4是本申请实施例另一种岩石弹性参数交会图；

[0025] 图5是本申请实施例另一种岩石弹性参数交会图。

具体实施方式

[0026] 本申请实施例提供一种页岩气储层压裂区域选取方法。

[0027] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

[0028] 一般地，页岩气有利压裂区域的选取首先要考虑页岩气储层中的高总有机碳(TOC)区域。通常地，TOC高的区域含气量大。因此，一般只有TOC高的区域才有可能考虑作为压裂区域。其次，TOC达到指标后还要考虑能否有效压开，即储层脆性指标。但一般而言，TOC与脆性的关系是相反的，TOC大的地方往往脆性相对较小。

[0029] 研究还表明：泊松比可以间接反映TOC，一般泊松比越低，含气量越好，表明TOC越大。

[0030] 本申请实施例所提供的一种页岩气储层压裂区域选取方法，如图1所示，包括：

[0031] S101：获取目标区域内样本点的岩石弹性参数。

[0032] 以本领域公知的方法对目标区域内已钻井(样本点)进行测井数据的采集处理，获得测井数据。根据测井数据计算样本点的岩石弹性参数。

[0033] 所述测井数据包括，纵波、横波、密度等。

[0034] 所述岩石弹性参数包括，纵波阻抗(ZP)、横波阻抗(ZS)、λρ、μρ、泊松比、脆性等，其中，λ为拉梅系数，μ为剪切模量，ρ为密度。

[0035] 另外，研究表明：杨氏模量越大，岩石脆性越强。因此，一般可以用杨氏模量来表征岩石的脆性。

[0036] S102：获取样本点目的层位的泊松比基值和脆性基值。

[0037] 所述目的层位一般为地层层序中页岩气储层层段。

[0038] 所述脆性基值一般为杨氏模量基值。

[0039] 根据目标区域内样本点的岩石弹性参数，确定页岩气层段的泊松比基值和脆性基值的方法，如图2所示，具体如下：

[0040] S1021：将岩石弹性参数中除脆性外的其它弹性参数与泊松比两两或三者交汇分析。

[0041] 制作除脆性外的岩石弹性参数与泊松比的交会图，进行交会分析。

[0042] 所述交会分析一般是把两种或三种数据信息在平面进行交会，横坐标代表一种数据信息，诸如纵波阻抗等弹性参数，纵坐标代表另一种数据信息，诸如横波阻抗等弹性参数。一些情况下，色标可以代表第三种数据信息，诸如泊松比等弹性参数。

[0043] 在某些实施例中，交会图如图3a所示，其横坐标为纵波阻抗，纵坐标为横波阻抗，色标为泊松比。

[0044] 在另一些实施例中，交会图如图3b所示，其横坐标为λρ，纵坐标为μρ，色标为泊松比。其中，λρ为拉梅系数与密度的乘积，μρ为剪切模量与密度的乘积。

[0045] S1022：获取页岩气层段的泊松比基值。

[0046] 根据实钻页岩气层的测井深度，将页岩气层投影到弹性参数交会图上。交会图能将页岩气层与其周围的围岩很好的区分，由此可以确定页岩气层的泊松比的范围。根据页岩气层的泊松比的范围，取该范围中泊松比的最大值作为泊松比基值。

[0047] 在某些实施例中，测井曲线如图3c所示。其中，左侧曲线为纵波阻抗与测井深度的对应关系曲线，右侧曲线为横波阻抗与测井深度的对应关系曲线。根据测井信息确定页岩气层所在的深度段，再根据测井信息确定页岩气层所在深度段的纵波阻抗和横波阻抗。如图3a所示，对纵波阻抗、横波阻抗和泊松比进行交会图分析。依据图3c中确定的页岩气层的纵波阻抗和横波阻抗，将页岩气层投影到图3a所示的交会图上，形成交会显示。在图3a中，页岩气层的泊松比和其围岩的泊松比在图中呈现出不同的颜色，根据颜色确定页岩气层的泊松比范围。取该范围内泊松比的最大值作为泊松比基值。由图3a可以确定，页岩气层的泊松比基值为0.22。

[0048] 在另一些实施例中，测井曲线如图3d所示。其中，左侧曲线为λρ与测井深度的对应关系曲线，右侧曲线为μρ与测井深度的对应关系曲线。根据测井信息确定页岩气层所在的深度段，再根据测井信息确定页岩气层所在深度段的λρ和μρ。如图3b所示，对λρ、μρ和泊松比进行交会图分析。依据图3d中确定的页岩气层的λρ和μρ，将页岩气层投影到图3b所示的交会图上，形成交会显示。在图3b中，页岩气层的泊松比和其围岩的泊松比在图中呈现出不同的颜色，根据颜色确定页岩气层的泊松比的范围。取该范围内泊松比的最大值作为泊松比基值。由图3b可以确定，页岩气层的泊松比基值为0.22。

[0049] S1023：将岩石弹性参数与脆性两两或三者交汇分析。

[0050] 制作岩石弹性参数与脆性的交会图，进行交会分析。

[0051] 在某些实施例中，交会图如图4所示，其横坐标为纵波阻抗，纵坐标为弹性模量(用杨氏模量表示)，色标为泊松比。

[0052] S1024：获取页岩气层段的脆性值域。

[0053] 根据实钻页岩气层的测井深度，将页岩气层投影到弹性参数交会图上。交会图能将页岩气储层与围岩很好的区分，由此可以确定页岩层的脆性范围。

[0054] 在某些实施例中，根据图3c中的左侧曲线，确定页岩气层所在深度段的纵波阻抗。如图4所示，对纵波阻抗、弹性模量和泊松比进行交会图分析。依据图3c中确定的页岩气层的纵波阻抗，将页岩气层投影到图4所示的交会图上，形成交会显示。根据图4的纵坐标，可以确定页岩气层的脆性值域为14-24GPa。

[0055] S1025：获取页岩气层段的脆性基值。

[0056] 将泊松比与脆性进行交汇分析，综合获取的页岩气层段的泊松比基值和脆性值域，在泊松比基值范围内选取脆性相对较高的区域，将该区域中脆性的最小值作为页岩气层的脆性基值。

[0057] 在某些实施例中，泊松比与脆性的交会图如图5所示，其横坐标为弹性模量，纵坐标为泊松比。在图5中，将泊松比小于0.22的区域作为页岩气层的泊松比值域，将脆性值在14-24GPa之间的区域作为页岩气层的脆性值域，获取页岩气层泊松比值域与脆性值域的交集区域。分析该交集区域中脆性的分布变化，从该交集区域中选取脆性值相对较高的区域，该脆性值相对较高的区域的脆性值范围为20-24Gpa(图5中的椭圆部分)，从而将20GPa作为页岩气层的脆性基值。其中，从交集区域中选取脆性值相对较高的区域时，需要考虑该脆性值相对较高的区域与其它区域的分离情况，将交集区域中脆性值相对较高并且与其它区域之间的界限较明显的区域作为选取区域。

[0058] S103：获取目标区域弹性参数数据体。

[0059] 通过野外采集获得地震资料，经过处理后获得道集数据(例如共反射点道集数据)。

[0060] 对所述地震资料进行叠前弹性参数反演，通过不同道集的数据体反演出不同的弹性参数数据体。

[0061] 例如，对目标区域的目的层段进行入射角范围分析，选择最佳角度范围如5度-25度范围内的道集数据。然后对角度道集数据进行角度范围内的叠加处理，得到角度范围内的叠加剖面，之后对叠加剖面进行叠前弹性阻抗反演，从而获得纵波阻抗、横波阻抗、密度等反演弹性参数数据体。将反演出的弹性参数数据体代入如下公式，最终导出泊松比体、杨氏模量体、拉梅系数体等岩石弹性参数数据体。所述公式为：

[0062]

[0063] λρ＝(VPρ)2-2(VSρ)2＝ZP2-2ZS2

[0064] μρ＝(VPρ)2＝ZS2

[0065]

[0066] 其中， λ为拉梅系数，μ为剪切模量，ρ为密度，E为杨氏模量，VP、VS分别为纵波速度、横波速度，γ为纵横波速度比的平方,σ为泊松比，ZP、ZS为纵波阻抗和横波阻抗，λρ为拉梅系数与密度的乘积，μρ为剪切模量与密度的乘积。

[0067] S104：获取页岩气区域和脆性区域的顶底界面。

[0068] 依据步骤S102中样本点页岩气层的泊松比基值和脆性基值，对步骤S103中的泊松比体和脆性体进行层位解释，最终确定页岩气区域和脆性区域的顶底界面。具体如下：

[0069] 依据泊松比基值，在所述泊松比体上确定泊松比范围。该范围为泊松比体上比泊松比基值小的区域，该区域一般即为页岩气区域。对所述泊松比体进行层位解释，确定页岩气区域的顶底界面。该顶底界面一般指页岩气区域的上部界面和下部界面。

[0070] 依据脆性基值，在所述脆性体上确定脆性范围。该范围为脆性体上比脆性基值大的区域，该区域一般为可以进行压裂的区域。对所述脆性体进行层位解释，确定脆性区域顶的底界面。该顶底界面一般指脆性区域的上部界面和下部界面。

[0071] S105：确定页岩气层和脆性层。

[0072] 由于步骤S104中获取的页岩气区域和脆性区域的顶底界面的过程是在时间域进行的，因此需要对地震资料进行时深转换，从而得到页岩气层的厚度和脆性层的厚度。

[0073] 所述时深转换一般指依靠地震波的速度，将地震数据从时间域向深度域转换的过程。

[0074] S106：获取页岩气层的泊松比分布变化和脆性层的脆性分布变化。

[0075] 在页岩气层的厚度范围内和脆性层的厚度范围内，分别沿页岩气层的泊松比体、脆性层的脆性体作不同时移的沿层切片，得到页岩气层的泊松比分布变化和脆性层的脆性分布变化。

[0076] S107：确定页岩气储层的压裂区域。

[0077] 选取页岩气层和脆性层的交集区域，根据步骤S106的结果分析该交集区域中泊松比变化和脆性变化。从该交集区域中选取脆性值大的区域作为压裂区域。

[0078] 本申请实施例提供的一种页岩气储层压裂区域选取方法。其中，步骤S101、步骤S102先后执行。步骤S101、步骤S102作为一个整体，可以与步骤S103并行执行。

[0079] 现有技术中，在含气量大区块的上方或下方寻找脆性较大区块过行压裂，会相应的增加成本，如压裂液、泥浆等。本申请实施例提供的方法，在页岩气储层中寻找脆性大的区域进行压裂，从而减小了压裂的成本。

[0080] 本申请实施例提供的方法，可以最大限度的保证储层压裂改造的效果，保证页岩气储层压裂形成最大的缝网沟通，实现页岩气最大限度的开采，减小生压裂成本，为我国页岩气勘探开发提供技术准备，指导页岩气水平井轨迹的设计和压裂方案优化。

[0081] 虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。