一种页岩储层压裂的可压性评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于页岩储层压裂增产改造领域，具体涉及一种页岩储层压裂的可压性评 价方法。
【背景技术】
[0002] 页岩储层的可压裂性是指在水力压裂中页岩储层具有能够被有效压裂从而增产 能力的性质，是页岩开发中最关键的评价参数。储层可压性的评价对于优选压裂井段、预测 经济效益等具有重要意义。可压裂性是页岩地质、储层特征的综合反映，其主要影响因素 包括页岩脆性、石英含量、粘土矿物含量、天然裂缝及成岩作用，另外还包括地应力、沉积环 境、内部构造等其他因素。
[0003] 国外学者在总结了北美页岩区块过去20年中成功压裂的方法基础上，提出具有 不同可压裂性的页岩在水力压裂过程中会形成不同的裂缝网络，可压裂性与可生产性、可 持续性是页岩气井评价的关键参数；同时认为页岩可压裂性与页岩的脆塑性有关，可以通 过杨氏模量和泊松比来表征，还可以使用无侧限抗压强度和内摩擦角等来反映。国外研究 通过页岩的脆性矿物含量或岩石力学参数来表征可压裂性，为可压裂性的定量评价提供了 思路；但研究结果仅仅反映了页岩在矿物组成或岩石力学单一因素方面的特征，无法真实 反映储层压裂的难易程度（如部分岩石的弹性模量和泊松比相近，而脆性差别却很大），难 以全面反映页岩在水力压裂过程中的综合特征。
[0004] 国内对于页岩储层可压裂性研究报道相对较少，目前研究主要集中在通过结合室 内岩石力学和物性参数测试结果以及脆性指数计算方法，尝试对目标页岩储层进行可压性 评价。
[0005] 总之，目前对于页岩储层的可压性评价研究，还处在探索并形成较为系统的评价 方法阶段，还尚无形成一套成熟的、统一的综合评价方法。通过查阅相关文献与专利库检 索，以及所了解的压前评价技术方法，目前还没有形成系统有效的页岩储层压裂的压前评 价方法。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种页岩储层压裂的可 压性评价方法，提高页岩储层的可压性，以期为提高页岩气水平井分段压裂的段簇出气有 效率提供基础，确保页岩储层压裂的施工成功率，提高页岩储层的压裂改造效果及储层动 用程度。
[0007] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0008] -种页岩储层压裂的可压性评价方法，包括：
[0009] (1)采用近井9参数法获得考虑近井筒储层动静态资料的可压性指数FI1;
[0010] (2)采用远井施工参数法获得考虑远井压裂施工情况的可压性指数FI2;
[0011] (3)利用步骤（1)获得的考虑近井筒储层动静态资料的可压性指数FI1和步骤（2) 获得的考虑远井压裂施工情况的可压性指数FI2，获得综合可压性指数FI。
[0012] 所述步骤（1)是这样实现的：
[0013] 所述参数包括：泊松比、杨氏模量、石英含量、脆性矿物含量、粘土含量、地应力差 异系数、裂缝发育情况、水层情况和地应力状态/裂缝方向/地层倾角/井身轨迹/断层 类型，这些参数是通过地震资料、测井解释、地质资料、室内岩心实验及软件分析解释获得 的；
[0014] 采用层次分析法确定9个参数的权重：首先对各个参数进行归一化处理，然后结 合各参数的权重进行权重系数的加权，最后得到唯一一个无量纲值，即为可压性指数FI1, 其数学计算公式为：
[0016] 式中，FI1为可压性指数，无量纲；S1Q = 1，2,3，...，n)为页岩储层参数的归一化 值，无量纲J1Q = 1，2, 3，. ..，n)为储层参数的权重系数（表1)，无量纲；η为参数的个数。
[0017] 所述归一化处理是这样实现的：
[0018] 采用极差变换法；极差变换中参数分为正向指标、逆向指标两种，正向指标即指标 值越大越好，逆向指标即指标值越小越好。
[0019] 对于正向指标，页岩储层参数的归一化值31计算式为：
[0021] 对于逆向指标，页岩储层参数的归一化值51计算式为：
[0023] 式中，S1S参数归一化后的值，X i为参数归一化前的原始值，maxX i为参数数据样 本中的最大值，HiinX1参数数据样本中的最小值。
[0024] 所述步骤（2)是这样实现的：
[0025] ①假如某地层压裂加入了 100目、40~70目、30~50目三种类型支撑剂，则总支 撑剂量按100目粒径的支撑剂进行等效，等效后总支撑剂量为：100目支撑剂量+(40~70 目支撑剂量X 40~70目平均粒径+100目平均粒径）+ (30~50目支撑剂量X 30~50 目平均粒径+100目平均粒径）；若某地层压裂加入了其他目数的支撑剂，则以此类推进行 等效；
[0026] ②假如某地层压裂加入了滑溜水和压裂液两种类型的液体，则总液体量按黏度比 进行等效，等效为滑溜水量；
[0027] ③支撑剂量的归一化处理：利用步骤（1)中所述的归一化处理方法，以某一区块 或最大加砂规模井为例，对支撑剂量进行归一化处理，得到归一化处理后的支撑剂量；
[0028] ④液体量的归一化处理：利用步骤（1)中所述的归一化处理方法，以某一区块或 最大加砂规模井为例，对液体量进行归一化，得到归一化处理后的压裂液量；
[0029] ⑤可压性指数FI2 =归一化处理后的支撑剂量/归一化处理后的压裂液量。
[0030] 所述步骤（3)是这样实现的：
[0031] 综合考虑近井筒储层动静态资料的可压性指数？^与考虑远井压裂施工情况的可 压性指数FI2，结合压裂设计时所设计的压裂裂缝长度的不同权重，最终综合可压性指数FI =(考虑近井筒储层动静态资料的可压性指数FI1X近井权重Ii1) +(考虑远井压裂施工情 况的可压性指数Fi2X远井权重η 2)，近井权重H1+远井权重η 2= 1。
[0032] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：对页岩储层可压性有了定量化的认识，在 压裂设计时，可根据可压性指数的大小，为压裂规模、压裂工艺及压裂材料选择提供指导依 据。从现场试验情况及压后分析来看，该方法理念合理，成效显著，成功解决了页岩压裂过 程中的难题，提高了页岩储层压裂的施工成功率和压裂改造效果。
【具体实施方式】
[0033] (1)考虑近井筒储层动静态资料的可压性指数评价方法（近井9参数法）（近井 9参数可以通过地震资料、测井解释、地质资料、室内岩心实验及软件分析解释获得）：基于 近井筒的动静态资料，反映近井筒的可压性指数大小，近井9个参数（如表1所示）采用层 次分析法确定不同参数的权重。可压裂性主要影响因素各参数具有不同的单位和量纲，而 且各参数数值大小和有效范围不同，为了计算可压性指数，借助工程数学方法，将各影响因 素进行归一化处理后结合各影响因素权重进行权重系数的加权，最后得到唯一一个无量纲 值，即为可压性指数FI 1。其数学计算公式为：
[0035] 式中，FI1为可压性指数，无量纲；S1Q = 1，2,3, ...，η)为页岩储层参数的归一 化值，无量纲A (i = 1，2, 3, ...，η)为储层参数的权重系数（表1)，无量纲；η为参数的 个数。
[0036] 页岩脆性矿物、石英含量等参数与可压裂性成正相关关系，粘土含量等参数与可 压裂性成负相关关系。所以，在对页岩储层参数的归一化计算中采用极差变换法；极差变换 中参数分为正向指标、逆向指标两种，正向指标即指标值越大越好，逆向指标即指标值越小 越好。
[0037] 对于正向指标，页岩储层参数的归一化值31计算式为：
[0039] 对于逆向指标，页岩储层参数的归一化值51计算式为：
[0041] 式中，SiS参数归一化后的值，X ;为参数归一化前的原始值，maxX ;为参数数据样 本中的最大值，HiinX1参数数据样本中的最小值。
[0042] 权重系数可根据具体区块及井况进行调整：例如：①某区块目的储层临近底水和 边水，是该区块压裂设计及施工时重点关注的核心问题，那么，水层情况的权重系数就会根 据该储层实际情况情况进行适当上调；②某区块目的储层中岩心的粘土含量异常高（高于 附近区块或类似储层），压裂设计中就需重点关注储层的水敏性及压裂液的优选问题，此 时，粘土含量的权重系数就会根据该储层岩心实验结果，进行适当上调。
[0043]
[0045] 表1
[0046] (2)考虑远井压裂施工情况的可压性指数评价方法（远井施工参数法）：总支撑剂 量（不同粒径的支撑剂量等效为同一粒径的支撑剂量与入井总液体量（前置液阶段和其它 段塞阶段的液量都是为了最终的加砂阶段创造条件，故入井总液量=前置液阶段液量+段 塞阶段液量+加砂阶段液量）的比值大小，从施工和远井储层的角度，变相反映了页岩可压 性指数的大小，其具体方法为：
[0047] ①假如某地层压裂加入了 100目、40~70目、30~50目三种类型支撑剂，则总支 撑剂量按100目