一種頁巖氣儲(chǔ)層頁理縫三維建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種頁巖氣儲(chǔ)層頁理縫三維建模方法。
【背景技術(shù)】
[0002]頁巖氣是與煤層氣、致密砂巖氣等非常規(guī)天然氣存在顯著差別的非常規(guī)天然氣。極其發(fā)育的頁理縫是頁巖氣儲(chǔ)層的典型特征，顯著區(qū)別于煤層氣、致密砂巖氣等其它非常規(guī)天然氣儲(chǔ)層。有關(guān)頁理縫三維定量地質(zhì)模型的建立自然成為頁巖氣儲(chǔ)層定量表征的重要內(nèi)容。
[0003]頁理是在靜水條件下，還原環(huán)境中，受沉積時(shí)水體能量、溫度、鹽度及含有物變化影響而在極細(xì)粒沉積物沉積過程中留下的分層性的地質(zhì)記錄，這些記錄下來的細(xì)小紋層間的物性極其致密，甚至無法允許地下水的通過，因而很難獲得從其它地方溶解帶來的膠結(jié)物質(zhì)，沒有膠結(jié)的紋層面由此成為脆弱面，一旦出現(xiàn)構(gòu)造應(yīng)力的局部集中就容易誘發(fā)形成頁理縫。正是因?yàn)檫@個(gè)原因形成的大量頁理縫成為了頁巖氣儲(chǔ)層氣體滲流的有效通道，使得致密的頁巖儲(chǔ)層變成了能有效產(chǎn)氣的天然氣產(chǎn)層。而如何有效建立頁巖氣儲(chǔ)層頁理縫三維定量地質(zhì)模型成為頁巖氣開發(fā)中必須解決的一項(xiàng)難題。
[0004]由于頁巖氣開發(fā)在我國的歷史不長，即便在國際上也是近30年來才成為天然氣領(lǐng)域的熱點(diǎn)。有關(guān)頁理縫的認(rèn)識(shí)主要停留在巖心觀察描述上，或者是各類電子顯微鏡下的觀測結(jié)果。巖心觀察描述能夠描述頁理縫的發(fā)育密度和基本產(chǎn)狀，但無法形成在三維空間的定量地質(zhì)模型。
[0005]各類電子顯微鏡下的頁理縫觀測結(jié)果能提高人們對頁理縫的深入認(rèn)識(shí)，但這種認(rèn)識(shí)因?yàn)闆]有形成三維空間頁理縫定量地質(zhì)模型而難以獲得進(jìn)一步的生產(chǎn)應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種頁巖氣儲(chǔ)層頁理縫三維建模方法。
[0007]—種頁巖氣儲(chǔ)層頁理縫三維建模方法，包括以下步驟:
[0008]步驟一:頁巖頁理縫及巖相類型與特征的巖心觀察描述；
[0009]步驟二:單井頁巖巖相模式提取及建立頁巖巖相三維模型；
[0010]步驟三:單井頁巖頁理縫模式提取及建立頁理縫強(qiáng)度模型；
[0011 ]步驟四:建立頁理縫離散模型；
[0012]步驟五:建立頁理縫等效模型。
[0013]進(jìn)一步地，如上所述的頁巖氣儲(chǔ)層頁理縫三維建模方法，步驟二所述建立單井頁巖巖相模式提取包括:
[0014]通過單井巖相分析提取每口井各個(gè)深度位置的頁巖巖相類型，將不同的頁巖巖相類型編碼，獲得單井巖相編碼數(shù)據(jù)，從而形成單井頁巖巖相模式；
[0015]所述頁巖巖相三維模型包括:將由這些單井巖相編碼數(shù)據(jù)形成的單井頁巖巖相模式輸入建模軟件，采用軟件提供的離散型變量隨機(jī)模擬算法，即可建立頁巖巖相三維模型。
[0016]進(jìn)一步地，如上所述的頁巖氣儲(chǔ)層頁理縫三維建模方法，步驟三所述單井頁巖頁理縫模式提取包括:
[0017]在單井巖心分析與測井解釋的基礎(chǔ)上，獲得不同深度位置處頁理縫的寬度和發(fā)育密度數(shù)據(jù)，將頁理縫的寬度和發(fā)育密度相乘獲取得到頁理縫發(fā)育強(qiáng)度數(shù)據(jù)，以巖層面傾角作為頁理縫的傾角，頁理縫延伸方位角隨機(jī)取值，從而形成包括發(fā)育強(qiáng)度、傾角和方位角的頁理縫模式。
[0018]所述頁理縫強(qiáng)度模型的建立包括:將單井頁巖的頁理縫模式輸入建模軟件來建立頁理縫強(qiáng)度模型。
[0019]進(jìn)一步地，如上所述的頁巖氣儲(chǔ)層頁理縫三維建模方法，步驟四所述建立頁理縫離散模型包括:
[0020]對比分析單井頁巖巖相模式與單井頁巖頁理縫模式，即可獲得每種頁巖巖相模式的頁理縫發(fā)育強(qiáng)度最大值，將其中頁理縫發(fā)育強(qiáng)度最大值數(shù)值接近O的頁巖巖相剔除，從而建立起頁理縫發(fā)育指數(shù)模型，以該模型為空域約束，以頁巖頁理縫模式為硬數(shù)據(jù)輸入建模軟件，即可建立獲得頁理縫離散模型。
[0021]進(jìn)一步地，如上所述的頁巖氣儲(chǔ)層頁理縫三維建模方法，步驟五所述建立頁理縫等效模型包括:
[0022]依靠測試頁理縫發(fā)育程度不同的巖心樣品的孔滲物性，分別提取得到發(fā)育頁理縫與不發(fā)育頁理縫樣品的平均孔隙度、平均滲透率值，利用發(fā)育頁理縫與不發(fā)育頁理縫樣品的平均孔隙度、平均滲透率值分別做商，并以商作為頁理縫與基質(zhì)孔隙度和滲透率間的比例關(guān)系，基于該比例關(guān)系，在頁巖儲(chǔ)層基質(zhì)孔隙度、滲透率模型的基礎(chǔ)上，利用儲(chǔ)層建模軟件即可建立形成頁理縫等效模型。
[0023]本發(fā)明利用巖相古地理研究及巖心描述成果，建立頁理縫三維離散模型，實(shí)現(xiàn)頁理縫分布位置、發(fā)育規(guī)模及延伸方位的三維可視化；同時(shí)建立頁理縫三維等效模型，定量表征頁理縫分布位置處儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率。由此形成的建模結(jié)果不僅在三維空間再現(xiàn)了頁理縫的分布特征，還為頁巖氣生產(chǎn)模擬提供了頁理縫三維定量孔滲屬性模型，從而為頁巖氣井生產(chǎn)方案的科學(xué)合理制定奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明頁巖氣儲(chǔ)層頁理縫三維建模方法流程圖；
[0025]圖2為本發(fā)明是實(shí)施例四川盆地東部五峰-龍馬溪組某頁巖氣藏典型頁巖巖相及頁理縫發(fā)育巖心特征圖；
[0026]圖3為本發(fā)明是實(shí)施例四川盆地東部五峰-龍馬溪組某頁巖氣藏單井頁巖巖相及頁理縫分布特征圖；
[0027]圖4為本發(fā)明是實(shí)施例四川盆地東部五峰-龍馬溪組某頁巖氣藏頁巖巖相三維模型圖；
[0028]圖5為本發(fā)明是實(shí)施例四川盆地東部五峰-龍馬溪組某頁巖氣藏頁理縫強(qiáng)度三維模型圖；
[0029]圖6a本發(fā)明實(shí)施例四川盆地東部五峰-龍馬溪組某頁巖氣藏頁理縫離散三維整體模型圖；
[0030]圖6b為本發(fā)明實(shí)施例四川盆地東部五峰-龍馬溪組某頁巖氣藏頁理縫離散三維局部放大模型圖；
[0031]圖7a為本發(fā)明是實(shí)施例四川盆地東部五峰-龍馬溪組某頁巖氣藏等效孔隙度三維豐旲型;
[0032]圖7b為本發(fā)明是實(shí)施例四川盆地東部五峰-龍馬溪組某頁巖氣藏I方向等效滲透率三維模型；
[0033]圖7c為本發(fā)明是實(shí)施例四川盆地東部五峰-龍馬溪組某頁巖氣藏J方向等效滲透率三維模型。
[0034]
【具體實(shí)施方式】
[0035]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0036]本發(fā)明首先基于頁巖氣儲(chǔ)層頁理縫發(fā)育受控于頁巖巖相的成因機(jī)制，在頁巖巖相類型及模式的基礎(chǔ)上，開展單井頁巖巖相分析，利用隨機(jī)或確定性建模方法，建立頁巖巖相三維模型，形成頁理縫建模的空域范圍；然后通過巖心描述，提取頁理縫特征模式，建立頁理縫強(qiáng)度模型，揭示頁理縫發(fā)育的空間強(qiáng)度分布;再次依據(jù)頁理縫發(fā)生指數(shù)模型為空間約束，利用頁理縫強(qiáng)度模型建立形成頁理縫離散模型；最后利用巖心分析獲得的頁理縫孔滲信息，建立完成頁理縫等效模型。
[0037]詳細(xì)的技術(shù)方案流程框圖見圖1所示。
[0038](I)頁巖頁理縫及巖相類型與特征的巖心觀察描述
[0039]頁巖一般是由靜水條件下，還原環(huán)境中沉積下來的極細(xì)粒物質(zhì)構(gòu)成的。頁理則是在靜水條件下件下，還原環(huán)境中，受沉積時(shí)水體能量、溫度、鹽度及含有物變化影響而在極細(xì)粒沉積物沉積過程中留下的分層性的地質(zhì)記錄，這些記錄下來的細(xì)小紋層間的物性極其致密，甚至無法允許地下水的通過，因而很難獲得從其它地方溶解帶來的膠結(jié)物質(zhì)，沒有膠結(jié)的紋層面由此成為脆弱面，一旦出現(xiàn)構(gòu)造應(yīng)力的局部集中就容易誘發(fā)形成頁理縫。
[0040]由此可見，頁理縫與頁巖形成的時(shí)的沉積環(huán)境息息相關(guān)，這種相關(guān)性常常表現(xiàn)為頁理縫的發(fā)育與頁巖巖相的一一對應(yīng)關(guān)系一一隨著頁巖中碳質(zhì)、硅質(zhì)礦物的增多，頁理縫的密度變大，反之則有減小的趨勢(圖2)—一這種由巖心觀察獲得的認(rèn)識(shí)幾乎適用于絕大多數(shù)的頁巖氣藏。因此，通過建立頁巖巖相模型，就能實(shí)現(xiàn)對頁理縫發(fā)育范圍及規(guī)模的有效約束和控制。
[0041]綜上所述，開展巖心觀察，揭示頁巖頁理縫發(fā)育與巖相類型間的內(nèi)在關(guān)系是本發(fā)明的第一步，如圖2所示，高(富)碳含粘土(粘土質(zhì))硅質(zhì)頁巖的頁理縫極其發(fā)育，而中(高)碳含粘土(粘土質(zhì))粉砂質(zhì)頁巖的頁理縫發(fā)育，隨著碳質(zhì)、硅質(zhì)礦物的減少，頁理縫的發(fā)育程度也逐漸降低。