(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011388424.1
(22)申请日 2020.12.01
(71)申请人 西南石油大学
地址 610500 四川省成都市新都区新都大
道8号
(72)发明人 欧成华 彭仕轩 张峙岳 李朝纯
(74)专利代理机构 成都金英专利代理事务所
(普通合伙) 51218
代理人 袁英
(51)Int.Cl.
G01V 1/34(2006.01)
G01V 1/30(2006.01)
G01V 1/40(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种致密岩体地应力三维可
视化表征方法，包括以下步骤：利用相‑井耦合建
用井‑震耦合建立地震地应力参数解释模型；依
靠沉积微相‑直井电相‑地震耦合建立层组空间
间分布趋势格架，利用水平井三维可视化对比建
立小层原位三维网格模型；在建立地应力参数沉
积微相‑地震双控参数场的基础上，采用相‑井‑
震耦合完成地应力参数三维原位表征。本发明通
过将原位技术融入到地应力参数解释、小层位置
原位表征和地应力三维建模过程中，实现对致密
多段重复压裂提供准确可靠的地应力场。权利要求书3页 说明书13页 附图16页CN 112505777 A 2021.03.16
C N 112505777
A
1.一种致密岩体地应力三维可视化表征方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：利用相‑岩‑井耦合建立地应力参数测井原位解释模型，完成单井解释；
S2：利用井‑震耦合建立地应力参数最优的井‑震耦合解释模型；
S3：建立层组顶底面及层组内各小层界面沉积微相‑电相耦合原位分层模式，形成钻井井点位置处层组顶底面及层组内各小层界面空间原位格架，从而建立层组顶底面构造分布模型，形成页岩层层组空间原位格架；
S4：根据层组内各小层界面沉积微相‑电相耦合原位分层模式开展直井小层三维可视化对比，构建小层顶底面构造分布模型，形成页岩层小层空间分布趋势格架；
S5：根据层组内各小层界面沉积微相‑电相耦合原位分层模式开展水平井三维可视化对比，提取位置水平井位置处的小层顶底面标高数据，并结合直井位置处的小层顶底面标高数据，同时利用小层顶底面构造分布模型作为趋势约束，构建形成页岩小层原位三维网格模型；
S6：分别将采用地震属性预测的各个地应力参数值赋值到页岩小层原位三维网格模型中，建立页岩层原位地应力参数地震属性三维模型，形成地应力参数三维可视化的沉积微相‑地震双控参数场；
S7：将地应力参数单井逐点数据粗化到页岩小层原位三维网格模型中，形成地应力参数三维可视化建模的主输入；结合地应力参数三维可视化的沉积微相‑地震双控参数场，最终依靠相‑井‑震耦合完成地应力参数三维原位表征。
2.根据权利要求1所述的一种致密岩体地应力三维可视化表征方法，其特征在于，所述S1具体包括以下子步骤：
S101：通过岩心归位，将沉积微相类型和各项实验数据回归到钻井原位深度处，并提取同深度的测井曲线值；
S102：采用多元回归方法，建立各项实验数据的测井计算模型，初步完成单井沉积微相分析结果；
S103：利用基于岩心描述建立的沉积微相类型，统计每类沉积微相类型的各项实验数据，以该统计量建立的计算模型进行汇同，形成地应力参数测井原位解释模型，S104：以每类沉积微相类型的各项实验数据统计量为依据，对单井沉积微相分析结果进行校正。
3.根据权利要求2所述的一种致密岩体地应力三维可视化表征方法，其特征在于，所述S1中的各项实验
数据包括：泊松比、杨氏模量、最大主应力、最小主应力、抗压强度、抗拉强度、抗剪强度；所述测井曲线值包括密度、纵横波时差、伽玛。
4.根据权利要求1所述的一种致密岩体地应力三维可视化表征方法，其特征在于，所述S2具体包括以下子步骤：
S201：通过建模软件提取三维地震体属性；
S202：按照地震体属性原本的地质含义初筛可用于表达地应力参数的地震体属性类型；
S203：采用R型因子分析法判断筛选出来的地震体属性的独立性，剔除其中相关性强的地震体属性，获得表达地应力参数的优选地震体属性；
S204：从而建立地应力参数最优的井‑震耦合解释模型。
5.根据权利要求1所述的一种致密岩体地应力三维可视化表征方法，其特征在于，所述S3具体包括以下子步骤：
S301：依靠勘探评价直井沉积微相特征、岩性指示曲线、孔隙度指示曲线或含油气性指示曲线特征建立层组顶底面及层组内各小层界面的沉积微相‑直井电相耦合分层模式与电相特征响应模式，合称沉积微相‑电相耦合原位分层模式，形成钻井井点位置处层组顶底面及层组内各小层界面空间原位格架；
S302：采用合成记录方法建立时深转换关系，将勘探评价直井识别的层组顶底面原位深度信息投影到地震时间剖面上，形成页岩层主力产油层组顶底界面的井‑震耦合关系，依靠该耦合关系，在地震剖面上完成页岩层主力产油层组顶底界面追踪与时间数据提取，利用建立的时深转换关系，把层组顶底界面时间数据转换为深度数据，将该深度数据作为主输入，勘探评价直井的标高数据作为硬约束条件，采用多重网格逼近算法，保证在勘探评价直井点处残差为零的条件下，完成层组顶底面构造分布模型的建立，形成页岩层层组空间原位格架。
6.根据权利要求1所述的一种致密岩体地应力三维可视化表征方法，其特征在于，所述S4具体包括以下子步骤：
S401：根据层组内各小层界面沉积微相‑电相耦合原位分层模式开展直井小层三维可视化对比，提取各直井位置处的小层顶底面标高数据，建立层组内的小层格架；
S402：按照位置临近原则，选取距离小层顶底面较近的层组顶或底面构造分布模型作为主输入，各小层顶底面标高数据作为硬约束，采用多重网格逼近算法，在保证直井点处残差为零的条件下，构建小层顶底面构造分布模型，形成页岩层小层空间分布趋势格架。
7.根据权利要求1所述的一种致密岩体地应力三维可视化表征方法，其特征在于，所述S5具体包括以下子步骤：
S501：根据层组内各小层界面沉积微相‑电相耦合原位分层模式开展水平井三维可视化对比，落实水平井轨迹与靶点小层顶底界面关系；
S502：定量刻画沿水平井轨迹的靶点小层及其临近各个小层的顶底界面位置，提取位置标高形成水平井处的小层顶底面标高数据，并与直井位置处的小层顶底面标高数据合并成新的数据集，同时利用前述建立的小层顶底面构造分布模型作为趋势约束，构建新的基于直井+水平井的小层顶底面构造分布模型，最终形成页岩小层原位三维网格模型。
8.根据权利要求1所述的一种致密岩体地应力三维可视化表征方法，其特征在于，所述S6具体包括以下子步骤：
S601：根据地应力参数最优的井‑震耦合解释模型，计算得到各地应力参数；
S602：利用确定性赋值方法，分别将采用地震属性预测的各个地应力参数值赋值到依靠井‑震耦合建立的页岩小层原位三维网格模型中，建立起页岩层原位地应力参数地震属性三维模型；
S603：按照与测井解释沉积微相统计量最接近的原则优选序贯指示或截断高斯方法，以单井沉积微相分析结果数据为主输入建立三维沉积微相模型，从而形成地应力参数三维可视化的沉积微相‑地震双控参数场。
9.根据权利要求8所述的一种致密岩体地应力三维可视化表征方法，其特征在于，所述地应力参数三维可视化的沉积微相‑地震双控参数场包括地应力参数三维建模沉积微相控
制参数场和地应力参数三维建模地震属性趋势控制参数场。
10.根据权利要求1或9所述的一种致密岩体地应力三维可视化表征方法，其特征在于，所述S7具体包括以下子步骤：
S701：将依靠相‑岩‑井耦合完成的地应力参数单井逐点数据粗化到依靠相‑井‑震耦合建立的原位三维网格模型中，形成地应力参数三维可视化建模的主输入；
S702：以地应力参数三维建模沉积微相控制参数场为约束；
S703：以地应力参数三维建模地震属性趋势控制参数场为变化趋势；
S704：采用序贯高斯结合协同克里金的模拟方法，将地应力参数三维可视化的沉积微相‑地震双控参数场与依靠相‑岩‑井耦合完成的测井解释地应力参数耦合起来；
S705：依靠相‑井‑震耦合完成地应力参数三维原位表征。
一种致密岩体地应力三维可视化表征方法技术领域
[0001]本发明涉及致密油气勘探开发领域，尤其涉及一种致密岩体地应力三维可视化表征方法。
背景技术
[0002]页岩油气、致密砂岩油气和致密碳酸盐岩油气统称为致密油气，广泛分布在北美、亚太、中亚‑俄罗斯、拉丁美洲等地区，是当今国际国内石油勘探开发的热点与有效接替。据EIA最新统计，美国2019年致密油气产量超过了美国全年石油总产量的50％，预计到2040年，致密油气产量在美国石油产量中的占比均将持续增加。国内众多学者及机构的研究结果也表明：中国致密油气的技术可采资源量高达20×108～25×108t，广泛分布于准噶尔、三塘湖、鄂尔多斯、柴达木、四川、松辽、渤海湾等盆地中，是我国未来保持石油生产持续稳定的重要来源。致密油气勘探开发对于保障我国、乃至世界石油工业的稳定发展均举足轻重。
[0003]众所周知，页岩油气、致密砂岩油气和致密碳酸盐岩油气等致密油气具有超低孔、超低渗透特征，没有自然产能，必须采用超长水平井+多段重复压裂配套技术才能有效开发，而实现超长水平井+多段重复压裂的基本前提之一，必须揭示致密油气储层的致密岩体的地应力特征。由此可见，能否开发出科学合理的致密岩体地应力参数三维可视化表征方法，是关系着页岩油气、致密砂岩油气和致密碳酸盐岩油气等致密油气能够实现有效开发的关键技术之一。
[0004]页岩油气、致密砂岩油气和致密碳酸盐岩油气等致密油气具有如下典型特点和关键技术难题：①
沉积微相平面变化不大，但纵向相变频繁，不同微相类型由于沉积环境差异将产生岩石性质的不同，而成岩历史演变也会形成孔缝结构的不同，不同的岩石性质和孔缝结构必然产生不同的地应力特征，反过来说，地应力场及其特征参数的变化受控于沉积微相类型的不同；②储层物性差，基质渗透率低，空气渗透率多小于或等于0.2mD，孔隙度通常小于8％，岩性、物性及含油性的非均质性极其强烈，必将带来岩石力学性质强烈的非均质性；③地质、测井、地震是表征岩石力学及地应力特征的三大资料来源，室内地质分析集中建立微尺度认识和地质体模式，测井解释分析系统表征纵向米级地质体的变化，地震解释分析全面反映横向和平面十米级地质体的变化，如何实现地质、测井、地震三者的有机耦合，以便有效表征页岩油气、致密砂岩油气和致密碳酸盐岩油气等致密油气在三维空间的原位特征，是亟待解决的关键技术难题之一；④超长水平井+多段重复压裂配套技术是开发页岩油气、致密砂岩油气和致密碳酸盐岩油气等致密油气的主体技术，直井少、水平井多是开发区面临的实际情况，如何充分融合直井和水平井各自优势，精确表征各个微相岩体小层的空间原位位置，是亟待解决的又一个关键技术难题。
[0005]当前，人们已经提出了各类测井及地震岩石力学及地应力参数解释，地应力场三维建模等技术方法，但这些测井及地震解释技术方法主要还停留在各自的领域，比如，利用测井解释成果建立岩石力学参数及地应力场三维模型，利用地震解释成果建立岩石力学参
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