页岩气储层评价新技术_甜度评价方法

Ｆｉｅｌｄ ａｎｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｇａｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｌｕｓｔｅｒｓ ｆｒｏｍ ｅａｃｈ ｓｅｇｍｅｎｔ ｈａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｏｒｒｅｌａ－
ｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｇｅｏｌｏｇｉｃ ｓｗｅｅｔｎｅｓｓ ａｎｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｓｗｅｅｔｎｅｓｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａ－ ｔｉｏｎｓ，ｇｅｏｌｏｇｉｃ ｓｗｅｅｔｎｅｓｓ ａｎｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｓｗｅｅｔｎｅｓｓ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｇａｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ａ ｓｈａｌｅ ｇａｓ ｐｌａｙ，ｗｈｉｃｈ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｅｇｍｅｎｔ ｃｌｕｓｔｅｒ ｓｅｌｅｃ－
ｔｏ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈｅ ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｂｅｎｃｈｍａｒｋ．Ｔａｋｉｎｇ ｉｔ ａｓ ｔｈｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃ ｓｗｅｅｔｎｅｓｓ ａｎｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｓｗｅｅｔｎｅｓｓ，ｗｅ ｎｅｅｄ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｗｅｉｇｈｔｅｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｇｅｏｌｏｇｉｃ ｓｗｅｅｔｎｅｓｓ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ａ ｓｈａｌｅ ｇａｓ ｐｌａｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｇｅｏｌｏｇｉｃ ａｎｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｓｗｅｅｔ ｓｐｏｔｓ ｃａｎ ｏｎｌｙ ｓｈｏｗ ｔｈｅ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｇａｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｆｔｅｒ ｓｈａｌｅ ｇａｓ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｆｔｅｒ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｈａｓ ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｗｅｅｔ ｓｐｏｔ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ．Ｆｏｒ ｔｈｉｓ ｒｅａｓｏｎ，ｔｈｅ－２８。 作者 简 介：蒋 廷 学 （１９６９—），男，江 苏 东 海 人，１９９１ 年 毕 业 于 石 油大学（华东）采油工程专业，２００７年获中国 科 学 院 渗 流 流 体 力 学 研 究 所 流 体 力 学 专 业 博 士 学 位 ，教 授 级 高 级 工 程 师 ，中 国 石 化 集 团 公 司
ｔｉｏｎ ｉｎ ｓｔａｇｅｄ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｏｆ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｓｈａｌｅ ｇａｓ ｗｅｌｌｓ ａｎｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｃｏｓｔ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ－
ｎｅｓｓ ｏｆ ｓｈａｌｅ ｇａｓ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｈａｌｅ ｇａｓ；ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ；ｇｅｏｌｏｇｉｃ ｓｗｅｅｔｎｅｓｓ；ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｓｗｅｅｔｎｅｓｓ；ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ；
ｏｆ ｇｅｏｌｏｇｉｃ ａｎｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｓｗｅｅｔｎｅｓｓ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｎｄ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ａｌｓｏ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｄｅｖｅｌｏｐ ａ “ｓｗｅｅｔｎｅｓｓ ｉｎｄｅｘ”．Ｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｓｅｔ ｔｈｅ ｂｅｎｃｈｍａｒｋ ｆｏｒ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｇｅｏｌｏｇｉｃ ｓｗｅｅｔ－ ｎｅｓｓ ａｎｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｓｗｅｅｔｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｒｅａ ｔｏ ｂｅ ｅｖａｌｕａｔｅｄ，ｎａｍｅｌｙ ｔｈｅ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｏｐｔｉｍｕｍ ｇｅ－ ｏｌｏｇｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅｎ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ Ｅｕｃｌｉｄ ａｐｐｒｏａｃｈ ｄｅｇｒｅｅ
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石 油 钻 探 技 术
２０１６ 年 ７ 月
质甜点与工程甜点 的 概 念，来 表 征 页 岩 气 储 层 的 产 气 潜 力 ，目 前 已 被 业 界 广 泛 采 纳 ，并 被 大 量 用 于 页 岩 气勘探开发实践中，尤 其 是 在 水 平 井 分 段 压 裂 段 簇 位置的优选中。
（１．页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室 ，北京 １００１０１；２．中国石化石油工程技术研究院，北京 １００１０１）
摘 要：在应用地质甜点与工程甜点对页岩气层 产 气 能 力 进 行 评 价 时 ，只 能 表 明 页 岩 气 层 压 后 产 气 可 能 性 的 大小，而压后产气量的高低与该甜点指标的正相关性并不明显。为此，提出了地 质 甜 度 及 工 程 甜 度 的 概 念 ，对 地 质 甜点与工程甜点的“甜度”进行精确表征和量化，并给 出 了 其 计 算 方 法：设 置 待 评 价 区 地 质 甜 度 及 工 程 甜 度 最 甜 的 标杆，即涵盖一系列最佳地质参数与工程参数的集合 体，然 后 计 算 欧 氏 贴 近 度 来 表 征 待 评 价 区 参 数 集 合 与 该 标 杆 的相似度，并将其作为地质甜度与工程甜度，应用灰色关联方法确定地质甜度和 工 程 甜 度 的 权 重 分 配 后 ，可 计 算 得 到综合的甜度指标。涪陵页岩气田焦石坝区块７口 井 的 验 证 结 果 表 明，与 地 质 甜 点 与 工 程 甜 点 相 比，地 质 甜 度 与 工程甜度与各段簇产气量的正相关性更强。研究与应用表明，应用地质甜度与工 程 甜 度 可 以 实 现 页 岩 气 层 产 气 能 力的定量评价，增强了页岩气水平井分段压裂段簇位 置 优 选 的 科 学 性 与 可 靠 性 ，对 页 岩 气 开 发 的 降 本 增 效 具 有 重 要的现实意义。
式中：Ｓ地质 为 页 岩 地 质 甜 点 指 数；ｎ 为 地 质 参 数 的 数 量；Ｓｉ 为 页 岩 地 质 参 数 的 归 一 化 值 （ｉ＝０，１，２，…， ｎ）；ｗｉ 为地质参数的权重因子（ｉ＝０，１，２，…，ｎ）。
最常用的２种页岩气工程甜点指数的计算公 式为：
Ｊｉａｏｓｈｉｂａ Ｂｌｏｃｋ；Ｆｕｌｉｎｇ Ｓｈａｌｅ Ｇａｓ Ｆｉｅｌｄ
国内外大量页岩气水平井分段压裂后的产气剖 面结果证明，页岩气 井 的 产 气 量 基 本 符 合 “三 三 三” 原则，即约 三 分 之 一 的 段 簇 贡 献 了 约 ７０％ 的 产 气 量，约三分之 一 的 段 簇 贡 献 了 约 ３０％ 的 产 气 量，其 余约三分之一的 段 簇 无 产 气 量。 可 见，页 岩 气 水 平 井分段压裂段簇位 置 的 优 选，成 为 页 岩 气 高 效 开 发 最为重要的技术 之 一。 为 此，人 们 提 出 了 页 岩 气 地
所 谓 甜 点 ，就 是 指 地 质 上 的 含 气 性 较 好 、压 后 产 气概率较高的储层；或 者 工 程 上 的 岩 石 脆 性 程 度 较 高 ，压 裂 裂 缝 容 易 起 裂 和 延 伸 ，最 终 容 易 形 成 体 积 裂 缝的储层。显然，理 想 的 甜 点 应 是 涵 盖 地 质 甜 点 与 工 程 甜 点 的 综 合 甜 点 （综 合 甜 点 计 算 中 ，地 质 甜 点 与 工程甜点的权重 分 配 应 不 一 样 ）。 在 综 合 甜 点 位 置 进 行 射 孔 和 压 裂 作 业 ，可 在 实 现 体 积 裂 缝 的 前 提 下 ， 最大限度地发挥 地 质 上 的 产 气 潜 力。 显 然，如 果 甜 点 选 择 准 确 ，页 岩 气 开 发 可 以 达 到 事 半 功 倍 的 效 果 ， 因 此 ，甜 点 评 价 方 法 研 究 的 现 实 指 导 意 义 非 常 重 大 。
ＪＩＡＮＧ Ｔｉｎｇｘｕｅ１，２，ＢＩＡＮ Ｘｉａｏｂｉｎｇ１，２ （１．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｈａｌｅ Ｏｉｌ ａｎｄ Ｇａｓ Ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ａｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｄｅｖｅｌｏｐ－ ｍｅｎｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１００１０１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｉｎｏｐｅｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ， １００１０１，Ｃｈｉｎａ）
地质 甜 点 与 工 程 甜 点 的 评 价 方 法 很 多，尤 其 是 工程甜点的评 价 方 法 超 过 ２０ 种［１－５］，但 各 种 评 价 方 法的计算结果差异 性 较 大，难 以 综 合 权 衡 确 定 最 佳 的甜点值，导致水平 井 分 段 压 裂 段 簇 位 置 的 划 分 具 有很大的不确定性。页岩气井实际生产数据的验证 结果表明，气井压后 产 气 量 与 甜 点 指 标 的 正 相 关 性 并 不 强 ，因 此 ，根 据 甜 点 指 标 进 行 的 段 簇 位 置 优 选 仍 具有一定的盲目 性。 此 外，地 质 甜 点 和 工 程 甜 点 的 概念也有些宽泛，计 算 结 果 也 只 能 是 定 性 和 半 定 量 的居多。为此，笔者 提 出 了 地 质 甜 度 和 工 程 甜 度 的 概念，对地质甜点与工程甜 点 的 “甜 度”进 行 精 确 表 征 和 量 化 ，以 进 一 步 提 高 水 平 井 分 段 压 裂 段 簇 位 置 优 选 的 科 学 性 和 指 导 性 ，从 而 能 更 好 地 实 现 页 岩 气 勘 探 开 发 “降 本 增 效 ”的 目 标 ，进 一 步 加 速 国 内 页 岩 气 勘 探 开 发 的 进 程 ，并 为 国 家 “十 三 五 ”能 源 战 略 及 美 丽 中 国 的 早 日 实 现 ，提 供 重 要 的 技 术 支撑。
高 级 专 家 ，主 要 从 事 水 力 压 裂 理 论 与 技 术 方 面 的 研 究 。 系 本 刊 编 委 。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｆｆｙ－ｊｔｘ＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ。 基 金 项 目 ：国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 “页 岩 地 层 动 态 随 机 裂 缝 控 制