[發明專利]一種定量評價儲層成巖演化過程中孔隙度時空演變的方法

有效

• 申請號: 201710629491.X
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107290506B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 楊磊磊;劉琦;于林姣;劉可禹;許天福;張聲威;來穎穎;范超;劉雙星;曹鑫;彭勃
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 張德斌,姚亮

技術領域

本發明涉及石油勘探領域，具體的說，本發明涉及一種定量評價儲層成巖演化過程中孔隙度時空演變的方法。

背景技術

油氣資源已日益成為與國民經濟、社會發展和國家安全息息相關的戰略資源。無論是傳統的、技術已經相對成熟的常規油氣，還是新興的、潛力巨大的頁巖氣、煤層氣等非常規資源，均賦存于儲層巖石孔隙或裂隙中。若要對其進行有效的開采，必須明確油氣的成藏規律，對儲層的孔隙度和滲透率等物性條件進行正確的評價。

油氣資源的分布和物性主要受沉積作用和成巖作用的共同影響與控制：①沉積作用是指被運動介質搬運的物質到達適宜的場所后，由于條件改變而發生沉淀、堆積的過程的作用，沉積作用是影響儲層質量的“先天”因素，決定著儲層的空間分布和原始物性；②成巖作用是指沉積物沉積后至巖石固結的整個過程，沉積物沉積后，由于上覆沉積物的不斷堆積，沉積物在埋藏過程中經歷了不同類型和不同強度的成巖作用，對儲層孔隙的形成、保存、破壞及儲層的物性起著極為重要的作用。因此，成巖作用是影響儲層質量的“后天”因素，決定著儲層的最終物性，現今儲層的孔隙度、滲透率等性質是成巖作用對其改造的結果。

成巖過程及其復雜，根據典型的成巖事件，可劃分為多個連續的時期，每個時期均對應不同的埋深、溫度、壓力等條件，同時還有構造運動、外界流體侵入、烴源巖生成等多種因素的影響，在空間上也表現為非均質的特性。儲層內主要發生的成巖作用有壓實作用、膠結作用、交代作用、結晶作用、淋濾作用、水合作用和生物化學作用等。整個成巖過程基本都在有水的環境中進行，在漫長的成巖過程中，復雜的地下水溶液與圍巖礦物長期接觸，必然會發生一系列的物理、化學反應，導致礦物發生溶解或沉淀，引發儲層孔隙度改變。因此，亟待明確成巖過程中不同的成巖條件下，儲層內所發生的物理、化學作用對孔隙度的影響，也就是恢復成巖過程中孔隙度的時空演變過程，從而能準確的評價有利儲層的分布，為油氣勘探查明方向，提高開采效率。

關于成巖過程中孔隙度的研究，目前的技術方案一方面是基于井點等地質資料，通過理論分析、巖石學測試和物理模擬等手段，模擬沉積充填史、埋藏史、熱源演化史，恢復鈣質膠結史、硅質膠結史、粘土礦物膠結史、長石礦物溶解史等，確定不同時期的典型成巖作用、強度和儲層孔隙度的改變，基于巖石學測試等方法，確定儲層原始孔隙保留和次生孔隙增減的情況，屬于定性或者半定量的分析，得到的是孔隙度的整體曲線，未有隨時間演變的定量分析與評價，未能精確地提供成巖過程中某個時間或某個區域的孔隙度具體數值。

另一方面，目前有少量文獻基于地球化學理論研究成巖作用，運用熱力學計算或數值模擬手段，評價某一成巖作用對孔隙度的改造，但是這些研究都是拘泥于單一的典型成巖作用，如白云石化作用、伊利石化作用，屬于機理研究，并不能預測實際成巖過程中孔隙度的改變。然而，實際成巖作用包含多個成巖作用，過程及其復雜。目前，尚未有一種技術方案能夠基于地質學、地球化學和計算機等綜合知識，定量地評價和預測成巖過程中儲層孔隙度隨時空的演變。

發明內容

本發明的目的在于提供一種定量評價儲層成巖演化過程中孔隙度時空演變的方法；該方法能夠利用實驗和數值模擬相結合的手段，準確地復制儲層成巖演化過程，并定量恢復孔隙度隨時間的演變曲線。

本發明通過系統性實驗與數值模擬技術相結合，建立成巖演化過程中孔隙度的時空演變模擬系統，從而明確儲層漫長復雜的成巖演化過程中儲層孔隙度的演變規律，定量評價儲層孔隙度隨時間的演變趨勢和在空間上的分布特征，揭示有利儲層的形成機制和空間展布特征，該技術將為油氣資源的勘探指明方向，提高油氣的開采效率。

本技術方案基于巖石學測試分析等定性化的數據，充分運用地球化學數值模擬技術，實現了孔隙度隨時間和在空間上演變的定量化評價。

為達上述目的，一方面，本發明提供了一種定量評價儲層成巖演化過程中孔隙度時空演變的方法，所述方法包括如下步驟：

(1)確定儲層的成巖序列和孔隙度變化趨勢，識別儲層經歷的成巖事件，選取對孔隙度有影響的成巖事件(如有機酸充注、二氧化碳侵入、異常高溫高壓等)，劃定多個典型的、連續的成巖時期(每個成巖時期存在多種可能的成巖條件，如有機酸充注的速率、充注量等)，建立1種或多種可能的成巖演化過程；

(2)分別模擬步驟(1)中所推測的成巖演化過程，將各成巖演化過程的模擬結果與儲層實際的成巖序列和孔隙度變化趨勢進行對比，選擇其中的模擬結果與實際數據一致的成巖演過過程，則確定儲層所經歷的成巖演化過程、成巖時期和每個成巖時期的成巖條件；