一種計算油田儲層陡傾角剪切裂縫線密度的方法與流程

文檔序號：11432404閱讀：516來源：國知局

本發明屬于石油勘探開發技術領域，涉及一種計算油田儲層陡傾角剪切裂縫線密度的方法。

背景技術：

目前，國內外針對一個地區裂縫的研究大都是最大限度的模擬建立更為接近實際情況的裂縫發育形態模型，然后計算裂縫的線密度，裂縫的面密度，裂縫的頻度和裂縫的裂度等數據。裂縫的線密度是單位長度裂縫的條數，裂縫的面密度是單位面積裂縫的條數，裂縫的頻度是單位體積裂縫的總條數，裂縫的裂度是單位體積裂縫的總裂開。對于裂縫性儲層而言，怎么樣能獲得更為真實的裂縫的線密度是研究的重中之重。現在這方面的技術研究由于難度大，現有的研究思路基本是從裂縫的成因出發，通過要素設置和計算機模擬計算裂縫的線密度，但由于裂縫發育受地層的巖石類型、巖性、礦物成分、結構和構造特征、巖石強度、巖石力學性質、厚度，以及沉積和成巖環境，構造應力的性質、方向、大小，區域構造背景，邊界條件等多因數的影響。種種影響因數的復雜性客觀上決定了真實的裂縫存在狀況難以正真被模擬，更主要的是大都方法復雜，難以讓大部分人普遍使用。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種計算油田儲層陡傾角剪切裂縫線密度的方法，避免了計算裂縫的線密度過程中由于復雜的模擬過程中有限的因數設置產生的較大誤差。

本發明所采用的技術方案是，一種計算油田儲層陡傾角剪切裂縫線密度的方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1：確定需要研究的目的層，并統計目的層段間同一連續范圍都有取芯資料的總井數和此總井數中目的層段間同一連續范圍取芯資料具有陡傾角裂縫特征的總井數；

步驟2：計算研究區單井在目的層段通過取芯發現陡傾角裂縫概率；

步驟3：建立裂縫發育模型；

步驟4：通過測量計算兩個方向裂縫間距比值，并確定其計算式；

步驟5：計算兩個方向裂縫帶寬度；

步驟6：確定投影平面裂縫帶面積占有率；

步驟7：計算第一方向相鄰兩裂縫沿相對裂縫面的距離平均值和第二方向相鄰兩裂縫沿相對裂縫面的距離平均值；

步驟8：計算第一方向相鄰兩裂縫間距值和第二方向相鄰兩裂縫間距值；

步驟9：計算兩個方向的裂縫分別對應的線密度。

其中步驟1具體為：

步驟1.1：收集研究區探井的取芯資料和測井資料；

步驟1.2：根據測井資料繪制測井曲線，并通過測井曲線特征、巖屑特征以及試油試氣反復論證后，形成研究區某一油氣儲集層特有的曲線特征以及相對于其他地層曲線特征相對應的次序和位置關系，在研究區內其它井的全井段中選擇與該井發現含油氣層的相同的曲線特征和位置關系，以此確定含油氣目的層，也就是需要研究的目的層；

步驟1.3：根據獲得的測井資料繪制含有巖心歸位的目的層柵狀圖，通過目的層柵狀圖統計各井在研究區目的層段間同一連續范圍都有取芯資料的總井數w，并統計出在w口井中目的層段間同一連續范圍取芯資料具有陡傾角裂縫特征的總井數n。

其中步驟2具體為，根據步驟1獲得的各井在目的層段間同一連續范圍都有取芯資料的總井數w，在w口井中目的層段間同一連續范圍取芯資料具有陡傾角裂縫特征的總井數n，計算研究區單井在該目的層段通過取芯發現陡傾角裂縫概率φ：

φ＝n/w·100％(1)

其中步驟3具體為：

步驟3.1：通過剖面或者成像測井資料測量兩個方向裂縫面的傾角即第一方向裂縫面傾角θ1和第二方向裂縫面傾角θ2；

步驟3.2：測量同一連續井段厚度h；

步驟3.3：測量兩個方向的裂縫的夾角δ；

步驟3.4：根據剪節理縫的特點，同一區域同一應力作用形成的節理縫產狀基本一致，故依據研究區研究層位裂縫的產狀，包括傾角θ1和θ2、兩組裂縫走向以及兩組裂縫的夾角δ，建立研究區裂縫發育模型，通常為“x”型節理系。

其中步驟4具體為：

步驟4.1：將步驟3建立的裂縫發育模型投影到水平面，并在研究層位對應的露頭剖面取最小內部不含裂縫單元，計算兩個方向的裂縫間距比值ε的值為：

ε＝ls1/ls2＝[(sinδ·lc1)/(sinδ·lc2)](2)

(2)式中，lc1為第一方向相鄰兩裂縫沿相對裂縫面的距離測量值；lc2為第二方向相鄰兩裂縫沿相對裂縫面的距離測量值；ls1為第一方向相鄰兩裂縫間距值；ls2為第二方向相鄰兩裂縫間距值；

步驟4.2：根據步驟4.1取得的裂縫發育模型水平面投影的最小單元可知，兩個方向的裂縫間距比值ε趨近于1或0與無窮大時，對應求得的裂縫間距值屬于同一個數量級，且兩個方向的裂縫間距比值ε趨近于1或0與無窮大求得的對應裂縫間距值比值趨近于0.5，故當部分區域采集的lc1和lc2數量較少時，ε值的確定無需做精算處理，直接由采集的數據lc1和lc2計算得出的ε與區域內對應兩個方向裂縫間距平均值比值相等，由此確定關于ε的等式為：

ε＝ls1/ls2＝[(sinδ·lp1)/(sinδ·lp2)](3)

(3)式中，lp1為第一方向相鄰兩裂縫沿相對裂縫面的距離平均值；lp2為第二方向相鄰兩裂縫沿相對裂縫面的距離平均值。

其中步驟5具體為，根據步驟3和4建立的裂縫發育模型和所選取的裂縫發育模型投影到水平面選取的最小單元，計算裂縫帶寬度為：

第一方向裂縫帶寬度a1＝b+h·cotθ1(4)

第二方向裂縫帶寬度a2＝b+h·cotθ2(5)

(4)式和(5)式中，θ1為第一方向裂縫面的傾角；θ2為第二方向裂縫面的傾角；b為取芯筒內徑，等于巖芯直徑；h·cotθ1為第一方向裂縫面在水平面的投影寬度；h·cotθ2為第二方向裂縫面在水平面的投影寬度。

其中步驟6具體為，根據步驟3和4建立的裂縫發育模型和所選取的裂縫發育模型投影到水平面選取的最小單元，確定投影平面裂縫帶面積占有率β：

β＝[1-(sinδ·lp1-a1)·(ε·lp1-arcsinδ·a2)/(sinδ·ε·lp1²)]·100％(6)

(6)式中ε值已由(2)式得出。

其中步驟7具體為，根據單井在該井段通過取芯發現陡傾角裂縫概率φ與裂縫帶面積占有率值β相等構建等式：

φ＝β(7)

將(1)式和(6)式代入(7)式中得：

n/w·100％＝[1-(sinδ·lp1-a1)·(ε·lp1-arcsinδ·a2)/(sinδ·ε·lp1²)]·100％

(8)

由(8)式求出lp1的值，并將lp1的值代入(3)式中求出lp2的值。

其中步驟8具體為，將根據(8)式得出的lp1的值和lp2的值分別代入(3)式轉化得出兩個方向相鄰兩裂縫間距值：

ls1＝sinδ·lp1(9)

ls2＝sinδ·lp2(10)。

其中步驟9具體為，分別計算兩個方向的裂縫線密度的計算式為：

第一方向裂縫的線密度λ1＝1/ls1(11)

第二方向裂縫的線密度λ2＝1/ls2(12)

(11)式和(12)式中，ls1的值和ls2的值已由(9)式和(10)式求出。

本發明的有益效果是，本發明一種計算油田儲層陡傾角剪切裂縫線密度的方法,簡單清晰，方便應用。且誤差較小可信度高，有效利用了在巖性油藏前期勘探過程中的探井針對目的層的取芯資料，通過剖面、成像測井等測量所得局部裂縫資料，根據剪節理縫具有發育產狀基本一致且間距大致相當的特征，建立研究區裂縫發育模型，依據單井在該井段通過取芯發現陡傾角裂縫概率φ與裂縫帶面積占有率值β相等，通過相關計算從宏觀上得出了裂縫的線密度，從而展示了該區域裂縫的發育規模，進而提前改變研究人員對裂縫影響油藏程度的認識，縮短勘探時間，降低勘探投入。

附圖說明

圖1是研究區裂縫面在巖層內部投影的示意圖；

圖2是裂縫發育模型投影到水平面的示意圖；

圖3是裂縫發育模型投影到水平面的最小單元示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明。

本發明一種計算油田儲層陡傾角剪切裂縫線密度的方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1：確定需要研究的目的層，并統計目的層段間同一連續范圍都有取芯資料的總井數和此總井數中目的層段間同一連續范圍取芯資料具有陡傾角裂縫特征的總井數

步驟1.1：收集研究區探井的取芯資料和測井資料；

步驟1.3：:根據測井資料繪制含有巖心歸位的目的層柵狀圖，通過目的層柵狀圖統計各井在研究區目的層段間同一連續范圍都有取芯資料的總井數w，并統計出在w口井中目的層段間同一連續范圍取芯資料具有陡傾角裂縫特征的總井數n。

步驟2：：計算研究區單井在目的層段通過取芯發現陡傾角裂縫概率

根據步驟1獲得的各井在油層段間同一連續范圍都有取芯資料的總井數w，及在w口井中目的層段間同一連續范圍取芯資料具有陡傾角裂縫特征的總井數n，計算研究區單井在該井段通過取芯發現陡傾角裂縫概率φ：

φ＝n/w·100％(1)

步驟3：建立裂縫發育模型

圖1所示為研究區裂縫面在巖層內部投影的示意圖，斜線陰影部分為裂縫面，測量兩個方向裂縫面的傾角即第一方向裂縫面傾角θ1和第二方向裂縫面傾角θ2，測量同一連續井段厚度h，并測量兩個方向的裂縫的夾角δ，根據剪節理縫的特點，同一區域同一應力作用形成的節理縫產狀基本一致，故依據研究區研究層位裂縫的產狀，包括傾角θ1和θ2、走向以及兩組裂縫夾角δ，建立研究區裂縫發育模型，通常為“x”型節理系。

圖2所示為裂縫發育模型投影到水平面的示意圖，圖3所示為裂縫發育模型投影到水平面的最小單元示意圖，圖中除橫線陰影外的部分為裂縫帶，裂縫帶是指在某一個特定的發育有陡傾角剪節理縫的區域的特定層位，在該區域內任意點下鉆，用內徑統一的取芯筒在特定層位取芯能得到含有陡傾角裂縫的巖芯的一個特定區域，圖中斜線陰影部分為裂縫水平投影，最小單元上有兩個方向的裂縫水平投影，分別為第一方向裂縫水平投影和第二方向裂縫水平投影，圖中單個白色部分區域寬度為巖芯半徑。

步驟4：通過測量計算兩個方向裂縫間距比值，并確定其計算式

計算兩個方向的裂縫間距比值ε的值為：

ε＝ls2/ls1＝[sinδ·lc2]/[sinδ·lc1](2)

其中lc1為第一方向相鄰兩裂縫沿相對裂縫面的距離測量值，lc2為第二方向相鄰兩裂縫沿相對裂縫面的距離測量值，ls1為第一方向相鄰兩裂縫間距值，ls2為第二方向相鄰兩裂縫間距值。

由于兩個方向的裂縫間距比值ε趨近于1或0與無窮大時，對應求得的裂縫間距值屬于同一個數量級，且兩個方向的裂縫間距比值ε趨近于1或0與無窮大求得的對應裂縫間距值比值趨近于0.5，所以最終求得的裂縫面密度基本相等，故當部分區域采集的lc1和lc2數量較少時，ε值的確定無需做精算處理，直接由采集的數據lc1和lc2計算得出的ε與區域內對應兩個方向裂縫間距平均值比值相等，并確定關于ε的等式為：

ε＝ls1/ls2＝[(sinδ·lp1)/(sinδ·lp2)](3)

其中，lp1為第一方向相鄰兩裂縫沿相對裂縫面的距離平均值，lp2為第二方向相鄰兩裂縫沿相對裂縫面的距離平均值。

步驟5：計算兩個方向裂縫帶寬度

圖3所示為裂縫發育模型投影到水平面的最小單元示意圖，圖中裂縫帶寬度由三部分組成：巖芯直徑(等于取芯筒內徑b)，裂縫面在水平面的投影寬度＝h·cotθ1＝h·cotθ2，和裂縫寬度(裂縫寬度大部分通常遠小于以上兩部分，取值為0)，所以：

第一方向裂縫帶寬度a1＝b+h·cotθ1(4)

第二方向裂縫帶寬度a2＝b+h·cotθ2(5)

其中θ1為第一方向裂縫面的傾角，θ2為第二方向裂縫面的傾角。

步驟6：確定投影平面裂縫帶面積占有率

根據圖3所示，確定投影平面“裂縫”帶面積占有率β：

β＝[1-(sinδ·lp1-a1)·(ε·lp1-arcsinδ·a2)/(sinδ·ε·lp1²)]·100％(6)

其中ε值已由(2)式得出。

步驟7：計算第一方向相鄰兩裂縫沿相對裂縫面的距離平均值和第二方向相鄰兩裂縫沿相對裂縫面的距離平均值

由概率統計學知識，單個事件的發生概率與該類事件占總事件的概率相等，推出單井在該井段通過取芯發現陡傾角裂縫概率φ與“裂縫”帶面積占有率值β相等，即

φ＝β(7)

將(1)式和(6)式代入(7)式中得：

n/w·100％＝[1-(sinδ·lp1-a1)·(ε·lp1-arcsinδ·a2)/(sinδ·ε·lp1²)]·100％

(8)

由(8)式求出lp1的值，并將lp1的值代入(3)式中求出lp2的值。

步驟8：計算第一方向相鄰兩裂縫間距值和第二方向相鄰兩裂縫間距值

將lp1的值和lp2的值代入(12)式轉化得出：

ls1＝sinδ·lp1(9)

ls2＝sinδ·lp2(10)

步驟9：計算兩個方向的裂縫分別對應的線密度

由求出的ls1和ls2計算兩個方向的裂縫分別對應的線密度，

第一方向裂縫的線密度λ1＝1/ls1(11)

第二方向裂縫的線密度λ2＝1/ls2(12)

通過上述研究油田儲層陡傾角裂縫線密度的方法，有效利用了在巖性油藏前期勘探過程中的探井針對目的層的取芯資料，建立研究區裂縫發育模型，依據單井在該層段通過取芯發現陡傾角裂縫概率φ與裂縫帶面積占有率值β相等，通過相關計算從宏觀上得出了裂縫的線密度，從而展示了該區域裂縫的發育規模，進而提前改變研究人員對油藏的認識，縮短勘探時間，降低勘探投入，同時也為后續裂縫特征的更精細化研究提供一種新的方法。

實施例

研究渭北高原的旬邑探區陡傾角裂縫線密度

步驟1.1：收集渭北高原的旬邑縣的中北部200余平方公里范圍內探井的探井巖芯、測井資料；

步驟1.2：根據獲得的探井巖芯、測井資料在研究區南部尋找到本次需要研究的目的層層位長81層對應的野外露頭剖面三水河長81層剖面；

步驟1.3：統計出在研究區內該需要研究的目的層存在取芯資料的總井數w＝53，同時統計出其中具備陡傾角特征裂縫的巖芯的井數n＝20。

步驟2：計算研究區單井在該井段通過取芯發現陡傾角裂縫概率

將步驟1統計出的在研究區內在該井段存在取芯資料的總井數w＝53，和具備陡傾角特征裂縫的巖芯的井數n＝20，代入研究區單井在該井段通過取芯發現陡傾角裂縫概率φ＝n/w·100％中，得出：

φ＝20/53×100％＝37.74％

步驟3：建立裂縫發育模型

步驟3.1：測量兩個裂縫面的傾角分別為θ1＝θ2＝86°；

步驟3.2：測量井段厚度h＝8m；

步驟3.3：測量兩個方向的裂縫的夾角為90°；