一种基于岩石物理的泥页岩可压性定量表征方法技术

技术编号:11664002 阅读:288 留言:0更新日期:2015-07-01 02:10
本发明专利技术公开了一种基于岩石物理的泥页岩可压性定量表征方法。包括如下步骤:(1)建立泥页岩可压性数学模型;(2)分析地层参数与力学关系,优选地层力学参数表征因子;(3)回归拟和抗压强度弹性参数表征公式和建立地层破裂压力弹性参数表征公式、主应力弹性参数表征公式;(4)建立可压性指数表征公式并验证计算可压性指数综合数据体;(5)定量表征地层可压性并预测。本方法通过多参数分析,选择泥页岩地层可压性的有效表征因子,构建泥页岩可压性指数的表征公式,从而实现泥页岩可压性的定量表征,建立泥页岩可压性的判识标准,同时指导地层压裂改造层段的目标优选,降低了泥页岩勘探的成本,有效的提高了泥页岩勘探的成功率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于岩石物理的泥页岩可压性定量表征方法
本专利技术涉及非常规油气藏地质勘探过程中的地层可压性评价方法领域,特别是涉及到一种基于岩石物理,分析评价泥页岩可压性指数的定量表征方法。
技术介绍
地层可压性是表征地层在外力作用下产生变形、断裂、破坏的可行性。地层可压性研究评价对于地应力作用的有效性,破裂地层预测,储层的压裂改造具有明确的指导意义。目前,还没有学者利用地球物理资料对泥页岩地层的可压性进行预测,SPE115258文献《APractialUseofShalePetrophysicsforStimulationDesignOptimization:AllShalePlaysAreNotCloneoftheBarnettShale》采用脆性经验公式求取脆性指数,近似的反应泥页岩地层的可压性。石油钻探技术2012年第4期《页岩气储层岩石力学特性及脆性评价》中采用实验室测试的方法测试泥页岩力学特性,但在实际勘探中,高脆性泥页岩地层并不具备很好的可压性(如L69井),反而具备较高的抗压强度,说明用脆性指数对泥页岩地层的可压性进行模糊评判具有极大的不确定性。根据本申请人的相关技术研究,发现泥页岩可压性与主应力、破裂压力变化密切相关,主应力与破裂压力的差大小反应地层的可压裂的难易程度,一般差值比较大时,可压性越差。研究中通过实际钻井资料系统研究构建起主应力与弹性参数的关系以及破裂压力与弹性参数的关系,建立了泥页岩可压性的定量表征公式,为泥页岩地层的可压性定量评价提供了一种地球物理定量判别方法,实现了地层可压性的地震预测。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题,提供一种适用于泥页岩地层,基于岩石物理的泥页岩可压性定量表征方法。本专利技术判别分析的基本思想是通过最大应力与破裂压力的差值,得到泥页岩可压性指数的判别标准,以地球物理参数来表征最大应力与破裂压力,由此实现可压性的地球物理预测。本专利技术的目的通过如下技术方案来实现:基于岩石物理的泥页岩可压性定量表征方法,通过优选地层力学的表征因子,结合叠前参数反演获取泥页岩可压性综合数据体定量表征地层可压性,包括如下步骤:(1)建立泥页岩可压性数学模型;(2)分析地层参数与力学关系,优选地层力学参数表征因子;(3)回归拟和抗压强度弹性参数表征公式和建立地层破裂压力弹性参数表征公式、主应力弹性参数表征公式;(4)建立可压性指数表征公式并验证计算可压性指数综合数据体;(5)定量表征地层可压性并预测。上述基于岩石物理的泥页岩可压性定量表征方法,其优化方案是:(1)借鉴破裂压力经验公式和已知的实测的地层参数数据(Pp,u,Po,K),求取井的破裂压力式中,Pf:破裂压力,Pp:孔隙压力,u:泊松比Po:上覆岩层压力k:抗压强度;通过对比破裂压力和最大主应力的数值分析,结合实际测量的孔隙度曲线和实验室分析结果,建立泥页岩可压性的基本数学模型,即BI(Break)=ξ(σmax-Pf)+ε(1)式中,BI(Break):可压性指数,σmax:最大应力,Pf:地层破裂压力,ε、ξ:校正系数;(2)建立与泥页岩地层的相关参数信息库,该参数信息包括泥页岩的物理学参数、岩石物理弹性参数、矿物成分评价参数,并对参数信息进行测试分析;每次观测值yk的变差大小,用该次观侧值yk与n次观测值的平均值的差来表示,而全部n次观测值的总变差可由总的离差平方和其中:称为回归平方和,是回归值与均值之差的平方和,它反映了自变量x1,x2,x3,...,xm的变化所引起的y的波动;称为剩余平方和,是实测值yk与回归值之差的平方和,它是由试验误差及其它因素引起的;为检验总的回归效果,用无量纲指标R称为复相关系数;(3)以优选的表征因子作为自变量对主应力、破裂压力、抗压强度分别进行多因子回归,由于自变量的个数m>1,定义回归公式为Y=F(X1,X2…Xm)+ε(4)其中Xm为解释变量的数目,通过对主应力、抗压强度、破裂压力进行多因子回归分析拟合,分别得到主应力、破裂压力、抗压强度的拟合公式。Pf=-0.14×YME_STA+0.994×BMK_STA+2.77×SMG_STA+24.59(5)σmax=-0.02×YME_STA+0.698×BMK_STA+0.459×SMG_STA+42.81(6)K=-0.13×YME_STA+0.8×BMK_STA+2.78×SMG_STA-13.6(7)式中,Pf:破裂压力,σmax:最大主应力,K:抗压强度,YME_STA:杨氏模量,BMK_STA:体积模量,SMG_STA:剪切模量;(4)将步骤(3)中的回归结果代入到公式(1)中,整理得到符合研究工区的地层可压性的表征公式:BI(Break)=K1×YME_STA-K2×BMK_STA-K3×SMG_STA+C(8)式中,K1K2K3C:矫正系数,K1=0.12,K2=0.296,K3=2.311,C=18.22,YME_STA:杨氏模量,BMK_STA:体积模量,SMG_STA:剪切模量;(5)以叠前反演为技术手段,得到全区的杨氏模量数据体、体积模量数据体和剪切模量数据体,通过数据体计算建立泥页岩可压性指数综合数据模型,实现其可压性指数的定量表征,对泥页岩地层的可压性进行有效预测。上述方案进一步包括:步骤(2)中泥页岩的物理学参数优选声波时差、密度;岩石物理弹性参数优选杨氏模量、剪切模量和体积模量;矿物成分评价参数优选脆性矿物含量。优选复相关系数优选R>0.9的地层参数作为有效的表征因子。优选BI(Break)〉0的地区为最优压裂区域,实现可压性指数的定量表征并预测。本专利技术的有益效果:本专利技术是基于岩石物理的泥页岩可压性指数定量表征方法,考虑到泥页岩地层不同矿物组分的影响,对主应力、破裂压力、抗压强度等岩石物理参数进行测试分析,优选有效表征因子进行精确求取,专利技术了泥页岩可压性指数的定量表征公式。该方法实现了泥页岩可压性的定量预测,提高了其描述精度,为泥页岩地层压裂改造层段的目标优选提供了依据,具有良好的应用效果和推广前景。附图说明:附图1:泥页岩可压性定量表征方法技术流程图附图2:最大主应力-破裂压力及储层可压性解释图附图3:实际钻探泥页岩L69井储层各项参数曲线图附图4:破裂压力回归拟合分析及公式附图5:最大主应力回归拟合分析及公式附图6:抗压强度回归拟合分析及公式附图7:L69井可压性参数评价图附图8:Y186井可压性指数评价图附图9:BN地区ES3_13层组泥页岩地层的可压性预测平面图具体实施方式:以下结合附图1-9对本专利技术作进一步说明。步骤1、借鉴破裂压力经验公式和已知的实测的地层参数数据(Pp,u,Po,K),求取井的破裂压力Pf:破裂压力Pp:孔隙压力u:泊松比Po:上覆岩层压力k:抗压强度通过对比破裂压力和最大主应力的数值分析,结合实际测量的孔隙度曲线和实验室分析结果,可以看出当最大主应力大于破裂压力时,裂缝产生,储层孔隙度较好,定义为一类储层;当最大主应力与破裂压力近似相等时,虽孔隙度较差,但仍为可压性好的地层,可通过后期的压裂技术对储层物性经行改善,定义为二类储层;当破裂压力远大于最大主应力时,地层的可压性差,定义为三类储层(如图2)。根据以上分析,建立地层可压性的基本计算模本文档来自技高网...
一种基于岩石物理的泥页岩可压性定量表征方法

【技术保护点】
基于岩石物理的泥页岩可压性定量表征方法,其特征是通过优选地层力学的表征因子,结合叠前参数反演获取泥页岩可压性综合数据体定量表征地层可压性,包括如下步骤:(1)建立泥页岩可压性数学模型;(2)分析地层参数与力学关系,优选地层力学参数表征因子;(3)回归拟和抗压强度弹性参数表征公式和建立地层破裂压力弹性参数表征公式、主应力弹性参数表征公式;(4)建立可压性指数表征公式并验证计算可压性指数综合数据体;(5)定量表征地层可压性并预测。

【技术特征摘要】
1.基于岩石物理的泥页岩可压性定量表征方法,其特征是通过优选地层力学的表征因子,结合叠前参数反演获取泥页岩可压性综合数据体定量表征地层可压性,包括如下步骤:(1)建立泥页岩可压性数学模型:借鉴破裂压力经验公式和已知的实测的地层参数数据(Pp,u,Po,K),求取井的破裂压力式中,Pf:破裂压力,Pp:孔隙压力,u:泊松比,Po:上覆岩层压力,k:抗压强度;通过对比破裂压力和最大主应力的数值分析,结合实际测量的孔隙度曲线和实验室分析结果,建立泥页岩可压性的基本数学模型,即BI(Break)=ξ(σmax-Pf)+ε(1)式中,BI(Break):可压性指数,σmax:最大应力,Pf:地层破裂压力,ε、ξ:校正系数;(2)分析地层参数与力学关系,优选地层力学参数表征因子:建立与泥页岩地层的相关参数信息库,该参数信息包括泥页岩的物理学参数、岩石物理弹性参数、矿物成分评价参数,并对参数信息进行测试分析;每次观测值yk的变差大小,用该次观侧值yk与n次观测值的平均值的差来表示,而全部n次观测值的总变差可由总的离差平方和其中:称为回归平方和,是回归值与均值之差的平方和,它反映了自变量x1,x2,x3,...,xm的变化所引起的y的波动;称为剩余平方和,是实测值yk与回归值之差的平方和,它是由试验误差及其它因素引起的;为检验总的回归效果,用无量纲指标R称为复相关系数;(3)回归拟和抗压强度弹性参数表征公式和建立地层破裂压力弹性参数表征公式、主应力弹性参数表征公式:以优选的表征因子作为自变量对主应力、破裂压力、抗压强度分别进行多因子回归,由于自变量的个数m>1,定义回归公式为Y=F(X1,X2…Xm)+ε(4)其中Xm为解释变量的数目,通过对主应力、抗压强度、破裂压力进行多因子回归分析拟合,分别得到主应力、破裂压力、抗压强度的拟合公式,Pf=-0...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘建伟张营革谭明友巴素玉张云银师涛陈香朋庞红磊时瑞坤魏欣伟孙兴刚
申请(专利权)人:中国石油化工股份有限公司中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司物探研究院
类型:发明
国别省市:北京;11

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