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一种基于参数优选的地质甜点定量评价方法

阅读：458发布：2020-08-01

专利汇可以提供一种基于参数优选的地质甜点定量评价方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种基于参数优选的地质甜点定量评价方法，所述方法包括：利用地质甜点参数与产气量之间的相关性来确定主要地质甜点参数；确定每个所述主要地质甜点参数的权重；基于所述主要地质甜点参数的权重计算页岩地层用权重表示的地质甜点系数；根据所述地质甜点系数定量评价所述页岩地层的地质甜点。本发明的方法运优选了主要的地质甜点参数，用独立性权系数法确定了页岩地层主要地质甜点参数的权重；根据本发明的方法所获取到的地质甜点评价结果可以有效的辅助进行工程开发决策，从而大大提高页岩气开发效率、降低开发成本。，下面是一种基于参数优选的地质甜点定量评价方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于参数优选的地质甜点定量评价方法，其特征在于，所述方法包括：
利用地质甜点参数与产气量之间的相关性来确定主要地质甜点参数；
确定每个所述主要地质甜点参数的权重；
基于所述主要地质甜点参数的权重计算页岩地层用权重表示的地质甜点系数；
根据所述地质甜点系数定量评价所述页岩地层的地质甜点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用地质甜点参数与产气量之间的相关性来确定主要地质甜点参数，包括：
收集测井解释的地质甜点参数；
获取产气量，其中，所述产气量为页岩地层试气生产的无阻流量；
计算各个所述地质甜点参数与所述无阻流量之间的相关系数；
根据所述相关系数的大小从所述地质甜点参数中优选所述主要地质甜点参数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，计算各个所述地质甜点参数与所述无阻流量间的相关系数，其中，采用相关系数法计算各个所述地质甜点参数与所述无阻流量之间的相关系数。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取每个所述主要地质甜点参数的权重，其中，基于独立性权系数法计算获取所述权重。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于独立性权系数法计算获取所述权重，包括：
计算各个所述主要地质甜点参数与所述无阻流量之间的相关系数；
计算每个所述主要地质甜点参数与其他主要地质甜点参数之间的复相关系数；
计算所述主要地质甜点参数的综合系数，其中：综合系数＝相关系数/复相关系数；
根据所述综合系数计算所述权重。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述综合系数计算所述权重，其中，对所述综合系数进行归一化处理以计算获取所述权重。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对所述综合系数进行归一化处理为：
其中，Wi为权重系数，Ri为相关系数，CRi为复相关系数，i和n为正整数，n表示主要地质甜点参数的个数。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，基于所述主要地质甜点参数的权重计算页岩地层用权重表示的地质甜点系数，包括：
对所述主要地质甜点参数进行归一化处理，
其中，Xi为主要地质甜点参数，X′i为主要地质甜点参数的归一化结果，Xmax、Xmin分别为主要地质甜点参数数值区间的最大、最小值；
计算所述地质甜点系数，
其中，XG为所述地质甜点系数。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述地质甜点系数定量评价所述页岩地层的地质甜点，其中，所述地质甜点系数的数值越大，所述地质甜点越优。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于：
所述地质甜点参数包括泥质含量、硅质含量、钙质含量、有机质含量、干酪根含量、孔隙度、含气饱和度、孔隙压力和压裂后实际气产量；
所述主要地质甜点参数包括有机碳含量、干酪根体积、含气孔隙度、含水饱和度和孔隙压力。

说明书全文

一种基于参数优选的地质甜点定量评价方法

技术领域

[0001] 本发明涉及地质勘探领域，具体涉及一种基于参数优选的地质甜点定量评价方法。

背景技术

[0002] 在地质勘探领域中，页岩地层中“甜点”是页岩地层具有较好的储层地质品质和可压裂工程改造特点。页岩地层“甜点”对页岩地层开发非常重要，找到“甜点”有利于降低页岩勘探开发成本、提高含气页岩地层产能。

[0003] 在现有技术中，存在多种针对页岩地层的甜点评价分析方法。其通常的做法是利用地质统计的方法来描述“甜点”：页岩地层脆性矿物含量、孔隙度、热成熟度、有机质含量、净厚度、埋藏深度、气体含量和含水饱和度等参数，但这些参数并没有区分地质甜点参数和工程甜点参数，以及每个参数的权重。这就导致按照现有方法评价分析出的页岩地层的甜点并不能很好地反映实际情况，尤其的，无法在地质以及工程方向上进行细致划分。

发明内容

[0004] 本发明提供了一种基于参数优选的地质甜点定量评价方法，所述方法包括：

[0005] 利用地质甜点参数与产气量之间的相关性来确定主要地质甜点参数；

[0006] 确定每个所述主要地质甜点参数的权重；

[0007] 基于所述主要地质甜点参数的权重计算页岩地层用权重表示的地质甜点系数；

[0008] 根据所述地质甜点系数定量评价所述页岩地层的地质甜点。

[0009] 在一实施例中，利用地质甜点参数与产气量之间的相关性来确定主要地质甜点参数，包括：

[0010] 收集测井解释的地质甜点参数；

[0011] 获取产气量，其中，所述产气量为页岩地层试气生产的无阻流量；

[0012] 计算各个所述地质甜点参数与所述无阻流量之间的相关系数；

[0013] 根据所述相关系数的大小从所述地质甜点参数中优选所述主要地质甜点参数。

[0014] 在一实施例中，计算各个所述地质甜点参数与所述无阻流量之间的相关系数，其中，采用相关系数法计算各个所述地质甜点参数与所述无阻流量之间的相关系数。

[0015] 在一实施例中，获取每个所述主要地质甜点参数的权重，其中，基于独立性权系数法计算获取所述权重。

[0016] 在一实施例中，基于独立性权系数法计算获取所述权重，包括：

[0017] 计算各个所述主要地质甜点参数与所述无阻流量之间的相关系数；

[0018] 计算每个所述主要地质甜点参数与其他主要地质甜点参数之间的复相关系数；

[0019] 计算所述主要地质甜点参数的综合系数，其中：综合系数＝相关系数/复相关系数；

[0020] 根据所述综合系数计算所述权重。

[0021] 在一实施例中，根据所述综合系数计算所述权重，其中，对所述综合系数进行归一化处理以计算获取所述权重。

[0022] 在一实施例中，对所述综合系数进行归一化处理为：

[0023]

[0024] 其中，Wi为权重系数，Ri为相关系数，CRi为复相关系数，i和n为正整数，n表示主要地质甜点参数的个数。

[0025] 在一实施例中，基于所述主要地质甜点参数的权重计算页岩地层用权重表示的地质甜点系数，包括：

[0026] 对所述主要地质甜点参数进行归一化处理，

[0027]

[0028] 其中，Xi为主要地质甜点参数，Xi'为主要地质甜点参数的归一化结果，Xmax、Xmin分别为主要地质甜点参数数值区间的最大、最小值；

[0029] 计算所述地质甜点系数，

[0030]

[0031] 其中，XG为所述地质甜点系数。

[0032] 在一实施例中，根据所述地质甜点系数定量评价所述页岩地层的地质甜点，其中，所述地质甜点系数的数值越大，所述地质甜点越优。

[0033] 在一实施例中：

[0034] 所述地质甜点参数包括泥质含量、硅质含量、钙质含量、有机质含量、干酪根含量、孔隙度、含气饱和度、孔隙压力和压裂后实际气产量；

[0035] 所述主要地质甜点参数包括有机碳含量、干酪根体积、含气孔隙度、含水饱和度和孔隙压力。

[0036] 综上，本发明的方法运优选了主要的地质甜点参数，用独立性权系数法确定了页岩地层主要地质甜点参数的权重；根据本发明的方法所获取到的地质甜点评价结果可以有效的辅助进行工程开发决策，从而大大提高页岩气开发效率、降低开发成本。

[0037] 本发明的其它特征或优点将在随后的说明书中阐述。并且，本发明的部分特征或优点将通过说明书而变得显而易见，或者通过实施本发明而被了解。本发明的目的和部分优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的步骤来实现或获得。

附图说明

[0038] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

[0039] 图1根据本发明一实施例的方法的流程图；

[0040] 图2根据本发明一实施例的单一地质甜点参数与产气量关系图；

[0041] 图3根据本发明一实施例的地质甜点系数计算结果与产气量关系图。

具体实施方式

[0042] 以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此本发明的实施人员可以充分理解本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程并依据上述实现过程具体实施本发明。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

[0043] 在地质勘探领域中，页岩地层中“甜点”是页岩地层具有较好的储层地质品质和可压裂工程改造特点。页岩地层“甜点”对页岩地层开发非常重要，找到“甜点”有利于降低页岩勘探开发成本、提高含气页岩地层产能。

[0044] 在现有技术中，存在多种针对页岩地层的甜点评价分析方法。其通常的做法是利用地质统计的方法来描述“甜点”：页岩地层脆性矿物含量、孔隙度、热成熟度、有机质含量、净厚度、埋藏深度、气体含量和含水饱和度等参数，但这些参数并没有区分地质甜点参数和工程甜点参数，以及每个参数的权重。这就导致按照现有方法评价分析出的页岩地层的甜点并不能很好地反映实际情况。

[0045] 针对上述问题，本发明提出了一种针对页岩地层的地质甜点定量评价方法。

[0046] 地质甜点参数包括泥质含量、硅质含量、钙质含量、有机质含量、干酪根含量、热成熟度、孔隙度、含水饱和度、孔隙压力和总气含量等参数。这些地质甜点参数之间既相互关联，也相互独立。

[0047] 在实际应用中，上述参数对于地质甜点的状况影响程度是不同的，如果采用同一标准，一视同仁的对所有参数进行评价并以该评价结果来进行地质甜点的评价分析，势必不能获取符合实际情况的分析结果。

[0048] 因此，在本发明一实施例中，首先从众多的地质甜点参数中优选出多个对地质甜点状况影响最为显著的几个主要地质甜点参数；然后在进一步的根据不同的主要地质甜点参数对地质甜点状况的影响大小划分权重(具体的，对于页岩地层地质甜点参数来说，影响大的参数就应该赋予大的权重，影响小的参数给予小的权重)；最后根据主要地质甜点参数对地质甜点进行评价并将权重因素引入该分析评价中。这样，就可以获取到可以反映实际情况的评价结果。

[0049] 在实际应用中，地质甜点可以反映在相同的压裂规模下产气量数值，地质甜点越好，页岩地层产气量越高；反之，地质甜点越差，页岩地层产气量越低。并且，各个地质甜点参数对对页岩地层含气量的影响不一样。

[0050] 因此，在一实施例中，采用产气量作为优选主要地质甜点参数以及附加响应权重的标杆。即通过这些参数之间及产气量之间的关系有效地确定这些参数对含气量的贡献，优选出主要甜点参数，并给出其权重。相较于现有技术，本发明的方法，更有利于准确评价页岩地层的地质甜点。

[0051] 进一步的，在一实施例中，地质甜点参数包括泥质含量、硅质含量、钙质含量、有机质含量、干酪根含量、孔隙度、含气饱和度、孔隙压力和压裂后实际气产量；主要地质甜点参数包括有机碳含量、干酪根体积、含气孔隙度、含水饱和度和孔隙压力。

[0052] 接下来基于附图详细描述根据本发明实施例的方法的详细流程，附图的流程图中示出的步骤可以在包含诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。虽然在流程图中示出了各步骤的逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

[0053] 如图1所示，在一实施例中，首先利用地质甜点参数与产气量之间的相关性来确定主要地质甜点参数(步骤S110)；然后确定每个主要地质甜点参数的权重(步骤S120)；接下来基于主要地质甜点参数的权重计算页岩地层用权重表示的地质甜点系数(步骤S130)；最后根据地质甜点系数定量评价页岩地层的地质甜点(步骤S140)。

[0054] 具体的，在一实施例中，在步骤S110中，首先收集测井解释的地质甜点参数；然后(或同时)获取产气量；接着计算各个地质甜点参数与无阻流量之间的相关系数；最后根据相关系数的大小从地质甜点参数中优选主要地质甜点参数。

[0055] 具体的，在一实施例中，此处的产气量为页岩地层试气生产的无阻流量。在本发明其它实施例中，在步骤S110中也可以采用其他种类的产气量参数。

[0056] 进一步的，在一实施例中，采用相关系数法计算各个地质甜点参数与无阻流量(产气量)之间的相关系数。具体的，相关系数法是根据各指标与输出指标之间的共线性强弱来确定指标的重要性和作用。设有指标项X(X1，X2，…,Xn)，若指标Xi与输出指标Y的相关系数越大，则说明Xi与输出指标Y之间的共线性关系越强，因此输出指标受该指标的影响也就应该越大。相关系数为：

[0057]

[0058] 其中，COV(X，Y)为X，Y的协方差，D(X)为X的方差，D(Y)为Y的方差。

[0059] 计算出每个地质甜点参数与无阻流量(产气量)之间的相关系数后，对每个相关系数进行排序，按照从大到小的顺序优选出主要地质甜点参数。

[0060] 进一步的，在一实施例中，利用测井解释和优选出的地质甜点参数，分析这些参数与实际压裂后产量之间的关系。通过研究地质甜点参数与产气量之间的单因素回归关系，如图2所示(横坐标为产气量，纵坐标由上到下分别为有机质含量、孔隙度、干酪根含量、含气饱和度、孔隙压力)，图中地质甜点参数与产气量之间呈现指数关系，即地质甜点参数越大，通常产气量越大，但是单个参数与产气量之间精度较差。从图2中看出，有机质参数指数回归产气量之间的相关性(指数回归方程的相关系数平方R2)最大、达到0.5655，其次是干酪根和孔隙度，相关性R2为0.4183和0.373，最小的是含气饱和度和孔隙压力，他们的相关2
性R分别是0.1361和0.1787，说明用单一参数不能很好地表征地层的含气量和地质甜点。
这就佐证了相较于现有技术，根据本发明的方法优选多个主要地质甜点参数可以更好的反应地质甜点的实际情况。并且，相对于单因素表征页岩地层地质甜点，根据本发明的方法用权重系数法计算的地质甜点精度大幅度提高。

[0061] 进一步的，在一实施例中，在步骤S120中基于独立性权系数法计算获取各个参数的权重。独立性权系数法是根据各指标与其他指标之间的共线性强弱来确定指标权重的。设有指标项X(X1,X2,…,Xm)，若指标Xk与其他指标的复相关系数越大，则说明Xk与其他指标之间的共线性关系越强，越容易由其他指标的线性组合表示，重复信息越多，因此该指标的权重也就应该越小。

[0062] 即若指标Xk与其他指标的复相关系数CR越大，该指标的权重越小。其中复相关系数为：

[0063]

[0064] 其中，X为指标值；为其平均值；为X的期望。

[0065] 因此，在一实施例中，首先计算各个主要地质甜点参数与产气量之间的相关系数；并计算每个主要地质甜点参数与其他主要地质甜点参数之间的复相关系数；接着结合复相关系数法计算主要地质甜点参数的综合系数，其中：综合系数＝相关系数/复相关系数，即综合系数为Ri/CRi；最后根据综合系数计算权重。

[0066] 在获取到主要地质甜点参数的综合系数后，再计算各个主要地质甜点参数的相对重要性系数，即权重。进一步的，在一实施例中，对综合系数进行归一化处理以计算获取权重。

[0067] 具体的，在一实施例中，对综合系数进行归一化处理为：

[0068]

[0069] 其中，Wi为权重系数，Ri为相关系数，CRi为复相关系数，i和n为正整数，n表示主要地质甜点参数的个数。

[0070] 进一步的，在一实施例中，基于上述计算过程计算出的主要地质甜点参数的权重计算页岩地层用权重表示的地质甜点系数。考虑到地质甜点参数数值区间不一致，因此为了统一和方便研究，在计算地质甜点系数前还需要对地质甜点参数进行归一化处理。

[0071] 具体的，在一实施例中，基于主要地质甜点参数的权重计算页岩地层用权重表示的地质甜点系数的过程包括：

[0072] 对主要地质甜点参数进行归一化处理，

[0073]

[0074] 其中，Xi为主要地质甜点参数，Xi'为主要地质甜点参数的归一化结果，Xmax、Xmin分别为主要地质甜点参数数值区间的最大、最小值；

[0075] 计算地质甜点系数，

[0076]

[0077] 其中，XG为地质甜点系数。

[0078] 综上，在一具体应用实例中，评价地质甜点过程如下：

[0079] (a)收集测井解释的地质甜点参数；

[0080] (b)收集页岩地层试气生产的无阻流量；

[0081] (c)根据(a)和(b)收集的数据，计算地质甜点参数与无阻流量之间的相关系数，Ri；

[0082] (d)根据相关系数大小优选主要地质甜点参数，Xi；

[0083] (e)计算每个主要地质甜点参数与其他参数的复相关系数大小，CRi；

[0084] (f)计算复相关系数的倒数1/CRi；

[0085] (g)计算(c)中的相关系数与(f)中计算的复相关系数的倒数乘积Ri/CRi；

[0086] (h)按照公式(3)对(g)计算的数值进行归一化，即得到每个参数的权重Wi；

[0087] (i)按照公式(4)对主要地质甜点参数Xi的数值进行归一化，主要地质甜点参数Xi的归一化结果Xi'；

[0088] (j)按照公式(5)计算含气页岩地层XG；

[0089] (k)判断含气页岩地层地质甜点优劣，XG数值越大，则地质甜点越好。

[0090] 进一步的，为便于理解评价结果，在一实施例中，将最终的评价结果简单划分为优劣两等，其中，XG大于0.5说明地质甜点为优，小于0.5说明地质甜点为劣。

[0091] 综上，本发明的方法运优选了主要的地质甜点参数，用独立性权系数法确定了页岩地层主要地质甜点参数的权重；根据本发明的方法所获取到的地质甜点评价结果可以有效的辅助进行工程开发决策，从而大大提高页岩气开发效率、降低开发成本。

[0092] 接下来以一具体应用实例描述本发明的方法的实施过程。在一应用场景中，根据页岩地层测井解释结果，选择泥质含量Vs、硅质含量Vq、钙质含量Vc、有机质含量TOC、干酪根含量Vker、孔隙度Φ(POR)、含气饱和度Sg、孔隙压力Pp和总气含量等参数，总含气量用压裂后实际气产量来表示。通过研究这些甜点参数与产气量之间的相关系数，发现TOC、Φ、Vker、Pf、PD对产气量影响较大，相关系数大于0.35，而Vs、Vq、Vc对产气量的影响不大，相关系数小于0.15(如表1所示)。

[0093]

[0094] 表1

[0095] 通过对页岩地层地质甜点参数的分析，优选出有机碳含量、干酪根体积、含气孔隙度、含水饱和度和孔隙压力五个参数为页岩地层地质甜点的主要影响参数，并且其对产气量的影响大小为：Pf>TOC>Φ>Sg>Vker。

[0096] 然后利用相关系数法优选出的地质甜点参数，结合复相关系数法得出个参数的综合系数Ri/CRi。进一步得出页岩地层主要甜点参数的权重(如表2所示)。

[0097]参数 TOC(％) POR(％) Vker(％) Sg(％) Pf(g/cm3)
排序 2 3 5 4 1
1/CRi 0.703 0.633 0.545 0.317 0.319
综合系数 0.393 0.264 0.194 0.127 0.182
归一化 0.339 0.228 0.167 0.110 0.157

[0098] 表2

[0099] 通过计算表1和表2中的地质甜点系数，与页岩地层的实际产气量比较，如图3中所示(横坐标为产气量，纵坐标为地质甜点系数，R2为相关系数的平方)。图中页岩地层地质甜点系数越高，实际开采产气量越高，地质甜点越低产气量越小，产气量与地质甜点系数之间呈指数关系，他们之间的相关性(R2)达到0.76，略小于用雷达面积模型计算的地质甜点，同样评价出这些井的地质甜点较好，并且远好于单一参数的评价结果。

[0100] 虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。本发明所述的方法还可有其他多种实施例。在不背离本发明实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

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