基于网格分析法的储层压裂后可动流体饱和度计算方法

本发明涉及石油及天然气勘探及开发，特别是涉及一种基于网格分析法的储层压裂后可动流体饱和度计算方法。

背景技术：

1、国家对油气资源需求日益剧增的背景下，油气勘探开发的主战场由常规转向非常规领域，致密油气成为当今及未来非常规油气勘探开发的热点和重点。由于致密储层的孔隙结构复杂，不仅影响了油气赋存，还严重制约着油气渗流和高效开采。对此，致密储层的开发一般都需要通过水力压裂实现增产，而可动流体饱和度可以有效的评价油气藏储层的储采特征及其最终的开发。

2、对于压裂前可动流体饱和度主要通过高压压汞实验、恒速压汞实验、核磁共振测试、岩心相渗实验等实验进行评价。但是目前国内存在的大量的非常规储层，需要进行水力压裂施工实现增产。由于岩心在压裂之后会在内部产生多条微裂缝，进行驱替或者离心实验会进一步破坏岩石的结构，导致开展常规实验得到的压裂后可动流体饱和度的实验结果与实际情况不符。所以评价压裂前可动流体饱和度的一些常规方法并不适用于对压裂后可动流体饱和度进行评价。

3、整体而言，目前对于压裂后流体可动性的评价还没有一套较为成熟的方法，因此开发一种储层压裂后可动流体饱和度的计算方法，在致密油气藏的勘探与开发领域具有重要的意义及广阔的前景。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对致密油气储层勘探开发过程中，目前还没有有效的方法计算致密油气藏压裂后可动流体饱和度的现状，提供一种基于网格分析法的储层压裂后可动流体饱和度计算方法，以压裂前后微米ct扫描数据为基础，通过网格分析法定量计算压裂后可动流体饱和度，再与测井曲线特征结合开展分析，实现通过测井曲线计算压裂后可动流体饱和度，使得对致密油气藏压裂后可动流体饱和度的评价更加准确高效，更好的指导致密油气藏的勘探与开发。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种基于网格分析法的储层压裂后可动流体饱和度计算方法，该方法包括以下步骤：

4、针对储层岩心样品，进行压裂实验与压裂前后微米ct实验设计；

5、针对储层岩心样品，划分孔隙发育区与致密区；

6、对同一块储层岩心样品压裂前后的微米ct扫描实验图像对比，划分出压裂后形成的裂缝网络；

7、基于裂缝网络，通过网格分析法分析压裂缝扩展情况；

8、基于压裂缝经过的网格数量与孔隙发育区所包含的网格数量，确定压裂改造孔隙度；

9、基于压裂改造孔隙度进一步确定压裂后的可动流体饱和度；

10、与测井曲线结合，实现压裂后可动流体饱和度连续计算。

11、进一步地，所述针对储层岩心样品，进行压裂实验与压裂前后微米ct实验设计，包括：

12、样品选取与制备，选择致密油气藏储层段岩心作为储层岩心样品，将致密油气藏储层段岩心钻切成设定大小的圆柱，圆柱的两端面要平整，垂直于轴线；

13、压裂前微米ct扫描实验，通过微米ct扫描实验获取压裂前岩心内部形态和内部微观结构；

14、压裂实验，通过室内三轴岩石力学实验模拟地层水力压裂实验，在应力下降到设定范围时，停止施压；

15、压裂后微米ct扫描实验，通过微米ct扫描实验获取压裂后岩心内部形态和内部微观结构。

16、进一步地，所述压裂后微米ct扫描实验满足以下条件：

17、a)使用与进行压裂前微米ct扫描实验的同一台仪器；

18、b)实验过程中岩心摆放方向、位置与压裂前扫描一致；

19、c)选择扫描分辨率与压裂前扫描分辨率一致。

20、进一步地，所述压裂实验，通过室内三轴岩石力学实验模拟地层水力压裂实验，在应力下降到设定范围时，停止施压，具体包括：

21、在开展三轴岩石力学实验时，首先用热塑膜包裹储层岩心样品，将储层岩心样品放入三轴力学实验测试仪，如果测试岩心所在深度段地层压力为pf，在开展三轴岩石力学测试时，设置实验围压σ3＝pf；

22、根据曲线特征将轴向应变曲线分为多个段，在oa段属于弹性变形；ab段应力应变基本属线性关系，卸载后可完全恢复；bc段，曲线偏离线性，出现塑性变形；cd段，岩石内部裂纹形成速度增快，裂纹密度加大，此时缓慢施加轴向压力，同时观察软件输出的应力应变曲线，轴向应变曲线在d点达到应力最大值，为岩石的最大承载能力，将此时的应力记为σmax，在应力下降1/6σmax～1/5σmax时，停止施压。

23、进一步地，所述针对储层岩心样品，划分孔隙发育区与致密区，包括：

24、对储层岩心样品的压裂前微米ct扫描实验图像进行优化处理；

25、将压裂前微米ct扫描实验图像转化为灰度图像，并确定分割阈值点，来提取孔隙空间与岩石骨架信息；

26、确定扫描区域内所有孔隙所占像素值与整个扫描区域像素值的比值为该区域的面孔率；

27、选择扫描区域面孔率φap<3％的区域，划分为致密区，扫描区域面孔率φap≥3％区域划分为孔隙发育区。

28、进一步地，所述将压裂前微米ct扫描实验图像转化为灰度图像，并确定分割阈值点，来提取孔隙空间与岩石骨架信息，包括：

29、将压裂前微米ct扫描实验图像转化为灰度图像，分为0～255共256个灰度值，将压裂前微米ct扫描实验图像中孔隙与岩石骨架和胶结物进行分割，使得分割后岩心图像中孔隙度像素占总像素的比例等于岩心孔隙度，提取孔隙空间时选择的分割阈值点的计算公式如公式(1)所示：

30、

31、式中：f(n)为分割阈值判别公式，若f(n)＝0，则表示n值为灰度阈值分割点；φ为岩心测试孔隙度(％)；i为灰度值；p(i)为灰度值为i的像素数。

32、进一步地，所述基于裂缝网络，通过网格分析法分析压裂缝扩展情况，包括：

33、选取压裂后的微米ct扫描的某一切面平面图；

34、通过边长为1mm的正方形网格将切面平面图划分为多个大小相等的微单元；

35、根据划分的网格，以1mm为步长，逐行对每一个网格进行扫描；扫描每个网格时，以待扫描的网格为中心，扫描周围3mm×3mm区域共9个网格，如果扫描区域内面孔率φap>3％，则判定扫描的网格属于孔隙发育区，否则为致密区，直至完成所有区域扫描；

36、观察压裂后微米ct扫描图像，划出压裂缝在岩心的扩展情况。

37、进一步地，所述基于压裂缝经过的网格数量与孔隙发育区所包含的网格数量，确定压裂改造孔隙度，包括：

38、网格划分之后，边缘存在许多不完整的网格，在后续计算中，统一将面积<0.5mm2的网格记为0个，将面积>0.5mm2的网格记为1个；

39、压裂改造孔隙度即为压裂缝通过的网格数量与孔隙发育区所包含的网格数量之比乘以岩心测试孔隙度，表示为：

40、

41、式中：φfrac为压裂改造孔隙度(％)；nfrac为压裂缝通过的网格数量；nnfrac为孔隙发育区所包含的网格数量；φ为岩心测试孔隙度(％)。

42、进一步地，所述基于压裂改造孔隙度进一步确定压裂后的可动流体饱和度，包括：

43、压裂后可动流体饱和度计算公式如公式(4)、公式(5)所示：

44、

45、swmfrac＝swm+δswm    (5)

46、式中：δswm为网格分析法计算得到的压裂后可动流体饱和度增量(％)；swm为核磁共振实验获取压裂前可动流体饱和度(％)；swmfrac为网格分析法计算得到的压裂后可动流体饱和度(％)；由于孔隙空间内存在束缚水膜，裂缝并不能将孔隙空间内所有不可动流体转化为可动流体，所以用swmf表示裂缝穿过时，可改造的孔隙空间内流体的比例，取swmf＝90％；φfrac为压裂改造孔隙度(％)；φ为岩心测试孔隙度(％)。

47、进一步地，所述与测井曲线结合，实现压裂后可动流体饱和度连续计算，包括：

48、压裂前可动流体饱和度通过孔隙度、渗透率与储层品质因子进行多元拟合，如公式(6)所示：

49、

50、压裂后可动流体饱和度增量与脆性指数直接相关，可通过公式(7)表示：

51、δswm1＝mbi+n    (7)

52、压裂后可动流体饱和度可通过压裂前的可动流体饱和度与压裂后可动流体饱和度增量相加计算得到，如公式(8)所示：

53、swmfrac1＝swm1+δswm1    (8)

54、式中：swm1为测井计算压裂前可动流体饱和度，％；φ为岩心测试孔隙度(％)；k为岩心测试渗透率(md)；bi为脆性指数；e为动态杨氏模量(gpa)；ν为动态泊松比；swmfrac1为测井计算压裂后可动流体饱和度(％)；δswm1为测井计算压裂后可动流体饱和度增量(％)；a、b、c、d、m、n为拟合公式系数。

55、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的基于网格分析法的储层压裂后可动流体饱和度计算方法，方法简单，包括压裂实验与压裂前后微米ct实验设计；划分孔隙发育区与致密区；对同一块岩心压裂前后的微米ct扫描实验图像对比，划分出压裂后形成的裂缝网络；通过网格分析法分析压裂缝扩展情况；通过裂缝经过的网格数量与孔隙发育区所包含的网格数量计算压裂改造孔隙度；通过压裂改造孔隙度进一步计算压裂后的可动流体饱和度；与测井曲线结合，实现压裂后可动流体饱和度连续计算。可见，本发明以压裂前后微米ct扫描数据为基础，通过网格分析法定量计算压裂后可动流体饱和度，再与测井曲线特征结合开展分析，实现通过测井曲线计算压裂后可动流体饱和度，使得对致密油气藏压裂后可动流体饱和度的评价更加准确高效，更好的指导致密油气藏的勘探与开发。