利用综合甜点对YDN地区龙马溪组页岩储层进行可压性评价

徐春碧 肖晖 杨德普 巴悦

(重庆科技学院石油与天然气工程学院， 重庆 401331)

利用综合甜点对YDN地区龙马溪组页岩储层进行可压性评价

徐春碧 肖晖 杨德普 巴悦

(重庆科技学院石油与天然气工程学院， 重庆 401331)

依据YDN区块的开发特性，综合地质甜点和工程甜点因素，评价其含气潜力和易改造潜力，从而确定有利的压裂井段。选定TOC含量、孔隙度及岩石力学参数表征储层的含气性和压裂难易程度，利用地质甜点指数、工程甜点指数确定研究区的地质甜点段和工程甜点段，依据综合甜点指数确定有利压裂区域。该区域产量贡献率最高，压裂效果良好。

YDN地区； 地质甜点； 工程甜点； 综合甜点指数

可压性表征的是页岩储层可以进行有效改造的难易程度。目前可压性评价主要分为岩心试验法和可压性系数法。国外已有研究者在考虑页岩脆性特征的基础上建立了可压性评价模型[1-2]。国内唐颖等人在考虑页岩脆性、天然裂缝、石英含量及成岩作用影响的基础上建立了可压裂系数评价模型[3]。蒋廷学等人以压裂施工参数为基础，从油藏能量的角度提出了可压性指数计算方法[4]。王汉青等人基于地质甜点与工程甜点综合评价，建立了基于权重分配的页岩气储层可压性评价模型[5]。赵金洲等人综合页岩脆性、断裂韧性、天然弱面等因素分析，提出了新的可压性评价方法[6]。

YDN地区页岩致密，储层具有低孔、低渗的特性，物性差异较大，优选页岩气井的压裂井段是目前开发面临的首要问题。本次研究将基于地质甜点和工程甜点因素综合分析，评价该区块的含气潜力和易改造潜力，计算综合甜点指数，并确定有利的压裂井段。

1 地质甜点因素分析

地质甜点可反映页岩气储层的含气潜力，其主要参数包括有机质丰度、镜质体反射率、孔隙度、渗透率、含水饱和度等。张琴等人对YDN地区页岩气含气量的主控因素进行了分析，认为总有机碳含量(TOC含量)、孔隙度与该区块含气量的关系最为密切[7]。因此，本次研究选用TOC含量和孔隙度作为表征地质甜点的2个参数。

1.1 TOC含量

TOC含量是甄选优质页岩气储层的关键参数之一：(1) TOC含量直接决定了页岩气储层的含气量。有研究表明，TOC含量与吸附气能力成正比，而页岩基质比有机质的孔渗物性稍差，对裂缝的发育和分布有一定影响[8]。(2) TOC含量对含气页岩的密度影响巨大，进而对页岩储层的力学性质，尤其是脆性影响显著[9]。

通过YDN区块龙马溪组露头岩样分析，测得储层2 330 — 2 412 m段TOC含量，并据此绘制TOC分布图(见图1)。从图1可以看出，YDN地区龙马溪组页岩TOC含量介于1.20%～6.10%。其中，龙一11与龙一12亚段(2 380 — 2 412 m段)平均TOC含量大于3.00%；龙一11亚段(2 395 — 2 412 m 段)TOC含量普遍大于2.00%，最高可达7.5%，平均为3.40%。而龙一12段(2 355 — 2 37 5 m段)TOC含量介于0.20%～1.60%，明显变小，平均为0.80%。这些数据表明，YDN地区龙马溪组页岩储层的有机质丰度较高，在龙一11亚段(2 395 — 2 412 m段)TOC含量较高，含气性好。

1.2 孔隙度

页岩气储层非均质性极强，孔隙度和渗透率低，纳米孔隙广泛发育，结构复杂，孔径分布广，且主体孔径为介孔[10]。由于页岩气主要以吸附态和游离态的形式赋存于页岩孔隙中，因此孔隙度在一定程度上决定了页岩的含气性。

图1 TOC含量分布图

通过YDN区块龙马溪组露头岩样分析，绘制出该区块2 330 — 2 414 m层段孔隙度分布图(见图2)。可以看出，YDN区块页岩孔隙度分布介于1.70%～8.01%，其中龙一11亚段(2 395 — 2 412 m段)孔隙度分布最均匀，平均孔隙度大于5%，所以该层段的含气性相对较好。

图2 孔隙度分布图

1.3 地质甜点指数

地质甜点是一项综合指标，通过计算地质甜点指数可以找到纵向上含气量最大的层段。计算地质甜点指数[5]：

S地质=(S1，S2)(ω1，ω2)T

(1)

式中：S地质—— 地质甜点指数；

S1—— 标准化的TOC含量；

S2—— 标准化的孔隙度；

ω1—— TOC含量的权重；

ω2—— 孔隙度的权重。

各深度处的TOC含量以最小值1.20%为最低标准，以最大值6.10%为最高标准。进行标准化处理：

(2)

同理得到S2的标准化处理：

(3)

因为TOC含量与孔隙度对含气量的影响程度基本相当，所以设二者的权重均为0.5。则式(1)可表示为：

(4)

计算所得龙一11亚段(2 395 — 2 412 m段)地质甜点指数最高值为0.73。

2 工程甜点因素分析

从储层力学性质方面入手，考虑到脆性破坏对页岩压裂的影响，用杨氏模量和泊松比2个力学参数来表征工程甜点。

2.1 岩石力学分析

杨氏模量和泊松比是页岩的重要力学参数。杨氏模量反映了页岩被压裂后保持裂缝的能力，泊松比反映了页岩在压力下破裂的能力。一般情况下，杨氏模量越高、泊松比越低，则脆性越强[6]，压裂时就越容易形成复杂裂缝。

利用高温高压岩石三轴试验仪器测定杨氏模量和泊松比。由于条件限制，页岩样品均来自同一口钻井(W井)的水平段，其地层压力、温度和厚度均是固定值，这里围压取20 MPa，温度为常温。测得不同井段的杨氏模量与泊松比数据，见表1。

表1 杨氏模量与泊松比测试数据

从表1中可以看出，3 430 — 3 740 m井段的杨氏模量相对最大，且泊松比较低，因此可初步推断该井段为工程甜点段。在2 700 — 2 802 m处杨氏模量相对较小，说明该段压裂改造效果不理想的可能性最大。但其是否为工程甜点段，压裂效果如何，还要通过计算和现场试验进一步验证。

2.2 工程甜点指数

采用常规工程甜点指数计算公式[11]计算该区块的工程甜点指数：

(5)

式中：S工程—— 工程甜点指数；

Ec—— 杨氏模量， MPa；

Ecmax—— 最大杨氏模量， MPa；

Ecmin—— 最小杨氏模量， MPa；

μc—— 泊松比；

μcmax—— 最大泊松比；

μcmin—— 最小泊松比。

通过计算，发现3 430 — 3 510 m和3 610 — 3 740 m 井段的工程甜点指数接近，分别为0.75和0.69；其次是2 921 — 3 086 m井段，其工程甜点指数为0.41。

3 综合甜点指数

应用页岩气地质甜点指数和工程甜点指数，计算页岩气综合甜点指数[11]：

S综合=(S地质，S工程)(ω地质，ω工程)T

(6)

式中：S综合—— 页岩气综合甜点指数；

ω地质—— 地质甜点权重；

ω工程——工程甜点权重。

由于YDN地区尚未有准确的权重分配指标，认为两者权重均为0.5。根据以上地质甜点指数和工程甜点指数的计算结果得到综合甜点指数，绘制综合甜点指数与井深的曲线图(见图3)。

图3 储层段综合甜点指数分布图

从图中可以看出，在3 430 — 3 730 m井段综合甜点指数分布较均匀，综合甜点指数值较大。因此，通过综合甜点指数计算，得到YDN地区龙马溪组W井的综合甜点段为3 430 — 3 740 m井段，选择压裂井段时优先考虑综合甜点段。

4 现场试验

运用上述综合甜点指数模型，找到YDN地区龙马溪组W井的综合甜点区，实施重点压裂。W井水平段长达1 504.21 m，采用泵送桥塞分段压裂联作压裂工艺，共分22段实施压裂(见图4)。其中，第12 — 15段、第6 — 10段为综合甜点区，每段进行3簇射孔。

图4 W井现场分段压裂示意图

根据W井生产测试情况，地面计量产气量6×104m3d。压后现场试验结果显示，综合甜点区产气量贡献最大超过80%，其余各级产气贡献较小。W井压后试气无阻流量为15.8×104m3d，40 d后按6×104m3d配产，累计产气4 911.6×104m3。现场压裂效果良好，证实了采用综合甜点指数评价的可行性。

5 结 语

依据YDN地区的开发特点，综合考虑地质甜点和工程甜点的影响，从评价该含气潜力和易改造潜力的角度出发，寻找有利的压裂井段。

TOC含量、孔隙度与研究区含气量关系密切。通过岩样分析，得到两项指标的测试结果，运用地质甜点指数模型进行优选，确定龙一11亚段(2 395 — 2 412 m)为地质甜点段，其地质甜点指数为0.73。

取研究区W井水平段岩样，测量样品的杨氏模量和泊松比，计算出各井段的工程甜点指数，确定3 430 — 3 510 m井段和3 610 — 3 740 m井段为工程甜点段。

通过计算综合甜点指数，确定了有利压裂井段。W井生产测试资料显示，综合甜点区的产量贡献率较高。该井压后试气无阻流量为15.8×104m3d，40 d后按6×104m3d的产量配产，累计产气量为4 911.6×104m3，压裂效果良好。

[1] WANG Y, MISKIMINS J. Experimental investigations of hydraulic fracture growth complexity in slickwater fracturing treatments[J]. Environmental Science & Technology, 2010, 49(14):8777-8785.

[2] QI W, YUN X, WANG T, et al. The revolution of reservoir stimulation:an introduction of volume fracturing[J]. Natural Gas Industry, 2011, 31(4):6-7.

[3] 唐颖, 邢云, 李乐忠,等. 页岩储层可压裂性影响因素及评价方法[J]. 地学前缘, 2012, 19(5):356-363.

[4] 蒋廷学, 卞晓冰, 苏瑗,等. 页岩可压性指数评价新方法及应用[J]. 石油钻探技术, 2014, 42(5):16-20.

[5] 王汉青, 陈军斌, 张杰,等. 基于权重分配的页岩气储层可压性评价新方法[J]. 石油钻探技术, 2016, 44(3):88-94.

[6] 赵金洲, 许文俊, 李勇明,等. 页岩气储层可压性评价新方法[J]. 天然气地球科学, 2015, 26(6):1165-1172.

[7] 张琴, 刘洪林, 拜文华,等. 渝东南地区龙马溪组页岩含气量及其主控因素分析[J]. 天然气工业, 2013, 33(5):35-39.

[8] 胡昌蓬, 徐大喜. 页岩气储层评价因素研究[J]. 天然气与石油, 2012, 30(5):38-42.

[9] 刘双莲, 李浩, 张元春. TOC含量对页岩脆性指数影响分析[J]. 测井技术, 2015, 39(3):352-356.

[10] 张瑜, 闫建萍, 贾祥娟,等. 四川盆地五峰组 — 龙马溪组富有机质泥岩孔径分布及其与页岩含气性关系[J]. 天然气地球科学, 2015, 26(9):1755-1762.

[11] 蒋廷学, 卞晓冰. 页岩气储层评价新技术：甜度评价方法[J]. 石油钻探技术, 2016, 44(4):1-6.

CompressibilityEvaluationofLongmaxiShaleReservoirinYDNAreaBasedonComprehensiveDessertIndex

XUChunbiXIAOHuiYANGDepuBAYue

(School of Petroleum and Natural Gas Engineering, Chongqing University of Science and Technology, Chongqing 401331, China)

Based on the development status of YDN block and comprehensive geological and engineering dessert factors, the evaluation of the gas bearing potential and the transformation potential is carried out so as to determine the favorable fracturing wells. The research shows that the content of TOC, porosity, rock mechanics parameters of reservoir can present the ability of gas bearing and difficulty degree in fracturing. So we analyze the above factors, and take the use of geological dessert index and engineering dessert index to determine the geological dessert section and engineering dessert section. Finally, the favorable fracturing area is found on the basis of the comprehensive composite dessert index. The field test results show that the yield contribution rate is the highest in this region, and the fracturing effect is good.

YDN area; geology desserts; engineering desserts; comprehensive dessert index

2017-09-11

重庆市国土局资源和房屋管理局科技计划项目“页岩气储层复杂裂缝形成机理实验研究”(KJ-2015046)

徐春碧(1964 — )，女，重庆人，硕士，教授，研究方向为油气藏动态描述及开发、油气藏开发新工艺、高含硫气藏开发工艺、油气开采工艺安全评价及技术风险分析。

P618

A

1673-1980(2017)06-0001-04