CN115166853A - 页岩气藏天然裂缝模型建立方法、装置、电子设备及介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种页岩气藏天然裂缝模型建立方法、装置、电子设备及介质。该方法可以包括：确定页岩不同区域所受应力的性质及其方向，进而建立页岩的地应力强度模型；划分页岩的裂缝相，对裂缝相进行离散数据标记，建立页岩的裂缝相空间分布模型；判断每一个裂缝相的地应力与裂缝的关系，确定表征裂缝发育特征的参数分布状态；确定地震裂缝探测属性，建立裂缝发育概率模型，确定裂缝发育强度的空间分布模型；建立离散裂缝网络模型并重复进行校验，进而建立页岩气藏天然裂缝模型。本发明考虑了不同构造应力单元的裂缝空间分布，保证不同应力场参数的分布关系与页岩天然裂缝生成的地质规律相匹配，更精确地反映出页岩裂缝属性参数的空间分布。

Description

页岩气藏天然裂缝模型建立方法、装置、电子设备及介质

技术领域

本发明涉及油气勘探开发技术领域，更具体地，涉及一种页岩气藏天然裂缝模型建立方法、装置、电子设备及介质。

背景技术

页岩气是常规油气的接替能源，通过对该类气藏地质特征进行深入分析，建立高精度地质模型，形成页岩气藏地质建模方法，能够起到真正连接页岩气勘探和开发之间的“桥梁”。在建模领域，天然裂缝建模是非常重要、关键的研究部分，高质量的裂缝模型需要能够准确反映研究区内裂缝的分布特征并能刻画裂缝参数的空间分布。目前对页岩气藏裂缝的表征与建模还处于初步阶段，而且研究重点是基于露头、钻井和地震等手段对裂缝的描述与预测。可靠的裂缝模型不仅是裂缝表征成果的综合展现，更是一种定量化裂缝表征的手段。到目前为止，能够有效综合构造应力场和地球物理资料，通过三维地质建模手段预测页岩气藏天然裂缝的空间展布，这类研究还很少。

裂缝地质建模是反映油气藏中裂缝的表征参数和裂缝空间分布的三维定量模型，它既能反映裂缝的分布规律，又能满足油藏工程研究的需求。由于页岩气是自生自储型气藏，且页岩储层渗透率极低，页岩气在不同井筒间难以流动，因此，目前对页岩气地质建模多数建立单井(或井组)地质模型。实际上，区域性地质模型的建立仍是需要的，这是因为：(1)更多的钻井、地震数据能够帮助我们更好地分析页岩气藏天然裂缝的空间分布规律；(2)区域性地质模型能够对页岩气藏储量分布和产能情况进行预测。

由于非常规气藏的复杂性，因此在裂缝建模方面的研究成果相对较少。如何综合运用岩心、测井解释、地震、动态、数值模拟等各项裂缝研究成果建立合理的裂缝三维地质模型是页岩气藏储层裂缝表征的关键。当前技术对页岩储层天然裂缝建模的方法，总体可分为两大类：一是等效连续性裂缝建模方法，即采用地震属性分析等手段进行裂缝探测和确定性建模；另一类是离散性网络裂缝建模方法，通过示性点等模拟方法随机模拟裂缝展布。

现有技术对页岩气藏天然裂缝建模基本采用一般裂缝性储层的建模思路，但实际上，在建立页岩储层裂缝模型时，仍有许多值得注意的地方：

(1)受地震品质和处理解释的影响，有些裂缝仅依靠地震数据难以进行分辨，地震对裂缝的探测精度一直有待提高；

(2)页岩储层中天然裂缝的产状、密度、张开度等参数多是从有限的成像测井解释获取，未成像测井以及井间处的裂缝参数仍难以确定；

(3)最重要的一点是，页岩气产区的构造地质背景较复杂，不同构造单元的地层展布、地应力状态和页岩气产能都有较大差异，而天然裂缝是构造应力作用的直接结果，然而，目前利用地应力分析预测裂缝多是通过数值方法解析，其结果始终未有效融合实际的井震裂缝解释数据。

建立页岩气藏天然裂缝展布模型有助于识别不同区域的不同天然裂缝发育程度的页岩层段。因此，在人工压裂之前，必须对页岩地层的天然裂缝的发育特征进行系统表征，同时明确地应力情况，才能对压裂储改措施做到合理优化，增强压裂处理的有效性。目前对页岩气藏天然裂缝模型的建立仍然较为简单，整个建模区域往往只有一组或两组裂缝，不同构造单元的应力差异及其控制下的裂缝差异没有体现。

页岩气藏的品质和产量高低直接取决于天然裂缝的发育程度，现有技术对页岩气藏天然裂缝建模基本采用一般裂缝性储层的建模思路，并未考虑不同构造单元的应力作用差异性，结果仅重现了整个区域的简单的裂缝空间分布，而不同构造单元的裂缝分布状态和页岩气产能难以与实际的地质情况相符合；另一方面，传统的页岩气藏天然建模更多的是直接利用地震裂缝探测结果，极少综合考虑页岩地应力与裂缝发育的关系，导致对页岩气藏裂缝分布规律的认识不够精确。

因此，有必要开发一种基于裂缝相表征的页岩气藏天然裂缝模型建立方法、装置、电子设备及介质。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提出了一种页岩气藏天然裂缝模型建立方法、装置、电子设备及介质，以表征页岩气藏天然裂缝的空间分布为目标建立页岩气藏裂缝模型，综合利用钻井、地震以及地应力参数等信息，通过构造应力单元分区，划分裂缝相，从裂缝成因机理上对裂缝参数进行表征，获取裂缝产状、强度等参数的空间分布状态，并采用相控建模思路，建立各裂缝相区的离散裂缝网络模型。充分考虑了不同构造单元天然裂缝的形成机制、簇系产状和发育程度的差异，准确表征天然裂缝各参数数据的空间分布状态，为页岩气藏压后模型建立、产能预测提供更可靠的地质模型基础。

第一方面，本公开实施例提供了一种页岩气藏天然裂缝模型建立方法，包括：

确定页岩不同区域所受应力的性质及其方向，进而建立页岩的地应力强度模型；

划分页岩的裂缝相，对所述裂缝相进行离散数据标记，建立页岩的裂缝相空间分布模型；

判断每一个裂缝相的地应力与裂缝的关系，确定表征裂缝发育特征的参数分布状态；

确定地震裂缝探测属性，建立裂缝发育概率模型，通过所述地应力强度模型对所述裂缝发育概率模型进行约束校正，确定裂缝发育强度的空间分布模型；

建立离散裂缝网络模型并重复进行校验，进而建立页岩气藏天然裂缝模型。

优选地，确定页岩不同区域所受应力的性质及其方向包括：

依据三维地震资料对页岩地层的构造进行精细构造解释，获取页岩关键层面和断裂展布数据，分析页岩地层的构造起伏特征，对页岩构造变形进行地质解析，确定页岩不同区域所受应力的性质及其方向。

优选地，建立页岩的地应力强度模型包括：

根据地质资料、断层展布、构造形变特征、测井信息数据，在基于地震解析的构造应力特征分析以及单井应力敏感参数约束控制下进行三维地应力预测，建立页岩的地应力强度模型。

优选地，所述三维地应力预测包括：

分析导眼井压力曲线，确定应力敏感参数；

利用导眼井应力参数数据，建立水平井段的应力参数分布；

根据地质、断层、褶皱形变、测井信息，建立建模区应力场模拟材料库；

确定对应力场方向、强度敏感的属性体，通过钻井应力参数数据进行属性校正，通过多个属性体融合，实现所述三维地应力预测。

优选地，确定所述地震裂缝探测属性包括：

提取多个地震裂缝探测属性体；

计算每一个地震裂缝探测属性体的层间平均值；

抽提具有成像测井的井点处的属性体的层间平均值，并与成像测井裂缝解释密度值进行交汇统计；

获取各个地震裂缝探测属性体与所述成像测井裂缝解释密度值的相关关系，确定相关性最好的地震裂缝探测属性。

优选地，通过所述地应力强度模型对所述裂缝发育概率模型进行约束校正包括：

针对所述地应力强度模型进行归一化计算，将模型数值转变为区间[0,1]的分布数据；

针对所述裂缝发育概率模型进行归一化计算，将模型数值转变为区间[0,1]的分布数据；

基于归一化后的地应力模型和裂缝发育概率模型分别乘以百分系数，两者的系数和为100％；

将计算后的地应力模型与计算后的裂缝概率模型相加，获得裂缝发育强度三维分布模型。

优选地，建立离散裂缝网络模型并重复进行校验，进而建立页岩气藏天然裂缝模型包括：

基于所述裂缝相空间分布模型，以所述表征裂缝发育特征的参数为条件数据，针对每个裂缝相进行随机模拟，依次建立离散裂缝网络模型；

通过调整裂缝参数输入，针对所述离散裂缝网络模型重复进行校验，直至所述离散裂缝网络模型的几何形态与成像测井解释的裂缝参数一致；

根据所述离散裂缝网络模型，建立页岩气藏天然裂缝模型。

作为本公开实施例的一种具体实现方式，

第二方面，本公开实施例还提供了一种页岩气藏天然裂缝模型建立装置，包括：

地应力强度模型建立模块，确定页岩不同区域所受应力的性质及其方向，进而建立页岩的地应力强度模型；

裂缝相空间分布模型建立模块，划分页岩的裂缝相，对所述裂缝相进行离散数据标记，建立页岩的裂缝相空间分布模型；

裂缝参数确定模块，判断每一个裂缝相的地应力与裂缝的关系，确定表征裂缝发育特征的参数分布状态；

裂缝发育强度的空间分布模型建立模块，确定地震裂缝探测属性，建立裂缝发育概率模型，通过所述地应力强度模型对所述裂缝发育概率模型进行约束校正，确定裂缝发育强度的空间分布模型；

裂缝属性参数分布模型建立模块，建立离散裂缝网络模型并重复进行校验，进而建立页岩气藏天然裂缝模型。

第三方面，本公开实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：

存储器，存储有可执行指令；

处理器，所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现所述的页岩气藏天然裂缝模型建立方法。

第四方面，本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的页岩气藏天然裂缝模型建立方法。

其有益效果在于：

①以裂缝相为目标，采用相控分区建立裂缝模型，反映了不同构造单元的裂缝发育差异性，模型精度更高；

②综合考虑页岩地应力与裂缝发育的关系，解决了地应力驱动裂缝建模的问题，有效综合利用钻井、地震、地应力对裂缝的标定信息，使得裂缝模型更加贴合实际工区；

③为页岩气地质-工程一体化定量研究提供基础，为后续可压性评价、人工压裂裂缝建模给予更可靠的分析与预测，为页岩气有效开发提供更可靠的模型保障。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的页岩气藏天然裂缝模型建立方法的步骤的流程图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的页岩地层地震解释层面及其构造与应力特征的示意图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的页岩构造与断裂展布的示意图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的基于应力差异的裂缝相划分的示意图。

图5示出了根据本发明的一个实施例的裂缝发育概率模型的示意图。

图6示出了根据本发明的一个实施例的基于裂缝相相控的离散裂缝网络模型的示意图。

图7示出了根据本发明的一个实施例的页岩气藏裂缝模型在钻井处的裂缝数量统计图。

图8示出了根据本发明的一个实施例的一种页岩气藏天然裂缝模型建立装置的框图。

附图标记说明：

201、地应力强度模型建立模块；202、裂缝相空间分布模型建立模块；203、裂缝参数确定模块；204、裂缝发育强度的空间分布模型建立模块；205、裂缝属性参数分布模型建立模块。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。

本发明提供一种页岩气藏天然裂缝模型建立方法，包括：

确定页岩不同区域所受应力的性质及其方向，进而建立页岩的地应力强度模型；在一个示例中，确定页岩不同区域所受应力的性质及其方向包括：

依据三维地震资料对页岩地层的构造进行精细构造解释，获取页岩关键层面和断裂展布数据，分析页岩地层的构造起伏特征，对页岩构造变形进行地质解析，确定页岩不同区域所受应力的性质及其方向。

在一个示例中，建立页岩的地应力强度模型包括：

根据地质资料、断层展布、构造形变特征、测井信息数据，在基于地震解析的构造应力特征分析以及单井应力敏感参数约束控制下进行三维地应力预测，建立页岩的地应力强度模型。

在一个示例中，三维地应力预测包括：

分析导眼井压力曲线，确定应力敏感参数；

利用导眼井应力参数数据，通过拟合计算公式、深度学习等方法建立水平井段的应力参数分布；

根据地质、断层、褶皱形变、测井信息，建立建模区应力场模拟材料库；

确定对应力场方向、强度敏感的属性体，通过钻井应力参数数据进行属性校正，通过多个属性体融合，实现三维地应力预测。

具体地，依据三维地震资料对页岩地层的构造进行精细构造解释，获取页岩关键层面和断裂展布数据，分析页岩地层的构造起伏特征，对页岩构造变形进行地质解析，获取页岩不同区域所受应力的性质及其方向。

构造起伏特征主要指褶皱形态，具体实施步骤为：利用地震解释获取页岩地层的构造层面和断裂展布数据；通过分析层面褶皱以及层面与断裂的关系，判断断裂性质；利用断裂性质，判断区域应力背景，如逆断层指示为挤压应力，最大应力方向垂直断裂走向。

根据地质资料、断层展布、构造形变特征、测井信息数据，在基于地震解析的构造应力特征分析以及单井应力敏感参数约束控制下进行三维地应力预测，建立页岩的地应力强度模型。其中，单井应力敏感参数包括：水平最大(最小)主应力方向、水平最大(最小)主应力大小、孔隙流体压力、岩石力学参数，如泊松比、杨氏模量等。

划分页岩的裂缝相，对裂缝相进行离散数据标记，建立页岩的裂缝相空间分布模型；具体地，依次按照地应力性质、最大应力方向、应力强度三个参数进行构造应力单元分类，对应划分出页岩裂缝相，对裂缝相进行离散数据标记，采用确定性方法建立页岩裂缝相的空间分布模型。

判断每一个裂缝相的地应力与裂缝的关系，确定表征裂缝发育特征的参数分布状态；具体地，依据裂缝成因的地质力学理论，分析判断每一个裂缝相的地应力与裂缝的关系，基于裂缝成因机理，获取各个裂缝相区内的天然裂缝簇系、裂缝倾向与倾角、裂缝张开度等表征裂缝发育特征的参数分布状态。

确定地震裂缝探测属性，建立裂缝发育概率模型，通过地应力强度模型对裂缝发育概率模型进行约束校正，确定裂缝发育强度的空间分布模型；在一个示例中，确定地震裂缝探测属性包括：

提取多个地震裂缝探测属性体；

计算每一个地震裂缝探测属性体的层间平均值；

抽提具有成像测井的井点处的属性体的层间平均值，并与成像测井裂缝解释密度值进行交汇统计；

获取各个地震裂缝探测属性体与成像测井裂缝解释密度值的相关关系，确定相关性最好的地震裂缝探测属性。

在一个示例中，通过地应力强度模型对裂缝发育概率模型进行约束校正包括：

针对地应力强度模型进行归一化计算，将模型数值转变为区间[0,1]的分布数据；

针对裂缝发育概率模型进行归一化计算，将模型数值转变为区间[0,1]的分布数据；

基于归一化后的地应力模型和裂缝发育概率模型分别乘以百分系数，两者的系数和为100％；

将计算后的地应力模型与计算后的裂缝概率模型相加，获得裂缝发育强度三维分布模型。

建立离散裂缝网络模型并重复进行校验，进而建立页岩气藏天然裂缝模型。在一个示例中，建立离散裂缝网络模型并重复进行校验，进而建立页岩气藏天然裂缝模型包括：

基于裂缝相空间分布模型，以表征裂缝发育特征的参数为条件数据，针对每个裂缝相进行随机模拟，依次建立离散裂缝网络模型；

通过调整裂缝参数输入，针对离散裂缝网络模型重复进行校验，直至离散裂缝网络模型的几何形态与成像测井解释的裂缝参数一致；

根据离散裂缝网络模型，建立页岩气藏天然裂缝模型。

具体地，根据裂缝相空间分布模型，以不同的裂缝相离散数据值设置为不同的区域，根据各个裂缝相的裂缝产状、强度参数数据分布为条件数据，每个裂缝相均采用示性点方法随机模拟，依次建立离散裂缝网络(DFN)模型；建模时采用分区相控思路，各个裂缝相区分别进行裂缝建模，各个裂缝相区的裂缝建模参数受相应区域的裂缝相表征结果的控制；如果页岩不同层段的构造应力不同，裂缝发育情况也有所差异，此时裂缝相空间分布模型不仅需要在平面上进行划分，也需要在纵向上进行划分。

利用成像测井解释的裂缝倾向、倾角以及裂缝密度参数，对建立的裂缝DFN模型进行校验，通过调整校验目标区所在的裂缝相的裂缝参数输入，直至生成的裂缝模型几何形态与成像测井解释的裂缝参数一致，重复进行修改校验，使整个裂缝模型满足符合所有成像测井裂缝解释参数的条件。

综合成像测井裂缝解释的裂缝开度数据和不同裂缝相的应力性质，获取各个裂缝相内裂缝张开度参数的分布范围、均值与方差等数据分布特征，基于已构建的裂缝DFN模型，计算生成页岩气藏天然裂缝模型。

本发明的页岩气藏天然裂缝模型首先建立的是裂缝相分布模型，更好地认识不同构造应力下的裂缝发育的参数差异分布，进而采用相控属性建模思路，分区构建出裂缝DFN模型。

本发明充分考虑不同构造单元天然裂缝的形成机制、簇系产状和发育程度的差异，准确表征天然裂缝各参数数据的空间分布状态，为页岩气藏压后模型建立、产能预测提供更可靠的地质模型基础；对提高我国页岩气地质建模技术水平，推广页岩气藏地质建模标准规范，服务于页岩气田生产，有效开发我国页岩气资源具有重要的现实意义，在碳酸盐岩油藏、页岩油藏、煤层气等领域也具有借鉴和参考意义。

本发明还提供一种页岩气藏天然裂缝模型建立装置，包括：

地应力强度模型建立模块，确定页岩不同区域所受应力的性质及其方向，进而建立页岩的地应力强度模型；在一个示例中，确定页岩不同区域所受应力的性质及其方向包括：

依据三维地震资料对页岩地层的构造进行精细构造解释，获取页岩关键层面和断裂展布数据，分析页岩地层的构造起伏特征，对页岩构造变形进行地质解析，确定页岩不同区域所受应力的性质及其方向。

在一个示例中，建立页岩的地应力强度模型包括：

根据地质资料、断层展布、构造形变特征、测井信息数据，在基于地震解析的构造应力特征分析以及单井应力敏感参数约束控制下进行三维地应力预测，建立页岩的地应力强度模型。

在一个示例中，三维地应力预测包括：

分析导眼井压力曲线，确定应力敏感参数；

利用导眼井应力参数数据，通过拟合计算公式、深度学习等方法建立水平井段的应力参数分布；

根据地质、断层、褶皱形变、测井信息，建立建模区应力场模拟材料库；

确定对应力场方向、强度敏感的属性体，通过钻井应力参数数据进行属性校正，通过多个属性体融合，实现三维地应力预测。

具体地，依据三维地震资料对页岩地层的构造进行精细构造解释，获取页岩关键层面和断裂展布数据，分析页岩地层的构造起伏特征，对页岩构造变形进行地质解析，获取页岩不同区域所受应力的性质及其方向。

构造起伏特征主要指褶皱形态，具体实施步骤为：利用地震解释获取页岩地层的构造层面和断裂展布数据；通过分析层面褶皱以及层面与断裂的关系，判断断裂性质；利用断裂性质，判断区域应力背景，如逆断层指示为挤压应力，最大应力方向垂直断裂走向。

根据地质资料、断层展布、构造形变特征、测井信息数据，在基于地震解析的构造应力特征分析以及单井应力敏感参数约束控制下进行三维地应力预测，建立页岩的地应力强度模型。其中，单井应力敏感参数包括：水平最大(最小)主应力方向、水平最大(最小)主应力大小、孔隙流体压力、岩石力学参数，如泊松比、杨氏模量等。

裂缝相空间分布模型建立模块，划分页岩的裂缝相，对裂缝相进行离散数据标记，建立页岩的裂缝相空间分布模型；具体地，依次按照地应力性质、最大应力方向、应力强度三个参数进行构造应力单元分类，对应划分出页岩裂缝相，对裂缝相进行离散数据标记，采用确定性方法建立页岩裂缝相的空间分布模型。

裂缝参数确定模块，判断每一个裂缝相的地应力与裂缝的关系，确定表征裂缝发育特征的参数分布状态；具体地，依据裂缝成因的地质力学理论，分析判断每一个裂缝相的地应力与裂缝的关系，基于裂缝成因机理，获取各个裂缝相区内的天然裂缝簇系、裂缝倾向与倾角、裂缝张开度等表征裂缝发育特征的参数分布状态。

裂缝发育强度的空间分布模型建立模块，确定地震裂缝探测属性，建立裂缝发育概率模型，通过地应力强度模型对裂缝发育概率模型进行约束校正，确定裂缝发育强度的空间分布模型；在一个示例中，确定地震裂缝探测属性包括：

提取多个地震裂缝探测属性体；

计算每一个地震裂缝探测属性体的层间平均值；

抽提具有成像测井的井点处的属性体的层间平均值，并与成像测井裂缝解释密度值进行交汇统计；

获取各个地震裂缝探测属性体与成像测井裂缝解释密度值的相关关系，确定相关性最好的地震裂缝探测属性。

在一个示例中，通过地应力强度模型对裂缝发育概率模型进行约束校正包括：

针对地应力强度模型进行归一化计算，将模型数值转变为区间[0,1]的分布数据；

针对裂缝发育概率模型进行归一化计算，将模型数值转变为区间[0,1]的分布数据；

基于归一化后的地应力模型和裂缝发育概率模型分别乘以百分系数，两者的系数和为100％；

将计算后的地应力模型与计算后的裂缝概率模型相加，获得裂缝发育强度三维分布模型。

裂缝属性参数分布模型建立模块，建立离散裂缝网络模型并重复进行校验，进而建立页岩气藏天然裂缝模型。在一个示例中，建立离散裂缝网络模型并重复进行校验，进而建立页岩气藏天然裂缝模型包括：

基于裂缝相空间分布模型，以表征裂缝发育特征的参数为条件数据，针对每个裂缝相进行随机模拟，依次建立离散裂缝网络模型；

通过调整裂缝参数输入，针对离散裂缝网络模型重复进行校验，直至离散裂缝网络模型的几何形态与成像测井解释的裂缝参数一致；

根据离散裂缝网络模型，建立页岩气藏天然裂缝模型。

具体地，根据裂缝相空间分布模型，以不同的裂缝相离散数据值设置为不同的区域，根据各个裂缝相的裂缝产状、强度参数数据分布为条件数据，每个裂缝相均采用示性点方法随机模拟，依次建立离散裂缝网络(DFN)模型；建模时采用分区相控思路，各个裂缝相区分别进行裂缝建模，各个裂缝相区的裂缝建模参数受相应区域的裂缝相表征结果的控制；如果页岩不同层段的构造应力不同，裂缝发育情况也有所差异，此时裂缝相空间分布模型不仅需要在平面上进行划分，也需要在纵向上进行划分。

利用成像测井解释的裂缝倾向、倾角以及裂缝密度参数，对建立的裂缝DFN模型进行校验，通过调整校验目标区所在的裂缝相的裂缝参数输入，直至生成的裂缝模型几何形态与成像测井解释的裂缝参数一致，重复进行修改校验，使整个裂缝模型满足符合所有成像测井裂缝解释参数的条件。

综合成像测井裂缝解释的裂缝开度数据和不同裂缝相的应力性质，获取各个裂缝相内裂缝张开度参数的分布范围、均值与方差等数据分布特征，基于已构建的裂缝DFN模型，计算生成页岩气藏天然裂缝模型。

本发明还提供一种电子设备，电子设备包括：存储器，存储有可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的可执行指令，以实现上述的页岩气藏天然裂缝模型建立方法。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的页岩气藏天然裂缝模型建立方法。

为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出四个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

实施例1

图1示出了根据本发明的一个实施例的页岩气藏天然裂缝模型建立方法的步骤的流程图。

如图1所示，该页岩气藏天然裂缝模型建立方法包括：步骤101，确定页岩不同区域所受应力的性质及其方向，进而建立页岩的地应力强度模型；步骤102，划分页岩的裂缝相，对裂缝相进行离散数据标记，建立页岩的裂缝相空间分布模型；步骤103，判断每一个裂缝相的地应力与裂缝的关系，确定表征裂缝发育特征的参数分布状态；步骤104，确定地震裂缝探测属性，建立裂缝发育概率模型，通过地应力强度模型对裂缝发育概率模型进行约束校正，确定裂缝发育强度的空间分布模型；步骤105，建立离散裂缝网络模型并重复进行校验，进而建立页岩气藏天然裂缝模型。

试验区包含有一定面积的构造平缓区域和构造斜坡区域，而这两个区域的地层构造形态、页岩气含气量和产能情况差异很大。研究区具有三维地震资料，囊括数十个井台，共26口钻井(导眼井3口，记为A、B、C井；水平井23口，记为D-Z井)，平均井距约600m。目前，已经对地震信息进行了处理和解释，解释出页岩气层的底面、顶面。钻井均含有测井曲线、录井资料、试井产量等数据，其中3口导眼井具有成像测井，其测井解释可以提供裂缝倾角、裂缝倾向等信息。

研究区页岩层段为深水陆棚沉积，页岩主要产出于硅质陆棚、砂质陆棚。钻井揭示研究区页岩层段TOC、含气性等参数在纵向上具有明显的差异，以下部页岩段最优。通过不同构造区域的压裂效果表明，构造平缓区和构造斜坡区的页岩天然裂缝发育程度不同，累积产气量具有较大差异。因此，需要对天然裂缝的空间分布进行详细刻画，以便进一步评价压裂效果及开发产能预测。

图2示出了根据本发明的一个实施例的页岩地层地震解释层面及其构造与应力特征的示意图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的页岩构造与断裂展布的示意图。

通过精细地震解释，提取页岩顶面构造图，试验区页岩总体呈现箱状背斜，长轴方向为北东(NE)-南西(SW)，在整体呈背斜构造的基础上，其北部有次一级向斜构造。基于页岩地层起伏构造特征，获取页岩总体受挤压应力，最大主应力方向为北西(NW)-南东(SE)，如图2所示。基于地震数据体计算最大曲率属性，提取页岩顶面的最大曲率属性值，分析断裂的展布特征，试验区页岩受挤压应力影响，获取试验区发育三条北东走向的逆冲断裂(记为东南部断裂F1、西北部断裂F2和中间分隔向斜-背斜地貌的断裂F3)和三条北西走向的平移断裂(记为F4、F5、F6)，如图3所示。

分析导眼井压力曲线，通过统计压力曲线与测井应力参数的关系，筛选出试验区的应力敏感参数主要为水平最大主应力方向、孔隙流体压力和岩石力学参数。通过3口导眼井的应力参数数据，通过拟合出各个应力敏感参数的多项式计算函数，利用拟合公式计算所有水平井段的应力参数数据。利用叠前三维地震数据体进行弹性参数反演计算，获取初步的应力场强度体，利用钻井最大主应力参数数据对已获取的应力场强度进行校正，构建出地应力强度的三维空间分布模型。

图4示出了根据本发明的一个实施例的基于应力差异的裂缝相划分的示意图。

试验区页岩最大主应力方向为北西(NW)-南东(SE)向挤压，并有总体呈箱型背斜构造背景上的向斜-背斜相间地貌特点。依据对试验区断裂的发育规律与构造应力之间的相关关系，结合6条断裂展布，将研究区划分为5个裂缝相，如图4与表1所示，分别为：①挤压性高强度裂缝发育相，主要区域在试验区东南部；②拉张性中强度裂缝发育相，主要在试验区西南部；③挤压性低强度裂缝发育相，发育在试验区的中部偏北西方位，整体处于主体区次一级向斜部位处；④剪切性中-高强度裂缝发育相，在试验区东部的F1和F4断裂交会地区；⑤挤压性中强度裂缝发育相，发育在试验区西北部。将裂缝相类型分别记为1-5离散数据，并按各裂缝相的分布区域划分，采用确定性方法，构建出裂缝相三维地质模型。

表1

基于裂缝成因地质力学理论，分析各个裂缝相的裂缝发育特征，如表2所示。

表2

①裂缝相1区域受F1断裂影响，裂缝以挤压性裂缝为主，产状与F1断裂平行，为北东(NE)走向展布，裂缝发育强度大。②裂缝相2区域受东西向构造挤压变形强烈，形成低隆起，弯曲部位发育一些北东(NE)走向的张性裂缝，裂缝产状多为北东(NE)走向展布，该处相带内裂缝延展长度较大，连续性较好，裂缝发育强度虽不及裂缝相1，但也较为发育。③裂缝相3区域为低缓幅度的向斜，挤压变形不明显，地应力弱，发育东西(EW)和北西(NW)走向两个簇系的裂缝，裂缝整体发育强度低。④裂缝相4区域应力变形强，该裂缝相内的裂缝受压性和剪切性双重控制，整体产状比较杂乱，主要发育北东(NE)和北西西(NWW)走向的两个簇系的裂缝，裂缝发育强度较强。⑤裂缝相5区域受F2断裂影响，裂缝以挤压性裂缝为主，产状与F2断层平行，为北东(NE)走向展布，裂缝发育强度中等。

图5示出了根据本发明的一个实施例的裂缝发育概率模型的示意图。

提取方差体(Various)、相干体(Impediment)、断裂似然体(FaultLikelihood，简写为FL)等地震属性，对比成像测井裂缝解释层段处的每一地震属性值与成像测井裂缝解释密度值，优选出相关性最好的断裂似然体(FL)地震裂缝探测属性。断裂似然体(FL)的属性值在0-1之间，数值越大代表裂缝发育概率约大，采用确定性方法，将断裂似然体(FL)属性直接转换为基于地震探测的裂缝发育概率模型。将已经建立的应力场强度模型归一化至0～1数值区间。将基于断裂似然体(FL)属性获取的裂缝发育概率体与基于地应力强度获取的三维体，因成像测井标定地震对裂缝探测准确度较高，则可给予地震裂缝概率体更高的权重比率0.6，应力场强度体的权重比率为0.4，构建出基于地质力学应力场强度与地球物理预测的综合裂缝发育概率模型，如图5所示，该模型反映了裂缝在各个裂缝相区域内的非均质发育情况。

图6示出了根据本发明的一个实施例的基于裂缝相相控的离散裂缝网络模型的示意图。

基于已建立的裂缝相空间分布模型，以不同的裂缝相离散数据值设置出5个不同的区域。基于已获取的各个裂缝相区域的裂缝产状和裂缝强度参数数据，分区分裂缝相带，根据相应裂缝发育规律和产状，给予不同的参数输入。每个裂缝相均采用示性点方法随机模拟生成离散裂缝片，裂缝片的产状受不同裂缝相的裂缝输入参数的控制，裂缝片的多少和分布情况统一受裂缝强度模型的控制。将5个裂缝相模拟出的离散裂缝片模型融合，构建出试验区统一完整的离散裂缝网络(DFN)模型，如图6所示。

图7示出了根据本发明的一个实施例的页岩气藏裂缝模型在钻井处的裂缝数量统计图。

将初始的离散裂缝网络(DFN)模型与三口成像测井解释的裂缝参数对比，发现在裂缝模型与A井的误差相对较大。在整体裂缝分布状态不变的前提下，精细调整A井所在的裂缝相3区的裂缝输入参数，直至生成的离散裂缝网络(DFN)模型裂缝片符合A井解释的裂缝分布状态。构建出试验区页岩气藏最终的离散裂缝网络(DFN)模型。依据最终试验区裂缝模型统计钻井钻遇裂缝片数量，其中钻遇裂缝数量最多为83个，最少为2个，试验区整体钻井平均钻遇裂缝14条，裂缝模型反映出了裂缝发育的非均质性，如图7所示。

离散裂缝网络(DFN)模型中的每一个裂缝片均具有相关裂缝属性，包括裂缝开度、裂缝渗透率、传导系数等，其中裂缝个数、方向、长度、面积均为已知数据，而裂缝的开度数据可依据钻井统计得到。基于不同裂缝相区域的裂缝性质，采用不同的开度参数，如以发育挤压性裂缝为主的裂缝相1和裂缝相5中的裂缝，其裂缝开度输入值偏小；而以发育张性裂缝为主的裂缝相2中的裂缝，裂缝开度需要赋予更大的值，从而体现出连通系数(影响裂缝渗透率属性)因裂缝性质而有所差别。基于离散裂缝网络(DFN)模型和裂缝开度数据，依据裂缝属性计算公式，计算出裂缝孔隙度、裂缝渗透率(i、j、k三个方向)和sigma系数(反映裂缝与基质的窜流沟通程度)模型，形成完整的页岩气藏天然裂缝模型。

通过对比发现，本方法建立的页岩气藏天然裂缝模型很好地刻画了页岩内部不同构造应力单元的裂缝空间分布，保证了不同应力场参数的分布关系与页岩天然裂缝生成的地质规律相匹配，同时还能更精确地反映页岩裂缝属性参数的空间分布。建立的页岩天然裂缝模型精度更高且更加可靠，也能保证页岩层内天然裂缝参数的空间分布，依据该裂缝模型可以对优质页岩岩相层更有针对性地评价甜点质量及分布，为后续优化井位、压裂评价和压后缝网模型建立给予保障。

实施例2

图8示出了根据本发明的一个实施例的一种页岩气藏天然裂缝模型建立装置的框图。

如图8所示，该页岩气藏天然裂缝模型建立装置，包括：

地应力强度模型建立模块201，确定页岩不同区域所受应力的性质及其方向，进而建立页岩的地应力强度模型；

裂缝相空间分布模型建立模块202，划分页岩的裂缝相，对裂缝相进行离散数据标记，建立页岩的裂缝相空间分布模型；

裂缝参数确定模块203，判断每一个裂缝相的地应力与裂缝的关系，确定表征裂缝发育特征的参数分布状态；

裂缝发育强度的空间分布模型建立模块204，确定地震裂缝探测属性，建立裂缝发育概率模型，通过地应力强度模型对裂缝发育概率模型进行约束校正，确定裂缝发育强度的空间分布模型；

裂缝属性参数分布模型建立模块205，建立离散裂缝网络模型并重复进行校验，进而建立页岩气藏天然裂缝模型。

作为可选方案，确定页岩不同区域所受应力的性质及其方向包括：

依据三维地震资料对页岩地层的构造进行精细构造解释，获取页岩关键层面和断裂展布数据，分析页岩地层的构造起伏特征，对页岩构造变形进行地质解析，确定页岩不同区域所受应力的性质及其方向。

作为可选方案，建立页岩的地应力强度模型包括：

根据地质资料、断层展布、构造形变特征、测井信息数据，在基于地震解析的构造应力特征分析以及单井应力敏感参数约束控制下进行三维地应力预测，建立页岩的地应力强度模型。

作为可选方案，三维地应力预测包括：

分析导眼井压力曲线，确定应力敏感参数；

利用导眼井应力参数数据，建立水平井段的应力参数分布；

根据地质、断层、褶皱形变、测井信息，建立建模区应力场模拟材料库；

确定对应力场方向、强度敏感的属性体，通过钻井应力参数数据进行属性校正，通过多个属性体融合，实现三维地应力预测。

作为可选方案，确定地震裂缝探测属性包括：

提取多个地震裂缝探测属性体；

计算每一个地震裂缝探测属性体的层间平均值；

抽提具有成像测井的井点处的属性体的层间平均值，并与成像测井裂缝解释密度值进行交汇统计；

获取各个地震裂缝探测属性体与成像测井裂缝解释密度值的相关关系，确定相关性最好的地震裂缝探测属性。

作为可选方案，通过地应力强度模型对裂缝发育概率模型进行约束校正包括：

针对地应力强度模型进行归一化计算，将模型数值转变为区间[0,1]的分布数据；

针对裂缝发育概率模型进行归一化计算，将模型数值转变为区间[0,1]的分布数据；

基于归一化后的地应力模型和裂缝发育概率模型分别乘以百分系数，两者的系数和为100％；

将计算后的地应力模型与计算后的裂缝概率模型相加，获得裂缝发育强度三维分布模型。

作为可选方案，建立离散裂缝网络模型并重复进行校验，进而建立页岩气藏天然裂缝模型包括：

基于裂缝相空间分布模型，以表征裂缝发育特征的参数为条件数据，针对每个裂缝相进行随机模拟，依次建立离散裂缝网络模型；

通过调整裂缝参数输入，针对离散裂缝网络模型重复进行校验，直至离散裂缝网络模型的几何形态与成像测井解释的裂缝参数一致；

根据离散裂缝网络模型，建立页岩气藏天然裂缝模型。

实施例3

本公开提供一种电子设备包括，该电子设备包括：存储器，存储有可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的可执行指令，以实现上述页岩气藏天然裂缝模型建立方法。

根据本公开实施例的电子设备包括存储器和处理器。

该存储器用于存储非暂时性计算机可读指令。具体地，存储器可以包括一个或多个计算机程序产品，该计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。该易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。该非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。

该处理器可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其它组件以执行期望的功能。在本公开的一个实施例中，该处理器用于运行该存储器中存储的该计算机可读指令。

本领域技术人员应能理解，为了解决如何获得良好用户体验效果的技术问题，本实施例中也可以包括诸如通信总线、接口等公知的结构，这些公知的结构也应包含在本公开的保护范围之内。

有关本实施例的详细说明可以参考前述各实施例中的相应说明，在此不再赘述。

实施例4

本公开实施例提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的页岩气藏天然裂缝模型建立方法。

根据本公开实施例的计算机可读存储介质，其上存储有非暂时性计算机可读指令。当该非暂时性计算机可读指令由处理器运行时，执行前述的本公开各实施例方法的全部或部分步骤。

上述计算机可读存储介质包括但不限于：光存储介质(例如：CD－ROM和DVD)、磁光存储介质(例如：MO)、磁存储介质(例如：磁带或移动硬盘)、具有内置的可重写非易失性存储器的媒体(例如：存储卡)和具有内置ROM的媒体(例如：ROM盒)。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种页岩气藏天然裂缝模型建立方法，其特征在于，包括：

确定页岩不同区域所受应力的性质及其方向，进而建立页岩的地应力强度模型；

划分页岩的裂缝相，对所述裂缝相进行离散数据标记，建立页岩的裂缝相空间分布模型；

判断每一个裂缝相的地应力与裂缝的关系，确定表征裂缝发育特征的参数分布状态；

确定地震裂缝探测属性，建立裂缝发育概率模型，通过所述地应力强度模型对所述裂缝发育概率模型进行约束校正，确定裂缝发育强度的空间分布模型；

建立离散裂缝网络模型并重复进行校验，进而建立页岩气藏天然裂缝模型。

2.根据权利要求1所述的页岩气藏天然裂缝模型建立方法，其中，确定页岩不同区域所受应力的性质及其方向包括：

依据三维地震资料对页岩地层的构造进行精细构造解释，获取页岩关键层面和断裂展布数据，分析页岩地层的构造起伏特征，对页岩构造变形进行地质解析，确定页岩不同区域所受应力的性质及其方向。

3.根据权利要求1所述的页岩气藏天然裂缝模型建立方法，其中，建立页岩的地应力强度模型包括：

根据地质资料、断层展布、构造形变特征、测井信息数据，在基于地震解析的构造应力特征分析以及单井应力敏感参数约束控制下进行三维地应力预测，建立页岩的地应力强度模型。

4.根据权利要求3所述的页岩气藏天然裂缝模型建立方法，其中，所述三维地应力预测包括：

分析导眼井压力曲线，确定应力敏感参数；

利用导眼井应力参数数据，建立水平井段的应力参数分布；

根据地质、断层、褶皱形变、测井信息，建立建模区应力场模拟材料库；

确定对应力场方向、强度敏感的属性体，通过钻井应力参数数据进行属性校正，通过多个属性体融合，实现所述三维地应力预测。

5.根据权利要求1所述的页岩气藏天然裂缝模型建立方法，其中，确定所述地震裂缝探测属性包括：

提取多个地震裂缝探测属性体；

计算每一个地震裂缝探测属性体的层间平均值；

抽提具有成像测井的井点处的属性体的层间平均值，并与成像测井裂缝解释密度值进行交汇统计；

获取各个地震裂缝探测属性体与所述成像测井裂缝解释密度值的相关关系，确定相关性最好的地震裂缝探测属性。

6.根据权利要求1所述的页岩气藏天然裂缝模型建立方法，其中，通过所述地应力强度模型对所述裂缝发育概率模型进行约束校正包括：

针对所述地应力强度模型进行归一化计算，将模型数值转变为区间[0,1]的分布数据；

针对所述裂缝发育概率模型进行归一化计算，将模型数值转变为区间[0,1]的分布数据；

确定归一化后的地应力强度模型与裂缝发育概率模型的加权系数，将加权后的地应力强度模型与裂缝发育概率模型相加，获得裂缝发育强度三维分布模型。

7.根据权利要求1所述的页岩气藏天然裂缝模型建立方法，其中，建立离散裂缝网络模型并重复进行校验，进而建立页岩气藏天然裂缝模型包括：

基于所述裂缝相空间分布模型，以所述表征裂缝发育特征的参数为条件数据，针对每个裂缝相进行随机模拟，依次建立离散裂缝网络模型；

通过调整裂缝参数输入，针对所述离散裂缝网络模型重复进行校验，直至所述离散裂缝网络模型的几何形态与成像测井解释的裂缝参数一致；

根据所述离散裂缝网络模型，建立页岩气藏天然裂缝模型。

8.一种页岩气藏天然裂缝模型建立装置，其特征在于，包括：

地应力强度模型建立模块，确定页岩不同区域所受应力的性质及其方向，进而建立页岩的地应力强度模型；

裂缝相空间分布模型建立模块，划分页岩的裂缝相，对所述裂缝相进行离散数据标记，建立页岩的裂缝相空间分布模型；

裂缝参数确定模块，判断每一个裂缝相的地应力与裂缝的关系，确定表征裂缝发育特征的参数分布状态；

裂缝发育强度的空间分布模型建立模块，确定地震裂缝探测属性，建立裂缝发育概率模型，通过所述地应力强度模型对所述裂缝发育概率模型进行约束校正，确定裂缝发育强度的空间分布模型；

裂缝属性参数分布模型建立模块，建立离散裂缝网络模型并重复进行校验，进而建立页岩气藏天然裂缝模型。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

存储器，存储有可执行指令；

处理器，所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现权利要求1-7中任一项所述的页岩气藏天然裂缝模型建立方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的页岩气藏天然裂缝模型建立方法。

Images