一種用于致密砂巖儲(chǔ)層三維可壓裂性模型的建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于致密砂巖油氣開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于致密砂巖儲(chǔ)層三維可 壓裂性模型的建模方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國致密砂巖油氣藏儲(chǔ)量巨大，在蘇格里氣田和川西須五等致密砂巖儲(chǔ)層采用水 平井分段體積壓裂改造的方法，已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。與國外相比，我國致密砂巖儲(chǔ)層物性 差、孔滲性極低，儲(chǔ)層致密，巖性復(fù)雜，砂巖和泥巖交互混層。由于我國致密砂巖儲(chǔ)層內(nèi)部物 性和非均質(zhì)性差異較大，而井眼軌跡設(shè)計(jì)主要以鉆遇甜點(diǎn)區(qū)為主，而地質(zhì)甜點(diǎn)區(qū)并不一定 就是理想的工程甜點(diǎn)，致使現(xiàn)場(chǎng)體積壓裂的效果時(shí)好時(shí)壞，壓后產(chǎn)量難以保證，導(dǎo)致前期鉆 井和大規(guī)模水力壓裂的巨額投資難以得到回報(bào)。因此，井眼軌跡的設(shè)計(jì)必須同時(shí)考慮地質(zhì) 甜點(diǎn)和工程甜點(diǎn)兩個(gè)方面的因素。
[0003] 目前工程甜點(diǎn)的預(yù)測(cè)通常采用巖石脆性評(píng)價(jià)的方法，包括基于巖石彈性參數(shù)的經(jīng) 驗(yàn)公式和應(yīng)力-應(yīng)變實(shí)驗(yàn)測(cè)量?；趶椥詤?shù)的脆性評(píng)價(jià)模型具有一定的適用性，然而部 分巖石的楊氏模量和泊松比相近而脆性卻相差較大，比如脆性指數(shù)高的層段可能是隔層或 夾層；同時(shí)，由于致密砂巖的微裂縫、層理發(fā)育和非均質(zhì)性等內(nèi)在因素和加載條件等外在因 素將導(dǎo)致簡(jiǎn)單的力學(xué)測(cè)試難以準(zhǔn)確地反映致密砂巖的真實(shí)可壓裂性，單獨(dú)采用應(yīng)力-應(yīng)變 曲線方法評(píng)價(jià)致密砂巖脆性可靠性不高。這就需要采用巖石可壓裂性評(píng)價(jià)的方法，從能量 的角度來分析"脆性"和"裂縫擴(kuò)展"的根本原因。
[0004] 現(xiàn)有的脆性和可壓裂性評(píng)價(jià)方法只能提供鉆井位置儲(chǔ)層的脆性評(píng)價(jià)，而無法提供 整個(gè)三維儲(chǔ)層的脆性評(píng)價(jià)，為保證井眼軌跡總是鉆遇儲(chǔ)層物性和可壓裂性較好的位置，必 須建立整個(gè)儲(chǔ)層的三維可壓裂性模型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于致密砂巖儲(chǔ)層三維可壓裂 性模型的建模方法，建立致密砂巖儲(chǔ)層的三維可壓裂性模型。利用所建立的模型，將地質(zhì)甜 點(diǎn)和工程甜點(diǎn)結(jié)合起來，進(jìn)行井眼軌跡的設(shè)計(jì)，以及射孔簇位置和壓裂層段的優(yōu)化，以形成 最大化的裂縫改造體積，提高壓裂效果。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)，一種用于致密砂巖儲(chǔ)層三維可壓裂性 模型的建模方法，其特征在于，它包括下列步驟：
[0007] S1、通過巖石力學(xué)特征試驗(yàn)，建立內(nèi)摩擦角供、I型和II型裂縫斷裂韌性與巖石力 學(xué)特征參數(shù)之間的關(guān)系式；
[0008] S2、建立綜合考慮彈性參數(shù)、內(nèi)摩擦角於、臨界應(yīng)變能釋放率和斷裂韌性的致密砂 巖可壓裂性評(píng)價(jià)模型，計(jì)算鉆井位置處儲(chǔ)層的可壓裂性縱向曲線；
[0009] S3、運(yùn)用支持向量機(jī)算法，得到儲(chǔ)層可壓裂性與彈性參數(shù)之間的聚類分析關(guān)系，并 采用單井可壓裂性縱向曲線驗(yàn)證可壓裂性與彈性參數(shù)之間的聚類分析模式；
[0010] S4、應(yīng)用聚類分析模式到儲(chǔ)層三維彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體，建立基于巖心-井眼-儲(chǔ)層多 尺度的致密砂巖儲(chǔ)層三維可壓裂性評(píng)價(jià)模型。
[0011] 進(jìn)一步地，所述步驟S2包括以下子步驟：
[0012] S21、采用彈性參數(shù)脆性指數(shù)評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算取心位置處的彈性參數(shù)脆性指數(shù) EEn;
[0013] S22、建立綜合考慮彈性參數(shù)脆性指數(shù)EEn和所述步驟Sl中的內(nèi)摩擦角供、臨界應(yīng) 變能釋放率Ge、斷裂韌性的致密砂巖可壓裂性評(píng)價(jià)模型：
[0014]
[0016] 式中，F(xiàn)IpFI2*別為考慮致密砂巖應(yīng)變能釋放率和斷裂韌性的可壓裂性評(píng)價(jià)指 數(shù)，無量綱；
[0017] w為數(shù)值范圍0~1的權(quán)重系數(shù)，無量綱；
[0018]
_為臨界應(yīng)變能釋放率權(quán)重表達(dá)式，Gen為砂巖儲(chǔ)層的應(yīng)變能 釋放率權(quán)重，無量綱；Ge、Ge__、Gejllin分別為砂巖儲(chǔ)層的臨界應(yīng)變能釋放率、砂巖儲(chǔ)層的最大 臨界應(yīng)變能釋放率和最小臨界應(yīng)變能釋放率，單位為N/m;
[0019]
為內(nèi)摩擦角權(quán)重表達(dá)式，Shipn為砂巖儲(chǔ)層的內(nèi)摩 擦角權(quán)重，無量綱；5/_"爐、分別為砂巖儲(chǔ)層計(jì)算位置處內(nèi)摩擦角的正弦 值、砂巖儲(chǔ)層的最大內(nèi)摩擦角的正弦值和最小內(nèi)摩擦角的正弦值，無量綱；
[0020]
為I型斷裂韌性權(quán)重表達(dá)式，Kien為砂巖儲(chǔ)層的I型斷裂 韌性權(quán)重，無量綱；Kie、Kie__、Kiejllin分別為砂巖儲(chǔ)層計(jì)算位置處的I型斷裂韌性、砂巖儲(chǔ)層 的最大I型斷裂韌性和最小I型斷裂韌性，單位為MPa?m1/2;
[0021]
為II型斷裂韌性權(quán)重表達(dá)式，Klien為砂巖儲(chǔ)層的II 型斷裂韌性權(quán)重，無量綱；Kik、Kik__、Klljllin分別為砂巖儲(chǔ)層計(jì)算位置處的II型斷裂韌性、 砂巖儲(chǔ)層的最大II型斷裂韌性和最小II型斷裂韌性，單位為MPa?m1/2;
[0022] S23、利用所建立的綜合多因素可壓裂性評(píng)價(jià)模型，結(jié)合致密砂巖油氣井的測(cè)井?dāng)?shù) 據(jù)和所述步驟Sl中的內(nèi)摩擦角、I型和II型斷裂韌性與巖石力學(xué)特征參數(shù)之間的關(guān)系式， 計(jì)算致密砂巖油氣井鉆井位置儲(chǔ)層的可壓裂性縱向曲線特征。
[0023] 進(jìn)一步地，所述步驟S3包括：
[0024] 采用支持向量機(jī)算法，考慮到地震反演儲(chǔ)層彈性參數(shù)的可靠性，選擇縱波阻抗，橫 波阻抗，泊松比，拉梅參數(shù)與剪切模量之比作為聚類分析訓(xùn)練的彈性參數(shù)，訓(xùn)練砂巖儲(chǔ)層可 壓裂性與砂巖彈性參數(shù)之間的分類關(guān)系，找出儲(chǔ)層彈性參數(shù)與可壓裂性之間的聚類分析模 式，并采用所述步驟S2中單井可壓裂性縱向曲線驗(yàn)證可壓裂性與彈性參數(shù)之間的聚類分 析模式。
[0025] 進(jìn)一步地，所述步驟S4包括：
[0026] 對(duì)疊前地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行預(yù)處理以確保數(shù)據(jù)體質(zhì)量并得到三維儲(chǔ)層彈性參數(shù)數(shù)據(jù) 體，利用所述步驟S2所建立的單井可壓裂性縱向曲線，通過應(yīng)用所述步驟S3中的聚類分析 模式到三維儲(chǔ)層彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體，建立致密砂巖儲(chǔ)層三維可壓裂性評(píng)價(jià)模型。
[0027] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0028] 1、建立了致密砂巖油氣儲(chǔ)層的三維可壓裂性評(píng)價(jià)模型，此模型可真實(shí)準(zhǔn)確地量化 儲(chǔ)層不同空間位置的可壓裂性，結(jié)合地質(zhì)甜點(diǎn)，使致密砂巖油氣井總是鉆遇高產(chǎn)、高可壓裂 性層位，在一定程度上彌補(bǔ)地質(zhì)條件認(rèn)識(shí)不清楚的不足，提高致密砂巖儲(chǔ)層體積壓裂的效 果，縮短投資成本的回收時(shí)間；
[0029] 2、運(yùn)用所建立的模型，可以評(píng)價(jià)單井鉆井位置處的可壓裂性，優(yōu)選射孔簇位置和 壓裂層段；
[0030] 3、運(yùn)用所建立的模型，可使井眼軌跡總是位于可壓裂性高的儲(chǔ)層內(nèi)部，鉆頭在高 可壓裂性儲(chǔ)層鉆進(jìn)時(shí)鉆速得到提高，縮短鉆井周期，節(jié)約鉆井成本。
【附圖說明】
[0031] 圖1是本發(fā)明一種用于致密砂巖儲(chǔ)層三維可壓裂性模型的建模方法的流程圖；
[0032] 圖2是本發(fā)明中井眼鉆井位置處儲(chǔ)層的彈性參數(shù)脆性指數(shù)曲線圖；
[0033] 圖3是本發(fā)明中綜合考慮彈性參數(shù)、內(nèi)摩擦角、臨界應(yīng)變能釋放率的鉆井位置處 儲(chǔ)層的可壓裂性縱向曲線圖；
[0034] 圖4是本發(fā)明中基于儲(chǔ)層彈性參數(shù)與可壓裂性之間的聚類分析模式的縱向剖面 圖；
[0035] 圖5是本發(fā)明中所建立的致密砂巖儲(chǔ)層三維可壓裂性垂向截面圖；
[0036] 圖6是本發(fā)明中所建立的致密砂巖儲(chǔ)層三維可壓裂性橫向截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所 述。
[0038] 一種用于致密砂巖儲(chǔ)層三維可壓裂性模型的建模方法，它包括下列步驟：
[0039]Sl、米用高溫高壓三軸巖石力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)試砂巖巖心的單軸和三軸巖石力學(xué) 強(qiáng)度參數(shù)，包括彈性模量E、泊松比V、內(nèi)摩擦角P等，采用巴西圓盤實(shí)驗(yàn)測(cè)定致密砂巖試樣 的抗拉強(qiáng)度、I型和II型斷裂韌性MPKIie，建立內(nèi)摩擦角、I型和II型斷裂韌性與巖石 力學(xué)特征參數(shù)之間的關(guān)系式：
[0040] Kic= 0. 271+0. 107 〇t
[0041] Knc= 0. 0956 〇n+0. 1383 〇t+0. 027 (I)
[0042]
[0043] 式中，〇 4為致密砂巖的抗拉強(qiáng)度，單位為MPa; 〇n為裂縫面法向圍壓，單位為MPa; P為致密砂巖密度，單位為Kg/m3。
[0044] S2、采用Rickman的彈性參數(shù)脆性指數(shù)評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)公式（RickmanR,Mullen M,PetreE,etal.APracticalUseof