一种基于模糊灰色关联法的深层页岩气可压性评价方法技术

本发明专利技术通过分析总结国内外页岩气可压性评价方法主要参数，结合深层页岩气层具有高温、高压、强塑性特征，主要从地质和工程因素方面，优选了深层页岩气可压性综合评价参数；充分考虑了地层围压及岩石各向异性对参数的影响，形成了可压性评价参数的计算方法；利用模糊灰色关联分析方法，分析不同权重组合的可压性指数曲线与裂缝复杂性指数曲线的相关性，按相关系数最大原则优化权重组合，建立了可压性综合评价数学模型，形成深层页岩气可压性综合评价方法，对深层页岩气提高裂缝复杂程度的压裂参数优化设计具有指导意义。

A Compressibility Evaluation Method of Deep Shale Gas Based on Fuzzy Grey Relational Method

【技术实现步骤摘要】
一种基于模糊灰色关联法的深层页岩气可压性评价方法
本专利技术涉及勘探领域，具体涉及一种基于模糊灰色关联法的深层页岩气可压性评价方法。
技术介绍
可压性是评价页岩气压裂中形成体积压裂复杂裂缝网络的难易程度。目前主要的可压性评价方法包括四种类型：根据全部脆生矿物含量和岩石脆度评价可压性，根据岩石脆度和断裂韧性/断裂能评价可压性，综合考虑石英含量、岩石脆度、天然裂缝发育程度、水平应力差异等参数评价可压性，从不同角度采用了与裂缝复杂性直接相关的6种评价参数，即脆性矿物含量、粘土矿物含量、岩石脆度、水平地应力差异、天然裂缝发育程度和断裂韧性。深层页岩气随着埋深的加深，三向应力增加、水平应力差增加、岩石塑性特征增强，储层可压性差，裂缝延伸困难，不利于形成复杂缝网。因此，建立深层页岩气可压性的评价方法对深层页岩气提高裂缝复杂程度的压裂参数优化设计具有重要的意义。现有技术尚不能很好的解决深层页岩气可压性评价问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种可以与现场的开发实践吻合的基于模糊灰色关联法的深层页岩气可压性评价方法包括以下步骤，S1：获取脆性矿物含量参数数据、粘土矿物含量参数数据、岩石脆度参数数据、水平地应力差异参数数据、断裂韧性参数数据、内聚力参数数据和天然裂缝发育参数数据；S2：采用以下公式获取可压性量化值式中，Δσ为水平地应力差异绝对值，单位为MPa，Si为石英含量，单位为％，YMSc为静态杨氏模量值，单位为10GPa，PRC为静态泊松比，PRC参数无量纲，SH岩石脆度，SH参数无量纲，KIC为I型裂纹断裂韧性，单位为MPa·m0.5，KIIC为II型裂纹断裂韧性，单位为MPa·m0.5，S0为内聚力，单位为MPa，SF天然裂缝发育程度，SF参数无量纲。本专利技术的有益效果是(1)本专利技术优选深层页岩气可压性综合评价的7参数组合：脆性矿物含量、粘土矿物含量、岩石脆度、水平地应力差异、断裂韧性、内聚力和天然裂缝发育程度，能够系统表述深层页岩气层可压性特征。(2)本专利技术利用模糊灰色关联分析方法，得到了不同权重组合的可压性指数曲线与裂缝复杂性指数曲线的相关性，按相关系数最大原则优化权重组合，建立得到可压性综合评价数学模型，计算结果与现场的开发实践吻合。附图说明图1A1井动静态弹性模量关系拟合示意图。图2A1井动静态泊松比关系拟合示意图。图3水平应力差异与裂缝复杂指数关系示意图。图4B2井16段裂缝复杂性指数图。图5各权重分配方案下B2井可压性指数与裂缝复杂指数曲线相关系数示意图。图6最优化权重分配方案下B2井16段可压性指数与裂缝复杂指数曲线对比示意图。图7B1井可压性指数曲线示意图。图8A1井可压性指数曲线示意图。具体实施方式可压性是评价页岩气压裂中形成体积压裂复杂裂缝网络的难易程度。本专利技术过分析总结国内外页岩气可压性评价方法主要参数，结合深层页岩气层具有高温、高压、强塑性特征，主要从地质和工程因素方面，优选了深层页岩气可压性综合评价参数；充分考虑了地层围压及岩石各向异性对参数的影响，形成了可压性评价参数的计算方法；利用模糊灰色关联分析方法，分析不同权重组合的可压性指数曲线与裂缝复杂性指数曲线的相关性，按相关系数最大原则优化权重组合，建立了可压性综合评价数学模型，形成深层页岩气可压性综合评价方法，对深层页岩气提高裂缝复杂程度的压裂参数优化设计具有指导意义。下面对本专利技术方法中深层页岩气可压性指数综合评价数学模型的推导过程和优越性进行说明。深层页岩气随着埋深的加深，三向应力增加、水平应力差增加、岩石塑性特征增强，储层可压性差，裂缝延伸困难，不利于形成复杂缝网。因此，建立深层页岩气可压性的评价方法对深层页岩气提高裂缝复杂程度的压裂参数优化设计具有重要的意义。下面对深层页岩气可压性综合评价参数选择进行说明。1.1可压性综合评价参数可压性是评价页岩气压裂中形成体积压裂复杂裂缝网络的难易程度。目前主要的可压性评价方法包括四种类型：根据全部脆生矿物含量和岩石脆度评价可压性，根据岩石脆度和断裂韧性/断裂能评价可压性，综合考虑石英含量、岩石脆度、天然裂缝发育程度、水平应力差异等参数评价可压性等，从不同角度采用了与裂缝复杂性直接相关的6种评价参数，即脆性矿物含量、粘土矿物含量、岩石脆度、水平地应力差异、天然裂缝发育程度和断裂韧性。深层页岩气压裂能够形成剪切缝，内聚力是表征储层压裂形成剪切裂缝难易程度的重要因素，因此，深层页岩气可压性综合评价参数为脆性矿物含量、粘土矿物含量、岩石脆度、水平地应力差异、断裂韧性、内聚力和天然裂缝发育程度共7种。1.2可压性评价参数计算方法充分考虑了地层围压及岩石各向异性对参数的影响，利用实验数据对测井解释结果进行修正，形成了可压性参数的计算方法。(1)脆性矿物(石英)含量石英含量能反映裂缝复杂性对提高压裂效果的有利影响。石英含量可通过室内实验和测井计算得到。对比实验实测数据与测井解释数据，发现两者之间存在一定的差距，因此建立两者之间的关系模型，对测井解释数据进行修正，得到页岩气层石英含量纵向剖面。Si＝-107.5953+(0.0378578)*AC+39.3799522*DEN+0.273128*GR(1)(2)岩石力学脆性指数岩石的脆性指数一般采用杨氏模量和泊松比进行描述，杨氏模量越大，泊松比越小，岩石脆性越好。RickmanR等人于2008年提出了用杨氏模量和泊松比综合计算脆性指数的方法。式中：BI为脆性指数，无量纲；YMSc为静态杨氏模量值，10GPa；YMBrit为归一化后的杨氏模量值，无量纲；PRC为静态泊松比，无量纲，PRBrit为归一化后的泊松比，无量纲。静态杨氏模量及泊松比可通过室内实验得到。由于所加围压的不同其测得的值也不同，因此，深层页岩气需要考虑井深对裂缝复杂性的影响，采用零围压下的实验数据，动态杨氏模量及泊松比可通过测井数据计算得到。将工区A井实验测得静态岩石力学参数数据(岩心实验数据外推到地层围压条件下)和对应层段测井资料确定的动态岩石力学参数数据进行线性回归(如图1-2所示)，得到工区静态弹性参数与动态弹性参数的转换关系如下：Es＝0.1842Ed+41274(5)μs＝5.7681μd-1.1861(6)式中：Es为静态弹性模量；μs为静态泊松比；Ed为动态弹性模量；μd为动态泊松比。(3)水平地应力差异用应力差异系数还是应力差异绝对值表述水平地应力差异，取决于页岩气水平地应力差异系数和绝对值大小与裂缝复杂性指数的相关程度。对比A、B、C井水平地应力差异与裂缝复杂性指数相关程度，水平地应力差值的变化趋势与压裂缝复杂指数具有明显的负相关性(如图3所示)，因此，采用水平地应力差异绝对值作为水平地应力差异可压性评价指标。(4)断裂韧性断裂韧性反映压裂过程中裂缝形成之后维持裂缝向前延伸的能力。断裂韧性越小，则形成复杂裂缝的可能性越大，反之则可能性越小。将研究工区无围压条件下纵向临界断裂韧性实验评价结果和对应层段测井资料得到的临界断裂韧性进行回归分析，得到工区地层围压条件下断裂韧性计算方法。Ⅰ型(张开型)裂纹：Ⅱ型(错开型)裂纹：式中：KIC为I型裂纹断裂韧性，MPa·m0.5；为实测的I型裂纹断裂韧性，MPa·m0.5；KIIC为II型裂纹断裂韧性，MPa·m0.5；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于模糊灰色关联法的深层页岩气可压性评价方法，包括以下步骤，S1：获取脆性矿物含量参数数据、粘土矿物含量参数数据、岩石脆度参数数据、水平地应力差异参数数据、断裂韧性参数数据、内聚力参数数据和天然裂缝发育参数数据；S2：采用以下公式获取可压性量化值

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊灰色关联法的深层页岩气可压性评价方法，包括以下步骤，S1：获取脆性矿物含量参数数据、粘土矿物含量参数数据、岩石脆度参数数据、水平地应力差异参数数据、断裂韧性参数数据、内聚力参数数据和天然裂缝发育参数数据；S2：采用以下公式获取可压性量化值式中，Δσ为水平地应力差异绝对值，单位为MPa，S...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪，何龙，钟森，张俊波，于希南，张旭，肖晖，龙章亮，黄园园，张潇宇，古佳月，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50