基于地层元素的页岩气地质甜点评价方法及装置
技术领域
本发明涉及石油工程技术领域，具体地说，涉及一种基于地层元素的页岩气地质甜点评价方法及装置。
背景技术
页岩气地质甜点指的是页岩气相对富集的区域，评价参数包括孔隙度、渗透率、总有机碳、干酪根类型及含量、粘土矿物类型及含量、镜质体反射率(热成熟度)、有效厚度、游离气和吸附气含量、孔隙压力、岩石密度等。
现有技术存在的问题主要有两方面：一是评价难。这些参数的获取主要靠导眼井的岩心资料，其缺点非常明显：(1)钻井取心及分析费用较高；(2)页岩具有较强的非均质性，导眼井的资料不能准确代表水平段的品质，而水平井不取心、测井资料很少甚至不测井；(3)由于页岩是纳米级孔隙，其孔渗数据很难测准，会导致地质甜点评价结论出现偏差；(4)水平井采用油基钻井液，岩屑总有机碳等资料受影响较大，所以也不进行岩石热解录井。二是验证难，水平段的产量测试只有一个总数据，难以验证地质甜点分段评价的准确性。
因此，本发明提供了一种基于地层元素的页岩气地质甜点评价方法及装置。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种基于地层元素的页岩气地质甜点评价方法，所述方法包含以下步骤：
步骤一、确定用于评价地质甜点的关键评价参数，并提取与所述关键评价参数敏感的地层元素信息；
步骤二、基于所述地层元素信息，结合预先建立的敏感地层元素与岩心解吸总含气量之间的关系模型，得到待评价区域的岩心解吸总含气量；
步骤三、依据待评价区域的岩心解吸总含气量以及甜点评价标准对待评价区域进行地质甜点评价，得到评价结果。
根据本发明的一个实施例，所述步骤一中具体包含以下步骤：
将不同数据来源的待评价区域的地质数据进行深度匹配；
对与每种关键评价参数对应的敏感地层元素进行相关性分析，得到相关系数以及相关性；
依据相关系数，进行由高到低的排序，得到关键评价参数敏感元素列表。
根据本发明的一个实施例，数据来源包含：实验室分析数据、测井数据以及元素录井数据。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包含：得到与每种关键评价参数对应的正相关敏感地层元素以及负相关敏感地层元素。
根据本发明的一个实施例，所述步骤二中具体包含以下步骤：
选取对关键评价参数共同敏感的正相关敏感地层元素组以及负相关敏感地层元素组；
依据所述正相关敏感地层元素组以及所述负相关敏感地层元素组，计算得到第一比值和/或第二比值；
依据所述关系模型，计算得到待评价区域的岩心解吸总含气量。
根据本发明的一个实施例，通过以下公式计算得到所述第一比值和/或所述第二比值：
其中，Er表示所述第一比值，Epi表示正相关敏感地层元素含量，Enj表示负相关敏感地层元素含量，Er'表示所述第二比值。
根据本发明的一个实施例，所述关系模型包含以下公式：
其中，Cg表示所述岩心解吸总含气量，a表示第一拟合参数，b表示第二拟合参数。
根据本发明的一个实施例，所述步骤三中具体包含以下步骤：
当待评价区域的岩心解吸总含气量小于1m3/t、大于等于1m3/t且小于2m3/t、大于等于2m3/t时，待评价区域的地质甜点的等级分别为第Ⅲ类、第Ⅱ类、第Ⅰ类。
根据本发明的一个实施例，所述关键评价参数包含孔隙度、总有机碳、全烃以及岩石密度。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种基于地层元素的页岩气地质甜点评价装置，所述装置包含：
第一模块，其用于确定用于评价地质甜点的关键评价参数，并提取与所述关键评价参数敏感的地层元素信息；
第二模块，其用于基于所述地层元素信息，结合预先建立的敏感地层元素与岩心解吸总含气量之间的关系模型，得到待评价区域的岩心解吸总含气量；
第三模块，其用于依据待评价区域的岩心解吸总含气量以及甜点评价标准对待评价区域进行地质甜点评价，得到评价结果。
本发明提供的基于地层元素的页岩气地质甜点评价方法及装置，采用对地质甜点关键评价参数共同敏感的元素组合关系式，建立与岩心解吸含气量之间的关系模型，模型具有较高的相关系数，能够准确评价地质甜点(因为地质甜点的核心就是具有较高的含气量)，克服了资料缺乏、成本高、难以验证等诸多不足，能够采用成本低、应用广的元素录井资料，操作更加简单，成本更加低廉，判识更为准确。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他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结构来实现和获得。
附图说明
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：
图1显示了根据本发明的一个实施例的基于地层元素的页岩气地质甜点评价方法流程图；
图2显示了根据本发明的一个实施例的基于地层元素的页岩气地质甜点评价方法中得到关键评价参数敏感元素列表的流程图；
图3显示了根据本发明的一个实施例的基于地层元素的页岩气地质甜点评价方法中得到待评价区域的岩心解吸总含气量的流程图；
图4显示了根据本发明的一个实施例的页岩气地质甜点评价过程中的待评价区域数据点的落点图；以及
图5显示了根据本发明的一个实施例的基于地层元素的页岩气地质甜点评价装置结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明实施例作进一步地详细说明。
图1显示了根据本发明的一个实施例的基于地层元素的页岩气地质甜点评价方法流程图。
如图1所示，在步骤S101中，确定用于评价地质甜点的关键评价参数，并提取与关键评价参数敏感的地层元素信息。
在一个实施例中，可以通过如图2所示的方法得到关键评价参数敏感元素列表。如图2所示，在步骤S201中，将不同数据来源的待评价区域的地质数据进行深度匹配。
具体来说，数据来源包含：实验室分析数据、测井数据以及元素录井数据。
然后，在步骤S201中，对与每种关键评价参数对应的敏感地层元素进行相关性分析，得到相关系数R以及相关性。
具体来说，得到与每种关键评价参数对应的正相关敏感地层元素以及负相关敏感地层元素。
最后，在步骤S202中，依据相关系数，进行由高到低的排序，得到关键评价参数敏感元素列表。
如图1，在步骤S102中，基于地层元素信息，结合预先建立的敏感地层元素与岩心解吸总含气量之间的关系模型，得到待评价区域的岩心解吸总含气量。
在一个实施例中，可以通过如图3所示的方法得到待评价区域的岩心解吸总含气量。如图3所示，在步骤S301中，选取对关键评价参数共同敏感的正相关敏感地层元素组以及负相关敏感地层元素组。
具体来说，可以选取2-3种对关键评价参数共同敏感的正相关敏感地层元素和2-3种对关键评价参数共同敏感的负相关敏感地层元素。
然后，在步骤S302中，依据正相关敏感地层元素组以及负相关敏感地层元素组，计算得到第一比值和/或第二比值。
具体来说，通过以下公式计算得到第一比值和/或第二比值：
其中，Er表示第一比值，Epi表示正相关敏感地层元素含量，Enj表示负相关敏感地层元素含量，Er'表示第二比值。
最后，在步骤S303中，依据关系模型，计算得到待评价区域的岩心解吸总含气量。
具体来说，关系模型包含以下公式：
其中，Cg表示岩心解吸总含气量，a表示第一拟合参数，b表示第二拟合参数。
如图1所示，最后，在步骤S103中，依据待评价区域的岩心解吸总含气量以及甜点评价标准对待评价区域进行地质甜点评价，得到评价结果。
具体来说，当待评价区域的岩心解吸总含气量小于1m3/t、大于等于1m3/t且小于2m3/t、大于等于2m3/t时，待评价区域的地质甜点的等级分别为第Ⅲ类、第Ⅱ类、第Ⅰ类。
优选地，关键评价参数包含孔隙度、总有机碳、全烃以及岩石密度。
如图1所示的方法，克服现有技术中页岩气井尤其是页岩气水平井岩心资料及测井资料少，难以准确评价和验证地质甜点的技术难题，创新采用对孔隙度、总有机碳、全烃、岩石密度等参数共同敏感的元素组合关系式，建立与岩心解吸含气量之间的关系模型，达到准确评价地质甜点的目的，该方法能够采用成本低、应用广的元素录井技术，操作简单，评价准确。
在一个实施例中，对X井导眼井进行了连续钻井取心，实验室分析、测井、录井及现场含气量解吸资料较全。在对各项资料进行深度统一后，通过对总有机碳、全烃、孔隙度、岩石密度进行敏感元素分析(如表1)，可以看出，共同敏感的正相关元素有P、S，负相关元素K、Al。
为此建立(P+S)/(K+Al)与岩心解吸总含气量之间的关系，可以看出二者的相关系数达到0.84。根据相关的国家标准及行业标准，以<1m3/t、≥1m3/t～＜2m3/t、≥2m3/t作为地质甜点Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ类的评价标准，可以看出41个数据点中有4个不符合(如图4)，图4中，Y表示总含气量(岩心解吸总含气量)，R表示相关系数，a(第一拟合参数)取值0.0812，b(第二拟合参数)取值5.6542。符合率达到了90％以上。
表1 X井地质甜点关键评价参数敏感地层元素分析
表1中，S、K、Fe、P、Ca、Al分别表示硫元素、钾元素、铁元素、磷元素、钙元素、铝元素。+表示正相关、-表示负相关。
图5显示了根据本发明的一个实施例的基于地层元素的页岩气地质甜点评价装置结构框图。如图5所示，评价装置500包含第一模块501、第二模块502以及第三模块503。
其中，第一模块501用于确定用于评价地质甜点的关键评价参数，并提取与关键评价参数敏感的地层元素信息。
第二模块502用于基于地层元素信息，结合预先建立的敏感地层元素与岩心解吸总含气量之间的关系模型，得到待评价区域的岩心解吸总含气量。
第三模块503用于依据待评价区域的岩心解吸总含气量以及甜点评价标准对待评价区域进行地质甜点评价，得到评价结果。
综上，本发明提供的基于地层元素的页岩气地质甜点评价方法及装置，采用对地质甜点关键评价参数共同敏感的元素组合关系式，建立与岩心解吸含气量之间的关系模型，模型具有较高的相关系数，能够准确评价地质甜点(因为地质甜点的核心就是具有较高的含气量)，克服了资料缺乏、成本高、难以验证等诸多不足，能够采用成本低、应用广的元素录井资料，操作更加简单，成本更加低廉，判识更为准确。
应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。
说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。
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。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
