一种确定页岩地层可压裂性指数的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及页岩油气勘探开发技术领域，尤其涉及一种确定页岩地层可压裂性指 数的方法。
【背景技术】
[0002] 页岩地层通常是低孔、低渗地层，常规开采方式难以有效开发。压裂是页岩地层开 发过程中的一项必不可少的手段。压裂设计需要考虑如何选定层位、射孔和压裂数量等参 数，并且对于不同的页岩地层需要选定不同的参数。JonathanC在2012年通过岩石力学参 数，运用数值模拟方法计算了不同参数下的压裂裂缝间距。C.Cipolla在2011年根据页岩 地层的脆性指数和应力各向异性来设计射孔和压裂层位和数量。
[0003] 现有技术中设计压裂裂缝间距的主要依据是避免缝间干扰，该方法需要利用数值 模拟的方法来完成，计算过程复杂，实际可操作性不强。并且，利用脆性指数和应力各向异 性来设计射孔和压裂数量只是给出了一个定性的方案，并没有给出一个定量的方法。
[0004] 因此，亟需一种能够定量确定页岩地层可压裂性指数的方法。
【发明内容】
[0005] 本发明针对现有技术的不足，提出了一种确定页岩地层可压裂性指数的方法，包 括以下步骤：
[0006] 根据测井资料确定用于表征页岩地层的储层质量和压裂工程质量的多项可压裂 影响因素；
[0007] 采用层次分析法分别确定所述各项可压裂影响因素的权重系数；
[0008] 对各个可压裂影响因素进行加权求和得到可压裂性指数。
[0009] 根据本发明的实施例，所述采用层次分析法分别确定所述可压裂影响因素的权重 系数包括：
[0010] 分别确定各项可压裂影响因素的重要性系数；
[0011] 构建判断矩阵，其中的元素表示各项可压裂性因素中任意两者之间的比例标度系 数；
[0012] 根据判断矩阵得到各项可压裂影响因素的权重系数。
[0013] 根据本发明的实施例，所述根据判断矩阵得到各项可压裂影响因素的权重系数包 括：
[0014] 计算判断矩阵中各行元素的几何平均数Wi;
[0015] 对各行元素的几何平均数^进行归一化处理获得各项可压裂影响因素的权重系 数。
[0016] 根据本发明的实施例，所述对各行元素的几何平均数I进行归一化处理为：
[0017]
[0018]其中，Wi'为权重系数，Wi为各行元素的几何平均数，i和n为正整数，i表示判断 矩阵A的行数，n表示可压裂影响因素的个数。
[0019] 根据本发明的实施例，所述压裂影响因素包括页岩地层的脆性指数。
[0020] 根据本发明的实施例，所述压裂影响因素还从下列页岩地层参数中至少选择两 项：
[0021 ] 工程地质指数、流动指数、有效应力和裂缝数量。
[0022] 根据本发明的实施例，根据测井资料利用脆性矿物比重法或者岩石力学参数法的 计算所述脆性指数。
[0023] 根据本发明的实施例，所述工程地质指数用页岩地层的裂缝条数和最小地应力数 值的比值表示。
[0024] 根据本发明的实施例，所述流动指数表示为：
[0025]
[0026] 其中，Z为流动指数，k为渗透率，0为孔隙度。
[0027] 根据本发明的实施例，所述可压裂影响因素的数值为根据地质区域内的最大值计 算的归一化处理结果。
[0028] 本发明带的有益效果在于，本发明确定的页岩地层可压裂指数不仅考虑页岩地层 的脆性，还考虑其应力状态、裂缝分布、孔隙度和渗透率，以及页岩地层是否含气、是否能够 产生压裂裂缝。根据压裂效果、地层本身的岩石物理性质得到可压裂指数，对页岩地层的可 压性提供定量评价，以使得压裂改造后页岩地层中气体能有效开采。
[0029] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得 显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要 求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0030] 图1是本发明实施例中确定页岩地层可压裂性指数的方法的思路图；
[0031] 图2是本发明实施例中确定页岩地层可压裂性指数的方法的步骤流程图；
[0032] 图3是本发明实施例中确定脆性指数、工程地质指数和流动指数的权重系数的步 骤流程图。
【具体实施方式】
[0033] 以下将结合附图来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段 来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要 不构成冲突，本发明各实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方 案均在本发明的保护范围之内。
[0034] 另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系 统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处 的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0035] -般而言，页岩地层是否可压裂从广义上来说取决于两方面，一是页岩地层含有 较丰富的天然气，二是这些天然气通过有效的手段能开采出来。即一个方面涉及到页岩地 层的储层质量，另一个方面涉及到页岩地层的工程质量。其中，储层质量主要通过孔隙度、 渗透率、含气饱和度、T0C含量、泥质含量和页岩厚度等来评价；工程质量主要由脆性矿物 含量、脆性指数、地应力大小及其差异、破裂压力和裂缝系统等来评价。
[0036] 如图1所示，本发明提供的方法是计算页岩地层的脆性指数、工程地质指数、地层 流动指数、有效应力指数和裂缝数量等参数，并对其加权求和来表征页岩地层可压裂性指 数，从而实现对页岩地层可压性的定量描述。
[0037] 实施例一
[0038] 以下结合图2对本发明实施例中确定页岩地层可压裂性指数的方法的步骤做详 细说明。
[0039] 在步骤S201中，根据测井资料确定用于表征页岩地层的储层质量和压裂工程质 量的多项可压裂影响因素。根据不同地质区域的实际测井情况选择不同的可压裂影响因 素，例如，脆性指数、工程地质指数、流动指数、有效应力和裂缝数量等等。
[0040] 在本实施例中，选择脆性指数、工程地质指数、流动指数这三项作为可压裂影响因 素。需要说明的是，脆性指数是必选的，其他可压裂影响因素从工程地质指数、流动指数、有 效应力和裂缝数量中至少选择两项即可。
[0041] 具体而言，根据测井资料计算页岩地层的脆性指数X。通常，可根据测井资料，利用 脆性矿物比重法或者岩石力学参数法的计算页岩地层的脆性指数X。
[0042] 根据测井资料识别页岩地层的裂缝条数和地应力数值，确定工程地质指数Y。其 中，工程地质指数Y用页岩地层的裂缝条数和最小地应力数值的比值表示。
[0043] 根据测井资料确定页岩地层的渗透率和孔隙度，计算流动指数Z。所述流动指数表 示为：
[0044]
[0045] 其中，Z为流动指数，k为渗透率，切为孔隙度。k和炉的数值通过常规的测井资料 确定。
[0046] 在步骤S202中，采用层次分析法分别确定所述各项可压裂影响因素的权重系数。 具体而言，首先，分别确定各项可压裂影响因素的重要性系数；其次，构建判断矩阵，其中的 元素表示各项可压裂性因素中任意两者之间的比例标度系数；最后根据判断矩阵得到各项 可压裂影响因素的权重系数。
[0047] 在本实施例中，可采用层次分析法分别确定脆性指数X、工程地质指数Y和流动指 数Z的权重系数。
[0048] 层次分析法AHP(Analytichierarchyprocess)又称构权法，用于将复杂的评价对 象排列为一个有序的递阶层次结构的整体，然后在各个评价项目之间进行两两比较、判断， 计算各个评价项目的相对重要性系数，即权重。
[0049] 在本实施例中，如何确定脆性指数X、工程地质指数Y和流动指数Z之间的相对重 要性系数是定量评价页岩地层可压裂性的关键因素。页岩地层可压裂性是根据大量复杂因 素来评价的。不仅需要考虑页岩地层的脆性，还考虑其应力状态、裂缝分布、孔隙度和渗透 率，以及页岩地层是否含气、是否能够产生压裂裂缝，还需考虑压裂效果、地层本身的岩石 物理性质，以使得压裂改造后页岩地层中气体能有效开采。通过确定权重系数可以使本实 施例中提出的脆性指数X、工程地质指数Y和流动指数Z能够充分描述上述的复杂因素。
[0050] 层次分析法的核心问题是构造一个合理、统一的判断矩阵，判断矩阵的合理性受 到标度合理性的影响。所谓标度是指评价者对各个评价指