頁(yè)巖氣工程甜點(diǎn)評(píng)價(jià)方法
——以四川盆地焦石壩頁(yè)巖氣田為例

廖東良 路保平

1.頁(yè)巖油氣富集機(jī)理與有效開(kāi)發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2.中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院

在頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中，甜點(diǎn)區(qū)的評(píng)價(jià)涵蓋了地質(zhì)甜點(diǎn)和工程甜點(diǎn)兩個(gè)方面，缺一不可。工程甜點(diǎn)指可實(shí)現(xiàn)低成本、高效率壓裂的施工區(qū)域，頁(yè)巖氣工程甜點(diǎn)參數(shù)主要包含礦物含量、脆性指數(shù)、破裂壓力、孔隙壓力、地應(yīng)力和孔隙結(jié)構(gòu)等[1-2]。據(jù)國(guó)外的研究成果，頁(yè)巖地層壓裂能力的優(yōu)劣主要與頁(yè)巖地層脆性礦物含量、脆性指數(shù)、斷層、破裂壓力、孔隙壓力、最小及最大水平應(yīng)力比值、微裂縫網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)今應(yīng)力場(chǎng)分布相關(guān)[3-6]，但目前尚未建立這些參數(shù)與壓裂成本及效率之間的定量評(píng)價(jià)關(guān)系[7]。

1 頁(yè)巖氣工程甜點(diǎn)參數(shù)分析

通過(guò)對(duì)工程甜點(diǎn)參數(shù)的匯總，歸納出工程甜點(diǎn)參數(shù)包括以下15個(gè)：脆性礦物（硅質(zhì)和鈣質(zhì)礦物）含量、泥質(zhì)含量、斷裂韌度、脆性指數(shù)、楊氏模量、泊松比、弱層理面、微裂縫數(shù)量、最大及最小水平主應(yīng)力、應(yīng)力差異系數(shù)、孔隙壓力梯度、破裂壓力和埋藏深度。根據(jù)國(guó)內(nèi)外研究成果，通常認(rèn)為脆性指數(shù)、應(yīng)力差異系數(shù)、泥質(zhì)含量和破裂壓力對(duì)壓裂液、支撐劑的用量（以下簡(jiǎn)稱為加液量、加砂量）有較大影響。通過(guò)分析這些參數(shù)與壓裂過(guò)程中加砂量、加液量和攜砂比之間的關(guān)系，可以定性分析它們對(duì)工程甜點(diǎn)的影響。

1.1 工程甜點(diǎn)表征形式

工程甜點(diǎn)主要是針對(duì)壓裂工程而提出的概念，若是工程甜點(diǎn)，則說(shuō)明壓裂容易，所需要的壓裂成本低；反之，則說(shuō)明壓裂難，需要的壓裂成本高。利用壓裂施工過(guò)程中注入地層的加液量和加砂量，定性地分析頁(yè)巖地層是否屬于工程甜點(diǎn)，為后面的定量研究提供依據(jù)。氣井壓裂施工過(guò)程中當(dāng)壓裂液和支撐劑進(jìn)入到地層并形成有效裂縫時(shí)，注入地層中的加砂量在一定程度上說(shuō)明了有效壓裂縫的規(guī)模和成本，而加液量說(shuō)明了壓裂后巖石破裂的規(guī)模，但巖石破裂后支撐劑不一定能進(jìn)入裂縫，導(dǎo)致壓裂液和支撐劑進(jìn)入的空間不完全一致，因此造成加液量與加砂量的對(duì)應(yīng)關(guān)系不明顯。如焦石壩頁(yè)巖氣田的21口井，各井注入地層中的射孔段平均加液量和加砂量之間沒(méi)有明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系（圖1）。因此，僅依靠加砂量或加液量來(lái)表征工程甜點(diǎn)，具有較強(qiáng)不確定性。

1.2 工程甜點(diǎn)參數(shù)

1.2.1 脆性指數(shù)

圖1 氣井壓裂施工過(guò)程中加液量、加砂量統(tǒng)計(jì)圖

頁(yè)巖地層脆性指數(shù)是決定頁(yè)巖地層能否壓開(kāi)的重要參數(shù)，利用測(cè)井資料能有效評(píng)價(jià)地層的脆性指數(shù)[8-10]。其評(píng)價(jià)模型很多，測(cè)井資料解釋成果顯示脆性指數(shù)主要與脆性礦物含量、斷裂韌度、楊氏模量和泊松比等物理參數(shù)有關(guān)。根據(jù)北美頁(yè)巖地層壓裂實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)：脆性指數(shù)越大，越容易形成復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)裂縫，加液量越大，加砂量越小；脆性指數(shù)越小，形成兩翼對(duì)稱裂縫的可能性越大，加液量越小，加砂量越大。當(dāng)脆性指數(shù)小于0.3時(shí)，壓裂后地層中基本上形成兩翼對(duì)稱裂縫；當(dāng)脆性指數(shù)大于0.4時(shí)，壓裂后易形成復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)縫。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)焦石壩頁(yè)巖氣田21口井的資料，分析脆性指數(shù)與各井射孔段平均加砂量和加液量的關(guān)系（圖2），該地區(qū)脆性指數(shù)介于0.45～0.63，歸一化處理后介于0.6～0.9，各井射孔段平均加液量介于1 500～2 200 m3，平均加砂量介于36～68 m3。由圖2所示,加液量隨脆性指數(shù)增大而增大，與前述北美頁(yè)巖地層壓裂實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相吻合，即脆性指數(shù)大于0.4時(shí)，地層壓裂后易形成網(wǎng)絡(luò)裂縫，且脆性指數(shù)越大加液量越大。但是隨著脆性指數(shù)的增大，地層的斷裂韌度降低，壓裂形成的裂縫寬度越窄，注入地層中的砂量反而減少，攜砂比降低[11]。如圖2所示，加砂量隨脆性指數(shù)增大而變小，攜砂比也隨脆性指數(shù)增大而降低。

1.2.2 應(yīng)力差異系數(shù)

若能形成復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)縫則表明壓裂效率高，而應(yīng)力差異系數(shù)決定了壓裂后裂縫的形態(tài)，該參數(shù)是評(píng)價(jià)工程甜點(diǎn)的重要參數(shù)[12-14]。據(jù)國(guó)外的研究成果，當(dāng)應(yīng)力差異系數(shù)介于0～0.3時(shí)，水力壓裂后能夠形成較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)裂縫；當(dāng)應(yīng)力差異系數(shù)介于0.3～0.5時(shí)，水力壓裂后能形成多條裂縫；當(dāng)應(yīng)力差異系數(shù)大于0.5時(shí)，水力壓裂后形成兩翼對(duì)稱裂縫。應(yīng)力差異系數(shù)越大，越易形成兩翼對(duì)稱裂縫；應(yīng)力差異系數(shù)越小，越易形成復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)縫。國(guó)內(nèi)學(xué)者利用室內(nèi)巖心實(shí)驗(yàn)研究壓裂裂縫形態(tài)與應(yīng)力大小的關(guān)系，當(dāng)應(yīng)力差異系數(shù)為0.2時(shí)，壓裂后形成垂直層理面的裂縫，與開(kāi)裂的天然層理相互交會(huì)形成縫網(wǎng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與國(guó)外的研究結(jié)果一致[15-16]。

圖2 脆性指數(shù)與氣井壓裂加砂量、加液量的關(guān)系圖

頁(yè)巖地層的地應(yīng)力大小可通過(guò)多種方法獲得，如測(cè)井資料評(píng)價(jià)法、壓裂測(cè)試法和實(shí)驗(yàn)室測(cè)量法[17-18]。應(yīng)力差異系數(shù)（Δσ）通過(guò)最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力計(jì)算得到，即

式中σH表示最大水平主應(yīng)力，MPa；σh表示最小水平主應(yīng)力，MPa。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)焦石壩頁(yè)巖氣田21口井的資料，分析應(yīng)力差異系數(shù)與射孔段平均加砂量和加液量的關(guān)系（圖3），該地區(qū)應(yīng)力差異系數(shù)介于0.23～0.29，歸一化處理之后介于0.59～0.72，可以看出加砂量隨著應(yīng)力差異系數(shù)的增大而減小，說(shuō)明應(yīng)力差異系數(shù)增大時(shí)，不容易形成復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)縫，導(dǎo)致地層加砂困難，壓裂過(guò)程中攜砂比降低，而加液量隨著應(yīng)力差異系數(shù)的增大而增大。

1.2.3 泥質(zhì)含量

頁(yè)巖地層中泥質(zhì)礦物斷裂韌度較大，容易產(chǎn)生剪切破裂，而不易產(chǎn)生張破裂，同時(shí)泥質(zhì)含量越大，其他的脆性礦物含量就越小。因此泥質(zhì)礦物含量大小也是評(píng)價(jià)工程甜點(diǎn)的重要參數(shù)之一。

統(tǒng)計(jì)焦石壩頁(yè)巖氣田21口井的資料，分析泥質(zhì)含量與射孔段平均加砂量、加液量的關(guān)系，可見(jiàn)加砂量隨泥質(zhì)含量增大而增大，加液量隨泥質(zhì)含量增大而減?。▓D4）。

1.2.4 破裂壓力

頁(yè)巖地層破裂壓力的大小決定了壓裂施工所需要施加的能量。破裂壓力越大，則地層所需要的破裂能量就越多，向地層中注入砂粒就越困難[19-20]。

圖5為焦石壩頁(yè)巖氣田21口井的破裂壓力與射孔段平均加砂量和加液量的關(guān)系圖，由圖5可見(jiàn)，破裂壓力與加砂量、加液量回歸關(guān)系式的判定系數(shù)較小，意味著破裂壓力與加砂量、加液量的相關(guān)程度較弱，是否為主要工程甜點(diǎn)參數(shù)還需要獲得更多的資料方可下定論。

2 主要頁(yè)巖氣工程甜點(diǎn)參數(shù)的確定

圖3 應(yīng)力差異系數(shù)與氣井壓裂加砂量、加液量的關(guān)系圖

圖4 泥質(zhì)含量與氣井壓裂加砂量、加液量的關(guān)系圖

圖5 破裂壓力與氣井壓裂加砂量、加液量的關(guān)系圖

利用相關(guān)系數(shù)法確定主要的工程甜點(diǎn)參數(shù)：設(shè)工程甜點(diǎn)參數(shù)為輸入指標(biāo)，若輸入指標(biāo)與輸出指標(biāo)（加砂量、加液量或攜砂比）的相關(guān)系數(shù)越大，則說(shuō)明輸入指標(biāo)與輸出指標(biāo)之間的共線性關(guān)系越強(qiáng)，因此輸出指標(biāo)受輸入指標(biāo)的影響也越大，由此來(lái)確定主要的工程甜點(diǎn)參數(shù)。

2.1 利用加砂量和加液量表征工程甜點(diǎn)

通過(guò)對(duì)頁(yè)巖地層壓裂過(guò)程中工程甜點(diǎn)參數(shù)的定性分析，發(fā)現(xiàn)礦物含量、脆性指數(shù)、應(yīng)力差異系數(shù)、孔隙壓力梯度和破裂壓力對(duì)壓裂施工有較大的影響。為了選出主要工程甜點(diǎn)參數(shù)，需要進(jìn)行定量的研究。

根據(jù)焦石壩頁(yè)巖氣田21口井的資料，研究泥質(zhì)含量、硅質(zhì)含量、鈣質(zhì)含量、脆性指數(shù)、破裂壓力、孔隙壓力梯度和應(yīng)力差異系數(shù)等工程甜點(diǎn)參數(shù)與加砂量、加液量的相關(guān)系數(shù)，發(fā)現(xiàn)泥質(zhì)含量、脆性指數(shù)、鈣質(zhì)含量、應(yīng)力差異系數(shù)與加砂量、加液量的相關(guān)系數(shù)分別介于0.25～0.57、0.23～0.52，與加砂量、加液量的相關(guān)程度較高，認(rèn)為這些工程甜點(diǎn)參數(shù)對(duì)加砂量、加液量的影響較大。相比之下，硅質(zhì)含量、破裂壓力、孔隙壓力梯度與加砂量、加液量的相關(guān)系數(shù)分別介于0.10～0.16、0.03～0.17，與加砂量、加液量的相關(guān)程度較低，認(rèn)為它們對(duì)加砂量、加液量的影響較?。ū?）。由此認(rèn)為，脆性指數(shù)、泥質(zhì)含量、應(yīng)力差異系數(shù)、鈣質(zhì)含量是頁(yè)巖氣的主要工程甜點(diǎn)參數(shù)。

2.2 利用攜砂比表征工程甜點(diǎn)

攜砂比是加砂量與加液量的比值。根據(jù)焦石壩頁(yè)巖氣田21口井的資料，研究泥質(zhì)含量、硅質(zhì)含量、鈣質(zhì)含量、脆性指數(shù)、破裂壓力、孔隙壓力梯度和應(yīng)力差異系數(shù)等工程甜點(diǎn)參數(shù)與攜砂比之間的相關(guān)系數(shù)，發(fā)現(xiàn)泥質(zhì)含量、脆性指數(shù)、鈣質(zhì)含量、應(yīng)力差異系數(shù)與攜砂比的相關(guān)系數(shù)介于0.32～0.67，其對(duì)攜砂比影響較大，而硅質(zhì)含量、破裂壓力、孔隙壓力梯度與攜砂比的相關(guān)系數(shù)介于0.025～0.053，其對(duì)攜砂比的影響較?。ū?）。由此認(rèn)為，脆性指數(shù)、泥質(zhì)含量、應(yīng)力差異系數(shù)和鈣質(zhì)含量是頁(yè)巖氣的主要工程甜點(diǎn)參數(shù)，對(duì)攜砂比的影響次序依次為：脆性指數(shù) ＞泥質(zhì)含量＞應(yīng)力差異系數(shù)＞鈣質(zhì)含量。

表1 頁(yè)巖氣工程甜點(diǎn)參數(shù)與氣井壓裂加砂量、加液量的相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)表

表2 頁(yè)巖氣工程甜點(diǎn)參數(shù)與氣井壓裂攜砂比的相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)表

2.3 頁(yè)巖氣工程甜點(diǎn)表征形式的確定

從表1、2可看出，泥質(zhì)含量、脆性指數(shù)、鈣質(zhì)含量、應(yīng)力差異系數(shù)同為加砂量、加液量和攜砂比的4個(gè)主要影響參數(shù)。但它們與加砂量、加液量和攜砂比的相關(guān)系數(shù)有正也有負(fù)，尤其在表1中，它們與加砂量、加液量的相關(guān)系數(shù)正、負(fù)性剛好相反，說(shuō)明這些參數(shù)對(duì)加砂量、加液量的影響關(guān)系是不一致的，如果用加砂量、加液量來(lái)表征工程甜點(diǎn)的優(yōu)劣，存在著多目標(biāo)評(píng)價(jià)問(wèn)題。

而利用攜砂比來(lái)表征工程甜點(diǎn)不僅能避免用加砂量、加液量來(lái)表征存在的多目標(biāo)評(píng)價(jià)問(wèn)題，還能將其與主要工程甜點(diǎn)參數(shù)的相關(guān)程度提高。表2中泥質(zhì)含量、脆性指數(shù)、鈣質(zhì)含量、應(yīng)力差異系數(shù)與攜砂比的相關(guān)系數(shù)介于0.32～0.67，而表1中上述甜點(diǎn)參數(shù)與加砂量、加液量的相關(guān)系數(shù)分別介于0.25～0.57、0.23～0.52，表2中這4個(gè)參數(shù)與攜砂比的相關(guān)系數(shù)均大于表1中相應(yīng)參數(shù)與加砂量、加液量的相關(guān)系數(shù)的較大值，由此確定采用攜砂比來(lái)表征頁(yè)巖氣的工程甜點(diǎn)。

3 頁(yè)巖氣工程甜點(diǎn)評(píng)價(jià)模型

頁(yè)巖氣工程甜點(diǎn)參數(shù)既相互獨(dú)立、又相互影響，比如泥質(zhì)含量與脆性指數(shù)之間，水平地應(yīng)力與應(yīng)力差異系數(shù)之間，脆性礦物、巖石力學(xué)參數(shù)與脆性指數(shù)之間。下面先采用單一工程甜點(diǎn)參數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)工程甜點(diǎn)，然后再采用多個(gè)工程甜點(diǎn)參數(shù)并運(yùn)用雷達(dá)面積模型、獨(dú)立性權(quán)重系數(shù)模型來(lái)分別對(duì)工程甜點(diǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.1 單一參數(shù)評(píng)價(jià)

將脆性指數(shù)、泥質(zhì)含量、應(yīng)力差異系數(shù)和鈣質(zhì)含量等4個(gè)參數(shù)作為主要的工程甜點(diǎn)參數(shù)，充分滿足所選用參數(shù)是最優(yōu)的。一般來(lái)說(shuō)，泥質(zhì)含量越小、脆性指數(shù)越大、鈣質(zhì)含量越大、應(yīng)力差異系數(shù)越大，皆導(dǎo)致壓裂過(guò)程中攜砂比越低。

針對(duì)優(yōu)選出的主要工程甜點(diǎn)參數(shù)，分析這些參數(shù)與攜砂比之間的關(guān)系，先嘗試用單一參數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)工程甜點(diǎn)。由于甜點(diǎn)參數(shù)數(shù)值區(qū)間不一致，為了統(tǒng)一并方便研究，對(duì)工程甜點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行歸一化處理。如圖6所示，各甜點(diǎn)參數(shù)與攜砂比均為非線性相關(guān)關(guān)系，脆性指數(shù)與攜砂比回歸關(guān)系式的判定系數(shù)為0.450 1，其次是泥質(zhì)含量、應(yīng)力差異系數(shù)和鈣質(zhì)含量，判定系數(shù)依次為0.199 9、0.159 8和0.139 4?？梢?jiàn)單個(gè)參數(shù)與攜砂比的相關(guān)程度較低，用單一參數(shù)不能高精度地評(píng)價(jià)工程甜點(diǎn)，需要尋求新的、更完善的方法。

3.2 雷達(dá)面積模型

針對(duì)脆性指數(shù)、應(yīng)力差異系數(shù)、泥質(zhì)含量和鈣質(zhì)含量等4個(gè)參數(shù)，運(yùn)用雷達(dá)面積模型來(lái)定量評(píng)價(jià)頁(yè)巖氣工程甜點(diǎn)。對(duì)于特定的頁(yè)巖氣田，這4個(gè)參數(shù)具有一定的分布區(qū)間，應(yīng)用測(cè)井資料、壓裂施工及實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)，求得這4個(gè)參數(shù)的測(cè)量值，然后用極值數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化，通過(guò)歸一化的工程甜點(diǎn)參數(shù)計(jì)算出工程甜點(diǎn)系數(shù)，由工程甜點(diǎn)系數(shù)來(lái)定量評(píng)價(jià)工程甜點(diǎn)。工程甜點(diǎn)系數(shù)的計(jì)算式為：

式中XE表示工程甜點(diǎn)系數(shù)；Xi、Xj表示歸一化后的工程甜點(diǎn)參數(shù)， ；xi表示某工程甜點(diǎn)參數(shù)的測(cè)量值，xmax表示某工程甜點(diǎn)參數(shù)的地區(qū)極大值，xmin表示某工程甜點(diǎn)參數(shù)的地區(qū)極小值。

焦石壩頁(yè)巖氣田某井的脆性指數(shù)為0.7，應(yīng)力差異系數(shù)為0.30，鈣質(zhì)含量為7.83%，泥質(zhì)含量為42%（表3），歸一化處理后由雷達(dá)面積模型計(jì)算得到該井工程甜點(diǎn)系數(shù)為0.64。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)焦石壩頁(yè)巖氣田21口井的數(shù)據(jù)，得到工程甜點(diǎn)系數(shù)與攜砂比之間的關(guān)系。如圖7所示，隨甜點(diǎn)系數(shù)的增大，攜砂比呈降低的趨勢(shì)，兩者回歸關(guān)系式的判定系數(shù)為0.417 2，相關(guān)程度并不高。由此可見(jiàn)，采用雷達(dá)面積模型評(píng)價(jià)工程甜點(diǎn)精度不高。

3.3 獨(dú)立性權(quán)重系數(shù)模型

圖6 主要頁(yè)巖氣工程甜點(diǎn)參數(shù)與氣井壓裂攜砂比的關(guān)系圖

表3 頁(yè)巖氣工程甜點(diǎn)參數(shù)數(shù)據(jù)表

圖7 頁(yè)巖氣工程甜點(diǎn)系數(shù)與氣井壓裂攜砂比關(guān)系圖

獨(dú)立性權(quán)重系數(shù)模型是根據(jù)各指標(biāo)與其他指標(biāo)之間的共線性強(qiáng)弱來(lái)確定指標(biāo)權(quán)重的。設(shè)有指標(biāo)項(xiàng)X1，X2，…，Xm，若某指標(biāo)與其他指標(biāo)的復(fù)相關(guān)系數(shù)越大，則說(shuō)明該指標(biāo)與其他指標(biāo)之間的共線性關(guān)系越強(qiáng)，越容易由其他指標(biāo)的線性組合來(lái)表示，則重復(fù)信息越多，由此認(rèn)為該指標(biāo)的權(quán)重越小。其中，某指標(biāo)與其他指標(biāo)的復(fù)相關(guān)系數(shù)（CRi）計(jì)算式為：

利用相關(guān)系數(shù)法優(yōu)選出主要工程甜點(diǎn)參數(shù)，結(jié)合復(fù)相關(guān)系數(shù)求得各主要工程甜點(diǎn)參數(shù)的綜合系數(shù)，綜合系數(shù)＝Ri/CRi，其中Ri表示相關(guān)系數(shù)，再利用綜合系數(shù)，通過(guò)歸一化處理，得到各主要工程甜點(diǎn)參數(shù)的權(quán)重。權(quán)重（Wi）的計(jì)算式為：

表2顯示出主要工程甜點(diǎn)參數(shù)與攜砂比的相關(guān)系數(shù)存在著負(fù)數(shù)，如果用此相關(guān)系數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)其對(duì)應(yīng)工程甜點(diǎn)參數(shù)的權(quán)重，可能出現(xiàn)權(quán)重為負(fù)數(shù)。為此，要對(duì)相關(guān)系數(shù)為負(fù)數(shù)的工程甜點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行變換。表2中，鈣質(zhì)含量、脆性指數(shù)和應(yīng)力差異系數(shù)與攜砂比的相關(guān)系數(shù)為負(fù)數(shù)，將鈣質(zhì)含量和脆性指數(shù)的取值變換為1與鈣質(zhì)含量的差值、1與脆性指數(shù)的差值，應(yīng)力差異系數(shù)的取值變換為其倒數(shù)。變換后的工程甜點(diǎn)參數(shù)與攜砂比之間的相關(guān)系數(shù)都為正數(shù)（表4），有利于用獨(dú)立性權(quán)重系數(shù)模型求取參數(shù)的權(quán)重。

表4 頁(yè)巖氣工程甜點(diǎn)參數(shù)權(quán)重評(píng)價(jià)表

由于是利用變換后的主要工程甜點(diǎn)參數(shù)與攜砂比的相關(guān)系數(shù)，采用獨(dú)立性權(quán)重系數(shù)模型評(píng)價(jià)頁(yè)巖氣工程甜點(diǎn)。因此該工程甜點(diǎn)系數(shù)稱為視工程甜點(diǎn)系數(shù)，表示為：

式中XE表示視工程甜點(diǎn)系數(shù)；n表示工程甜點(diǎn)參數(shù)的數(shù)量，n＝4；Wi表示工程甜點(diǎn)參數(shù)對(duì)應(yīng)的權(quán)重；Xi表示歸一化后的工程甜點(diǎn)參數(shù)。

根據(jù)獨(dú)立性權(quán)重系數(shù)模型定量評(píng)價(jià)工程甜點(diǎn)，得到了焦石壩頁(yè)巖氣田氣井的視工程甜點(diǎn)系數(shù)范圍為0.32～0.61，其與氣井壓裂攜砂比的相關(guān)關(guān)系表現(xiàn)出視工程甜點(diǎn)系數(shù)越高、攜砂比越低的趨勢(shì)，呈非線性關(guān)系，回歸關(guān)系式的判定系數(shù)為0.720 4，相關(guān)程度較高（圖8）?？梢?jiàn)，采用獨(dú)立性權(quán)重系數(shù)模型計(jì)算視工程甜點(diǎn)系數(shù)，其精度高于雷達(dá)面積模型計(jì)算的工程甜點(diǎn)系數(shù)的精度，且遠(yuǎn)高于單一參數(shù)的評(píng)價(jià)精度。視工程甜點(diǎn)系數(shù)大于0.4時(shí)，攜砂比小于3.5%，為較好工程甜點(diǎn)，壓裂后易形成網(wǎng)絡(luò)縫。

圖8 視工程甜點(diǎn)系數(shù)與氣井壓裂攜砂比關(guān)系圖

4 應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

利用獨(dú)立性權(quán)重系數(shù)模型評(píng)價(jià)了焦石壩頁(yè)巖氣田新壓裂的3口井，這3口井的泥質(zhì)含量分布范圍介于32%～46.1%，脆性指數(shù)介于0.24～0.32，鈣質(zhì)含量介于0～34%，應(yīng)力差異系數(shù)介于0.06～0.27，視工程甜點(diǎn)系數(shù)結(jié)果分別是0.57、0.46和0.43，都大于0.4，說(shuō)明這3口頁(yè)巖氣井所在地層為較好工程甜點(diǎn)，壓裂后容易形成網(wǎng)絡(luò)縫。

3口井的微地震檢測(cè)資料結(jié)果顯示：壓裂后形成了較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)縫，主縫長(zhǎng)介于440～495 m，縫高介于30～65 m，3口井的有效改造體積分別為3.76h107m3、2.73h107m3、2.50h107m3。 攜 砂 比分別為2.70%、3.10%、3.64%，圖9為新增了3口井?dāng)?shù)據(jù)的視工程甜點(diǎn)系數(shù)與攜砂比關(guān)系圖，新增數(shù)據(jù)點(diǎn)在回歸趨勢(shì)線附近，評(píng)價(jià)結(jié)果可靠。

圖9 視工程甜點(diǎn)系數(shù)與氣井壓裂攜砂比關(guān)系圖

5 結(jié)論

1）針對(duì)焦石壩頁(yè)巖氣田，采用壓裂氣井的攜砂比來(lái)表征頁(yè)巖氣工程甜點(diǎn)，運(yùn)用相關(guān)系數(shù)法確定出泥質(zhì)含量、脆性指數(shù)、鈣質(zhì)含量和應(yīng)力差異系數(shù)等4個(gè)參數(shù)為主要的頁(yè)巖氣工程甜點(diǎn)參數(shù)。

2）運(yùn)用獨(dú)立性權(quán)重系數(shù)模型評(píng)價(jià)工程甜點(diǎn)精度最高，其次是雷達(dá)面積模型，單一參數(shù)評(píng)價(jià)的精度較低。頁(yè)巖氣工程甜點(diǎn)的定量評(píng)價(jià)采用獨(dú)立性權(quán)重系數(shù)模型為宜。

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