基于储层双甜点可压裂性三维展布的压裂风险评估方法与流程

1.本发明涉及石油开发技术领域，尤其是一种基于储层双甜点可压裂性三维展布的压裂风险评估方法及装置。


背景技术：

2.在非常规油气勘探开发中，致密岩性的油气可采储量巨大，但是同时伴随着“三低”特性，岩性复杂，部分层位包含泥煤夹层，储层非均质较强、区域差异性较大。为了达到更好的压裂效果，需要同时优选出储层在三维空间上地质甜点和工程甜点(双甜点)。其中，工程甜点(可压裂性)是评价该类储层压后形成复杂裂缝的关键指标。可压裂性的三维空间分布规律对后期展开压裂现场施工和设计有着重要意义。而在建立模型后，帮助指导现场施工中，往往忽视储层中地质因素，即宏观地质构造参数(如断层)。施工中，若在裂缝延伸过程中遭遇断层遮挡，则会限制裂缝延伸，地层吸入量达到饱和，使压力上升，无法正常施工，或造成压漏断层发生压裂液泄露、井漏等井下事故，严重污染环境。其次，如压漏高含水层，会发生气藏水淹或者油层水淹，地层水与油层液体不配伍将堵塞孔喉，大大降低压后产量。
3.非常规储层中的甜点是该类储层具有可压裂改造的特点。地质甜点可压裂性的三维空间分布规律对后期展开压裂现场施工和设计有着重要意义，准确找到甜点层位有利于减少勘探开发的成本并挺高该区块的整体产能。
4.而在现今众多可压裂性模型中，常规方法是通过测井数据获取影响压裂井段产能发挥的重要物质基础参数，例如：全烃含量、含水饱和度、孔隙度和渗透率等等，同时也是评价地质甜点的主要因变量。但是在压裂施工中，极易压漏沟通目标层位周围的宏观断层或含水层。这就导致在现有的可压裂性三维模型分析中无法准确反映出实际小层状况。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有技术中压裂后窜通断层导致的安全风险问题，提供一种基于储层双甜点可压裂性三维展布的压裂风险评估方法。
6.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
7.一种基于储层双甜点可压裂性三维展布的压裂风险评估方法，包括：
8.根据区块各单井测井地质数据，通过归一化得到地质甜点数据体，以建立区块可压裂性三维地质模型；
9.根据区块各单井分层数据，计算得到可压裂性三维数据体；
10.将区块可压裂性三维地质模型进行网格划分，并在网格内插值可压裂性三维数据体；
11.沿着横向切剖插值后的区块可压裂性三维地质模型，以得到不同深度下各储层的压裂风险平面分布。
12.基于储层双甜点可压裂性三维展布的压裂风险评估方法还包括：根据断层的水平
和垂直距离、储层与高含水层的垂直距离和储层含水饱和度来确定压裂风险等级，对区块的层位和井位进行压裂风险评估。
13.单井分层数据包括以下组中的至少一种：纵横声波时差、中子密度、自然伽马、电阻、孔隙度、渗透率。
14.将区块可压裂性三维地质模型进行网格划分包括按照1-3m每层划分为三维地质网格。
15.计算得到可压裂性三维数据体包括：拟合修正全井力学参数，建立单井力学参数剖面，根据可压裂性计算方法，计算多口单井可压裂性剖面，通过插值算法，将多口单井可压裂性剖面插值到可压裂性三维数据体中。
16.在网格内插值可压裂性三维数据体以后，对网格进行网格粗化，将网格粗化后的区块可压裂性三维地质模型沿着横向切剖，得到不同深度下各储层小层的风险平面分布。
17.对网格进行网格粗化包括：通过现场压裂测井检测到的缝高中位数、平均数、最大值来确定断层风险的缝高，按照得到的缝高，对区块可压裂性三维地质模型的小层中的网格进行网格粗化。
18.通过现场压裂测井检测到的第1段的每一簇缝高的中位数、平均数、最大值，选择缝高对数插值，来确定断层风险。
19.在沿着横向切剖插值后的区块可压裂性三维地质模型以后，沿着已设计的井眼轨迹方向展开，得到沿井筒上的风险纵向剖面图。
20.一种基于储层双甜点可压裂性三维展布的压裂风险评估装置，包括：
21.三维地质模块，适于根据区块各单井测井地质数据，通过归一化得到地质甜点数据体，以建立区块可压裂性三维地质模型；
22.三维数据体模块，适于根据区块各单井分层数据，计算得到可压裂性三维数据体；
23.插值模块，适于将区块可压裂性三维地质模型进行网格划分，在网格内插值可压裂性三维数据体；
24.评估模块，适于沿着横向切剖插值后的区块可压裂性三维地质模型，得到不同深度下各储层的压裂风险平面分布，以对区块的层位和井位进行压裂风险评估。
25.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
26.本发明根据区块各单井测井数据，用灰色关联法将各参数归一化得到地质甜点数据体，利用专业地质建模软件，建立区块可压裂性三维地质模型，从评价非常规储层高效改造的潜力出发，考虑压裂后窜通断层导致的安全风险这一问题，加入断层评估方法，建立三维可压裂性储层评价模型。仅仅需要横声波时差、中子密度、gr、电阻以及计算得到的孔隙度、渗透率等数据便可以计算得到断层风险等级，实现更为全面和安全的可压裂性评价。该方法的提出可以较为准确的划分压裂层段的断层和水层可遇风险，有效的指导压裂设计规避风险。
27.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
28.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通
技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。
29.在附图中：
30.图1是根据本发明的实施例的基于储层双甜点可压裂性三维展布的压裂风险评估方法工艺流程图。
31.图2是根据本发明的实施例的地质建模层面模型示意图。
32.图3是根据本发明的实施例的井综合可压裂性剖面及油气水剖面示意图。
33.图4是根据本发明的实施例的地质可压裂性三维数据体示意图。
34.图5是根据本发明的实施例的井模型距断层距离风险剖面示意图。
35.图6是根据本发明的实施例的a井经细化风险评估后的上层含水饱和度风险剖面示意图。
36.图7是根据本发明的实施例的沿a井轨迹方向风险剖面示意图。
37.图8是根据本发明的实施例的沿a井轨迹纵向反向风险剖面示意图。
38.附图文字含义中：
39.图4和图8中的通用代指色条颜色模板选择类型，不影响具体数据；
40.图5中井模型距断层风险距离是建模过程中对该变量进行命名，使用者可根据自己习惯进行命名，没有统一标准；
41.图6中上层含水饱和度风险是建模过程中对该变量进行命名，使用者可根据自己习惯进行命名，没有统一标准；
42.图7中含水饱和度是油田统一表达方式，颜色模板选择通用。
具体实施方式
43.下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
44.甜点一词是从国外油气勘探开发界“sweet heart”的翻译而来的。油气勘探开发的过程中，会揭示大面积的含油气区及大段的含油气层段，但是其中往往一部分是具有当前经济、技术条件下具有较好开发效益的部分，它的分布在纵、横向上分布可能都不成片，故将其称为甜点。地质甜点着眼于烃源岩、储层、超压与裂缝等综合评价，工程甜点着眼于埋深、岩石可压裂性、应力各向异性等综合评价。如当前非常规致密油、致密气、页岩油和页岩气的“甜点区”评价，主要着眼于有利的烃源层、储层、超压、裂缝、局部构造等地质甜点要素评价，以及压力系数、脆性、应力各向异性等工程甜点要素评价。可压裂性在本本中是可压裂性的简称。
45.在根据本发明的一个实施例中，首先建立区块可压裂性三维地质模型；建立各井力学参数剖面，根据可压裂性计算方法，建立单井可压裂性剖面；将三维地质模型进行网格划分，将网格内插值单井地质可压裂性三维数据体；然后，对三维地质模型小层中的网格进行网格粗化；网格粗化以后，将三维模型沿着横向切剖，得到不同深度下各储层小层的风险平面分布；根据断层的水平和垂直距离、储层与高含水层的垂直距离、储层含水饱和度这三
个风险参数来确定风险等级，对目标区块的层位和井位进行压裂风险评估。
46.在根据本发明的一个实施例中，以某个实例井(简称a井)为例，本发明的基于储层双甜点可压裂性三维展布的压裂风险评估方法。
47.如图1所示，具体步骤如下：
48.s1、根据区块各单井测井数据，选择全烃含量、含水饱和度、孔隙度和渗透率等四个基础参数，用灰色关联法将各基础参数归一化处理得到地质甜点数据体，建立区块可压裂性三维地质模型。
49.其中，归一化处理方法公式如下：
[0050][0051]
式中，gn表示归一化计算结果，g表示测深评价点的参数值，g
min
表示参数最小值，g
max
表示参数的最大值。其中分母为该区域测井数据中某个参数的最大值减去最小值，分子为测深评价点的参数值减去最小值。归一化计算结果数据越高，预测压裂后产量越高，成正比关系。
[0052]
通过以上方法得到数据体后，根据单井的分层数据，利用专业的地质建模软件，例如petrel建模软件，先建立区块地质层位基础模型，根据不同区块模型网络密度要求，将模型调整至完美收敛，如图2所示。
[0053]
s2、根据区块各单井分层数据，计算得到可压裂性三维数据体：拟合修正全井力学参数(例如删除失真参数，以及不符合现场施工规律的异常参数)，建立各井力学参数剖面，根据可压裂性计算方法，建立单井可压裂性剖面，如图3所示。其中，单井分层数据包括纵横声波时差、中子密度、gr、电阻、、孔隙度、渗透率等，gr是gamma ray的缩写，代表自然伽马。
[0054]
s3、将三维地质模型按照1-3m每层划分为三维地质网格，通过算法将网格内插植单井地质可压裂性三维数据体，如图4所示。
[0055]
s4、通过现场压裂测井部门检测到的缝高的中位数、平均数、最大值来确定识别断层风险的缝高。
[0056]
a井xx簇缝高统计见表1。
[0057]
表1、a井xx簇缝高统计
[0058]
序号中位数平均数最大值第0段64.555.471.5第1段36.433.239.6第2段54.255.267.5第3段61.566.770.8第4段56.253.260.1
[0059]
s5、按照步骤s4得到的缝高取值，对三维地质模型小层中的网格进行网格粗化，绘制结果如图5。采用插值法或者随机模拟法等预测属性参数的分布，可反应地下储层特征和非均匀体在三维空间上的展布特征。将每一个小网格的数值进行提取，进行加权平均后赋值到每一个大网格中，结果如图6所示。
[0060]
输入的数据必须符合正态分布的形式，但经过离散后的属性参数不符合分布要求，所以对三维网格中的属性参数来处理。对属性参数进行变差函数分析时，采用逐层、逐
相依次进行，得到垂向上的变程。
[0061]
进行安全区域(工程施工安全压裂范围)风险评估，目的防止某井压裂施工压漏沟通宏观断层和含水层。平面网格粗化在减少网格数和保留属性特征的同时，应尽可能降低垂直水平段步长，并且网格比例应保持在合理范围内。
[0062]
s6、将三维模型沿着横向切剖，得到不同深度下各储层小层的风险平面分布；沿着已设计的井眼轨迹方向展开，得到沿井筒上的风险纵向剖面图。图7是沿a井轨迹方向风险剖面图。图8是沿a井轨迹纵向反向风险剖面图。
[0063]
s7、根据断层的水平和垂直距离、储层与高含水层的垂直距离、储层含水饱和度这三个风险参数来确定风险等级，对目标区块的层位和井位进行压裂风险评估。风险等级划分为高风险、中风险、低风险三个等级，具体划分标准见表2：
[0064]
表2、风险等级划分标准
[0065][0066]
按照上述方法，划分如实例a井模型区块断层设置其与断层水平和垂直距离300m内为高风险层，300-500m为中风险层，大于500m为低风险层；储层与高含水层(含水饱和度》60％)的垂直距离50m以内为高风险层，50-70m内为中风险层，大于70m为低风险层；储层含水饱和度80％为高风险层，30％-80％为中风险层，低于30％为低风险层。根据数据体计算断层风险缝高为50m左右。
[0067]
将划分标准对应实际井，根据该区域风险评估模型纵向和横向扩展分布剖面可以看出，a井位于高中风险区，a井的第16小层处于低风险层。
[0068]
综上，本发明提供的基于储层双甜点可压裂性三维展布的压裂风险评估方法，基于宏观地质构造的可压裂性三维储层的模型，可有效地确定相关层位、井位的风险等级，从而辅助进行开发的决策，大大降低油气的开发成本。
[0069]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。