一种页岩油气水平井穿行层段评价方法及存储介质和设备与流程

本发明属于油气勘查，具体涉及一种页岩油气水平井穿行层段评价方法及存储介质和设备。

背景技术：

1、非常规页岩油气的发展对于油气勘查安全至关重要。目前四川盆地及周缘五峰组-龙马溪组海相页岩气已成功商业开发，但随着勘探开发不断深入，海相泥页岩层系发育有限，持续增储上产仍面临着较大的压力，急需寻找新领域、新层系进行页岩油气资源战略接替。我国陆相泥页岩分布广泛，松辽、鄂尔多斯、四川、准噶尔、渤海湾等大型含油气盆地均有陆相页岩层系发育，陆相页岩油气是重要的接替领域。

2、钻井勘探实践及大量的研究，已证实五峰组-龙马溪组以硅质页岩为主，主要形成于深水陆棚相还原环境，优质页岩段页岩气品质较高(李小明等，煤田地质与勘探，2021年第6期)，海相页岩气富集高产层段普遍具有高有机碳含量、高硅质含量、高孔隙度、高含气量的发育特点，各类评价方法也多以其为评价核心参数(王鹏万等，煤炭学报，2017年第11期)，有研究认为将有机碳含量与脆性指数相结合可以更为精细地刻画“甜点层”的分布，基于脆性指数(bi)与有机碳含量(toc)之间的显著相关性，综合有机质丰度和可压裂性，建立了储层品质的分级标准：toc＞3％且bi＞50％为优质储层(甜点层)；2％＜toc＜3％且40％＜bi＜50％为次优储层(张晨晨等，地质勘探，2016年第9期)。近期也有学者提出一种基于有机孔和生物成因硅含量的页岩气富集高产层段优选方法，发现在有机孔占比大于3％和生物成因硅含量大于30％的双重约束下所优选的五峰组—龙马溪组页岩层段与目前页岩气高产层段有良好的一致性(张光荣等，天然气地球科学，2021年第6期)。整体而言，目前大量的研究均多以海相页岩为主，对于海相页岩气富集层段优选的评价多是基于有机碳含量、孔隙度、含气量、硅质含量这4个核心参数，也正是由于上述参数之间，具有较好的正相关关系，使得页岩气富集高产层段及水平井穿行层段评价优选相对容易，相关评价技术与方法日益成熟，勘探取得了巨大成功。

3、与海相相比，陆相页岩具有独特性，主要表现在页岩与夹层频繁交互，且夹层类型多样，可包括砂岩类、碳酸盐岩类、凝灰岩类等；页岩有机类型多样，生烃母质组成复杂，且同一层段纵向上仍有变化；页岩成熟度相对低，黏土矿物含量高，国内外海相页岩油气富集层段及水平井穿行层段评价技术与方法难以直接借鉴，近几年，国内加大了陆相泥页岩层系页岩油气的勘探开发力度，虽已获得一定的油气发现与突破，但仍普遍存在初始产量仍不高，或初产高稳产困难的问题，因此，有必要结合我国陆相泥页岩发育的地质特点，探索建立陆相页岩油气富集层段与水平井穿行层段评价方法，为陆相页岩油气新钻井获得高产油气提供技术支撑。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种页岩油气水平井穿行层段评价方法及存储介质和设备。基于源、储、含气性及可压性4种因素，遴选出了关键参数，建立了油气富集系数计算公式及定量评价标准，实现了钻井陆相页岩油气富集层段定量评价与水平井穿行最佳层段优选，为陆相页岩油气新钻井获高产页岩油气提供技术支撑。

2、第一方面，本发明提出了一种页岩油气水平井穿行层段评价方法，包括以下步骤：

3、s1：采集钻井岩心岩性数据，确定纵向上页岩与夹层的分布特征；

4、s2：按岩性分别采集页岩和夹层样品，测定页岩与夹层参数；

5、s3：按有机质类型将钻井目的层纵向上划分层段；

6、s4：按步骤s3的有机质类型分别建立不同有机质类型的最大热解峰温(tma≤)-氢指数(wh)图版，得到各有机质类型页岩的不同温度(热成熟度)条件下最小氢指数曲线、最大氢指数曲线、主体氢指数曲线及原始氢指数；

7、s5：根据步骤s4得到的氢指数计算钻井目的层段纵向上不同有机质类型各页岩样品点及不同层段氢指数比；

8、s6：根据步骤s2得到的页岩与夹层参数，分别计算页岩脆性指数e与夹层脆性指数f；

9、s7：根据步骤s2得到的页岩与夹层参数，步骤s5得到的氢指数比，步骤s6得到的页岩和夹层脆性指数及录井气测全烃，分别建立页岩油气富集系数计算公式与夹层油气富集系数计算公式；

10、s8：根据步骤s7得到的油气富集系数计算公式获得数据样本，并基于数据占比统计分析确定油气富集分级评价标准；；

11、s9：根据步骤s8得到的评价标准进行水平井穿行层段评价。

12、作为本发明的具体实施方式，所述步骤s1中，所述夹层的厚度分类标准包括：厚度≥1m的夹层为块状、厚度>1-0.5m的夹层为厚层、厚度>0.5-0.1m的夹层为中层、厚度>0.1-0.01m的夹层为薄层、厚度≤0.01m的夹层为纹层；所述夹层包括砂岩夹层、灰岩夹层。

13、作为本发明的具体实施方式，所述步骤s2中，所述页岩参数包括全岩矿物组成、toc、岩石热解、干酪根碳同位素、孔隙度(φ)参数；

14、作为本发明的具体实施方式，所述步骤s2中，所述夹层样品参数包括全岩矿物组成、toc、孔隙度(φ)参数。

15、作为本发明的具体实施方式，所述步骤s3中，包括根据实测的干酪根碳同位素，采用三类四分标准(ⅰ型、ⅱ1型、ⅱ2型、ⅲ型)划分有机质类型，按有机质类型将钻井目的层纵向上划分为若干个层段标记为1，2，3……n；

16、所述划分的层段的函数表达式为

17、ai＝a1+a2+a3+a4+…+an

18、bi＝b1+b2+b3+b4+…+bn

19、hi＝ai+bi                                                    式1

20、式1中，a1，a2，a3……an为纵向上各个页岩厚度；

21、b1，b2，b3……bn为纵向上各个夹层厚度；

22、h1，h2，h3……hn为纵向上的总厚度。

23、作为本发明的具体实施方式，所述步骤s4中，包括根据研究区目的层段内岩石热解数据，按页岩有机质类型进行分类，分别建立不同有机质类型最大热解峰温(tma≤)-氢指数(wh)图版，拟合得到各有机质类型页岩的不同温度(热成熟度)条件下最小氢指数曲线、最大氢指数曲线及主体氢指数曲线，如图2所示，得到不同温度(热成熟度)条件下的主体轻指数值；其中，曲线与纵坐标的交点数值，为未成熟页岩的氢指数，称为原始氢指数。

24、(1)当钻井目的层段页岩410℃≤tma≤＜450℃时，可在tma≤—wh图版上读出任一热解峰温条件下，各有机质类型页岩的氢指数主体值，ⅰ型主体值w1、ⅱ1型主体值w2、ⅱ2型主体值w3、ⅲ型主体值w4；

25、(2)当tma≤≥450℃时，采用tma≤—wh图版难以划分页岩有机质类型，采用页岩原始氢指数表征各有机质类型差异，ⅰ型原始氢指数wh1、ⅱ1型原始氢指数wh2、ⅱ2型原始氢指数wh3、ⅲ型原始氢指数wh4。

26、作为本发明的具体实施方式，所述步骤s5中，所述计算氢指数比w的公式为：

27、当410℃≤tma≤＜450℃时，氢指数比w的计算公式为：

28、w＝ wi/wj      式2

29、式2中，wi为某一种有机质类型页岩氢指数主体值，

30、wj为钻井目的层段某一种占比最高的有机质类型页岩的氢指数主体值；

31、当tma≤≥450℃时,氢指数比w的计算公式为

32、w＝whi/whj    式3

33、式3中，whi为某一种有机质类型页岩的原始氢指数主体值，

34、whj为钻井目的层段某一种占比最高的有机质类型页岩的原始氢指数主体值。

35、作为本发明的具体实施方式，所述步骤s6中，根据步骤s2得到的页岩与夹层参数中的全岩矿物组成数据，分别计算页岩脆性指数e与夹层脆性指数f，所述页岩脆性指数的表达式包括：

36、(1)利用页岩全岩矿物组成实测数据，页岩脆性指数e的计算公式为：

37、e＝(q+d)/(q+d+c)×100％                           式4

38、式4中，e为页岩样品的脆性指数，

39、q为石英含量(％)，

40、d为碳酸盐矿物含量(％)，

41、c为黏土矿物含量(％)；

42、(2)根据夹层矿物组成判断夹层的岩性，砂岩夹层的脆性指数f的计算公式为

43、f＝q/(q+d+c)×100％                       式5

44、式5中，f为砂岩夹层的脆性指数，

45、q为石英含量(％)，

46、d为碳酸盐矿物含量(％)，

47、c为黏土矿物含量(％)；

48、灰岩夹层的脆性指数f的计算公式为

49、f＝d/(q+d+c)×100％                        式6

50、式6中，f为灰岩夹层的脆性指数，

51、q为石英含量(％)，

52、d为碳酸盐矿物含量(％)，

53、c为黏土矿物含量(％)。

54、作为本发明的具体实施方式，所述步骤s7中，根据步骤s2得到的页岩与夹层参数中的有机碳含量、孔隙度，步骤s5得到的氢指数比，步骤s6得到的页岩和夹层脆性指数及录井气测全烃，分别建立页岩油气富集系数计算公式与夹层油气富集系数计算公式；所述页岩油气富集系数计算公式为

55、y页＝toc×w×φ×q×e×10-8       式7

56、所述夹层油气富集系数计算公式为

57、y夹＝(toc上+toc夹+toc下)/3×w×φ×q×f×10-8     式8

58、式7、8中，q为录井气测全烃(％)，

59、toc上、toc下分别为夹层上、下连续页岩段有机碳含量平均值，

60、toc夹为夹层有机碳含量平均值。

61、作为本发明的具体实施方式，所述步骤s8中，所述油气富集分级评价标准确定方法包括：基于研究区已有钻井目的层段的数据样本，统计分析油气富集系数数据分布占比情况，按数据由大到小的顺序，进行三级或四级分类评价。

62、其中三级评价标准为：1类占比20％、2类占比20％、3类占比60％。

63、四级评价标准为：1类占比20％、2类占比20％、3类占比30％、4类占比30％。

64、具体地，在对某一口页岩油气钻井进行选层评价时，可根据其目的层段的油气富集系数数据的实际分布范围、目的层段的厚度大小等情况选择进行三级或四级评价。

65、作为本发明的具体实施方式，所述步骤s9中，具体地，水平井穿行层段评价包括：

66、(1)在钻井目的层段全取心且样品实测数量较为系统的情况下，可直接根据页岩样品各项实测数据，采用上述油气富集系数计算公式及评价标准，完成钻井目的层段页岩油气富集层段评价，优选出油气富集系数高、厚度相对大的层段作为水平井穿行层段。

67、(2)当钻井目的层段取心不齐全或样品数量较少时，以页岩样品各类参数实测数据及其计算所得各类参数数据为标定依据，采用常规测井曲线计算获得各类参数全井段连续测井解释曲线数据，运用油气富集系数计算公式，获得钻井目的层全井段油气富集系数曲线，实现钻井目的层段全井段油气富集层段评价，优选出出油气富集系数高、厚度相对大的层段作为水平井穿行层段。

68、第二方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储的计算机程序，可被一个或多个处理器执行，用来实现第一方面所述的评价方法。

69、第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述存储器和所述一个或多个处理器之间互相通信连接，该计算机程序被所述一个或多个处理器执行时，执行如第一方面所述的评价方法。

70、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

71、本发明的页岩油气水平井穿行层段评价方法，可实现单井页岩油气富集层段定量评价优选，为更科学精确的确定水平井穿行层段提供了有效技术方法，这对于非均质性极强的陆相页岩探井最大限度的获得高产页岩油气流，具有重要的实际应用价值。

技术特征：

1.一种页岩油气水平井穿行层段评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述夹层的厚度分类标准包括：厚度≥1m的夹层为块状、厚度>1-0.5m的夹层为厚层、厚度>0.5-0.1m的夹层为中层、厚度>0.1-0.01m的夹层为薄层、厚度≤0.01m的夹层为纹层；所述夹层包括砂岩夹层、灰岩夹层。

3.根据权利要求1或2所述的评价方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述页岩参数包括全岩矿物组成、toc、岩石热解、ro、干酪根碳同位素、孔隙度参数；

4.根据权利要求1-3任一项所述的评价方法，其特征在于，所述步骤s3中，包括根据实测的干酪根碳同位素，采用三类四分标准划分有机质类型，按有机质类型将钻井目的层纵向上划分为若干个层段标记为1，2，3……n；

5.根据权利要求1-4任一项所述的评价方法，其特征在于，所述步骤s4中，包括根据研究区目的层段内岩石热解数据，按页岩有机质类型进行分类，分别建立不同有机质类型最大热解峰温-氢指数图版，拟合得到各有机质类型页岩的最小氢指数曲线、最大氢指数曲线及主体氢指数曲线，得到不同温度条件下的主体氢指数值和原始氢指数值。

6.根据权利要求1-5任一项所述的评价方法，其特征在于，所述步骤s5中，所述计算氢指数比w的公式为：

7.根据权利要求1-6任一项所述的评价方法，其特征在于，所述步骤s6中，所述页岩脆性指数e的计算公式为：

8.根据权利要求1-7任一项所述的评价方法，其特征在于，所述步骤s7中，所述页岩油气富集系数计算公式为

9.根据权利要求1-8任一项所述的评价方法，其特征在于，所述步骤s8中，所述油气富集分级评价标准确定方法包括：基于研究区已有钻井目的层段的数据样本，统计分析油气富集系数数据分布占比情况，按数据由大到小的顺序，进行三级或四级分类评价。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储的计算机程序，可被一个或多个处理器执行，用来实现如权利要求1-9中任一项所述的评价方法。

11.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述存储器和所述一个或多个处理器之间互相通信连接，该计算机程序被所述一个或多个处理器执行时，执行如权利要求1-9中任一项所述的评价方法。

技术总结
本发明提出了一种页岩油气水平井穿行层段评价方法及存储介质和设备，该方法步骤：页岩与夹层的精确识别，确定纵向上页岩与夹层的组合特征；测定页岩与夹层矿物组成、烃源、储集等各项关键参数；确定各页岩样品点及不同层段氢指数比；确定页岩与夹层脆性指数；建立页岩、夹层油气富集系数计算公式，确定分级评价标准；完成单井目的层段油气富集层段评价及水平井穿行优选。本发明基于源、储、含气性及可压性4种因素，遴选出了关键参数，建立了油气富集系数计算公式及定量评价标准，实现了钻井陆相页岩油气富集层段定量评价与水平井穿行最佳层段优选，为陆相页岩油气新钻井获高产页岩油气提供技术支撑。

技术研发人员：刘忠宝,王鹏威,李鹏,李倩文,边瑞康,路菁
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23