页岩气地质-工程可压度评价方法研究及应用.docx

? ? 页岩气地质 工程可压度评价方法研究及应用 ? ? 蒋廷学 路保平 左 罗 卞晓冰 1. 页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室, 北京 100029; 2. 中石化石油工程技术研究院有限公司, 北京 100029 0 前言 经20多年的技术探索,美国成功地进行了页岩气革命[1-2],2019年页岩气产量约7 198×108m3,是中国天然气总产量的4倍以上,基本上实现了“能源独立”[3]。据资料介绍,美国3 500 m以浅页岩气完全实现商业开发,埋深大于3 500 m的Eagle Ford、Haynesville、Cana Woodford区块已实现经济开发,其余4 100 m以深的深层页岩气区块未获经济开发[4-9]。 美国页岩气革命引发了全球页岩气开发热潮,2009年前后中国油气行业正式进军页岩气,经过10余年的探索,在页岩气勘探开发理论及工程技术方法等方面取得了重大技术突破[10-12],目前中国探明地质储量约1.79×1012m3，2021年产量超过200×108m3，3 500 m以浅页岩气已实现大规模商业开发,3 500 m以深及常压页岩气也取得了重要进展,中国成为第三个实现页岩气商业开发的国家。 国内外页岩气开发成功案例表明[13-15],科学的成藏规律认识、选区评价、页岩气工程技术链以及地质甜点与工程甜点的有机结合是页岩气勘探开发工作的基础;地质工程一体化是实现页岩气经济高效开发的关键。可压性是表征地质-工程一体化的核心要素,内涵包括目的储层的出气潜力评价(储层品质评价)、压裂难易程度及复杂缝网形成难易程度评价,即行业熟知的地质甜点及工程甜点评价[16-18];但由于地质甜点与工程甜点与压后产量相关性有待进一步提升,其结果只能用来进行地质分段,而不能有效指导工艺分段分簇。因此,又提出地质甜度、工程甜度及可压度评价方法,以弥补地质及工程甜点评价的不足。可压性可用于井眼轨迹的优化控制、改造层位的优选、段簇及施工工艺的精细优化,以实现页岩气井有效改造体积(Effective Stimulated Reservoir Volume,ESRV)及可采储量的最大化。 目前,国内页岩气高效开发中仍然面临诸多问题,比较普遍的是地质甜点与工程甜点匹配度不高[19-20]及可压性评价技术体系不完善问题,统计资料表明部分压裂井段裂缝复杂度较低,复杂缝网的段簇占比不到50%,相当于部分压裂段几乎不贡献产量或贡献少部分产量。因此，亟需改进与完善甜点与可压性评价技术体系,以提高其评价精度与适用性,促进页岩气高效开发。 1 甜度评价 在甜点评价的广泛应用中发现压后产气量与甜点指标的相关性并不强,无法有效指导压裂段簇的划分和优选。因此,提出了地质甜度和工程甜度的概念,可对地质甜点与工程甜点的“甜度”进行精确表征和量化,利于提高段簇位置优选的科学性和指导性。 1.1 甜度概念与定义 页岩储层甜度是指待评价区参数集合与标杆参数(最好指标)集合的贴近度。根据甜度定义甜度评价先要找到该区块最高甜度点的参数集合作为标杆(该标杆是地质或工程甜点评价中所有最利于产气的独立性参数的集合),但是在区块开发过程中一般很难找到这个标杆,因为随着页岩气井的开发,页岩储层的地质及工程参数将不断发生变化。因此,假设一个标杆值,用于甜度评价然后利用欧氏贴近度来表征水平井筒某个位置处的参数集合与上述标杆的相似度,相似度越高则越接近标杆,因此,可以沿井筒方向用这种贴近度定量评价地质甜度及工程甜度,用于科学地指导压裂分段、分簇。 1.2 地质甜度的评价 根据甜度计算参数的独立性要求,在甜点评价参数基础上,尽量全面考虑与地质甜度评价相关的参数,而且还要保证各参数之间没有关联性[10],如TOC含量与含气量只能二选一。地质甜度具体评价参数见表1。 表1 地质甜度评价参数表Tab.1 Evaluation parameters of geologic sweetnees 设A为待评价点A1、A2、A3…An-1与标杆组成的集合,设P(P1、P2、P3…Pm)为与A对应的m个特征参数的集合,按最大最小法求取由集合A到集合P的模糊矩阵R: R=[rij]n×m (1) (2) 将模糊矩阵R划分为n个次级模糊矩阵R1、R2、R3…R及,由式(3)计算各次级模糊矩阵与的贴近度,该贴近度ρ即为所求的地质甜度。 SG (3) 1.3 工程甜度的评价 工程甜度按上述地质甜度相同的方法求取,只是进一步划分为近井工程甜度与远井工程甜度。近井工程甜度是近井筒压裂难易程度及复杂裂缝形成难易程度的定量表征参数,侧重体现近井可压裂性,一般通过相关近井筒参数来计算;而远井工程甜度则是远井筒压裂难易程度的定量表征参数,一般利用施工参数来计算与评价。 1.3.1 近井工程甜度的评价计算 近井工程甜