[发明专利]一种煤层气储层可压裂性的测井定量评价方法

摘要

一种煤层气储层可压裂性的测井定量评价方法，本发明利用测井资料确定煤岩脆性指数、煤层水平主应力差异系数、煤层及其顶底板间的最小主应力差，并以此三个评价指标来对煤层气储层的可压裂性进行评价，在提高煤层气储层可压裂性测井定量评价精度的同时，为煤层气储层压裂层位优选提供测井技术支持，具有方法简单、实用的特点。

主权项

一种煤层气储层可压裂性的测井定量评价方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：煤岩脆性指数确定：采用式(1)～式(3)确定煤岩的脆性指数：$I_{\mathrm{BE}}=100\×\frac{E-E_{\min }}{E_{\max }-E_{\min }}---\left(1\right)$$I_{\mathrm{B\μ}}=100\×\frac{\mathrm{\μ}\×{\mathrm{\μ}}_{\max }}{{\mathrm{\μ}}_{\min }-{\mathrm{\μ}}_{\max }}---\left(2\right)$$I_B=\frac{I_{\mathrm{BE}}+I_{\mathrm{B\μ}}}{2}---\left(3\right)$其中，$\mathrm{\μ}=\frac{0.5{\mathrm{\Δt}}_s^2-{\mathrm{\Δt}}^2}{{\mathrm{\Δt}}_s^2-{\mathrm{\Δt}}^2},E=\frac{{\mathrm{\ρ}}_b}{{\mathrm{\Δt}}_s^2}\·\frac{{3\mathrm{\Δt}}_s^2-{4\mathrm{\Δt}}^2}{{\mathrm{\Δt}}_s^2-{\mathrm{\Δt}}^2}$式中：I_BE、I_Bμ分别为杨氏模量和泊松比法计算的脆性指数，％；I_B为煤层的脆性指数，％；E、E_max、E_min分别为煤层的杨氏模量、最大杨氏模量和最小杨氏模量比，10⁴MPa；μ、μ_max、μ_min分别为煤层的泊松比、最大泊松比和最小泊松比，无量纲；ρ_b为体积密度，g/cm³；Δt、Δt_s分别为煤层的纵、横波时差，μs/ft；步骤二：煤层水平主应力差异系数确定：采用式(4)确定水平主应力差异系数：$K_h=\frac{{\mathrm{\σ}}_1-{\mathrm{\σ}}_2}{{\mathrm{\σ}}_2}---\left(4\right)$其中，${\mathrm{\σ}}_1=\frac{\mathrm{\μ}}{1-\mathrm{\μ}}({\mathrm{\σ}}_v-{\mathrm{\αP}}_p)+{\mathrm{\β}}_1({\mathrm{\σ}}_v-{\mathrm{\αP}}_p)+{\mathrm{\αP}}_p$${\mathrm{\σ}}_2=\frac{\mathrm{\μ}}{1-\mathrm{\μ}}({\mathrm{\ρ}}_v-{\mathrm{\αP}}_p)+{\mathrm{\β}}_2({\mathrm{\σ}}_v-{\mathrm{\αP}}_p)+{\mathrm{\αP}}_p$${\mathrm{\σ}}_v=0.00980665\×({\mathrm{\ρ}}_o\×H_o+\underset{H_0}{\overset{H}{\∫}}{\mathrm{\ρ}}_b\mathrm{dH})$$P_p={\mathrm{\σ}}_v-145.31\×{\left(\frac{\frac{1}{{\mathrm{\Δt}}_{\mathrm{ma}}}-\frac{1}{\mathrm{\Δt}}}{A}\right)}^{\frac{1}{B}}$式中：K_h为水平主应力差异系数，无因次；σ₁为最大水平主应力，MPa；σ₂为最小水平主应力，MPa；σ_v为垂向地应力，MPa；α为Biot系数，无量纲；P_p为地层孔隙压力，MPa；β₁为最大水平地应力方向的构造应力系数，无量纲；β₂为最小水平地应力方向的构造应力系数，无量纲；ρ_o为没有测井密度深度段的地层平均密度值，g/cm³；H_o为密度测井的起始深度，m；H为计算点的深度，m；Δt_ma为煤岩骨架的声波时差，μs/ft；A、B为地区系数，无量纲；其他参数物理意义同上；步骤三：煤层及其顶底板间的最小水平主应力差确定：利用测井资料，在确定煤层及其顶底板地应力的基础上，采用式(5)确定煤层及其顶底板间的最小水平主应力差：Δσ＝σ_s‑σ_c                          (5)其中，${\mathrm{\σ}}_s,{\mathrm{\σ}}_c-\frac{\mathrm{\μ}}{1-\mathrm{\μ}}({\mathrm{\σ}}_v-{\mathrm{\αP}}_p)+{\mathrm{\β}}_1({\mathrm{\σ}}_v-{\mathrm{\αP}}_p)+{\mathrm{\αP}}_p$式中：Δσ为煤层及其顶底板间的最小水平主应力差，MPa；σ_s为煤层顶底板的最小水平主应力，MPa；σ_c为煤层的最小水平主应力，MPa；其他参数物理意义同上；步骤四：可压裂性评价：依据以上步骤的结果，得出了表1所示的煤层气储层可压裂性评价等级划分标准：表1 煤层气储层可压裂性评价等级划分表由表1可知，将煤层的可压裂性评价划分为三类：Ⅰ类表示可压裂性评价好、可压裂性强；Ⅱ类表示可压裂性评价中等、具备一定的压裂性；Ⅲ类表示可压裂性评价差、难以成功压裂。