[發(fā)明專利]一種巖石地層壓實系數(shù)和有效孔隙體積壓縮系數(shù)計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811494066.5
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109583113B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何生;劉宇坤;楊銳;郭小文;朱彥先
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/00;G06F111/04;G06F119/14
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 齊晨涵

本發(fā)明公開了一種巖石地層壓實系數(shù)和有效孔隙體積壓縮系數(shù)計算方法，通過對研究區(qū)儲層巖樣品的巖石地層壓實系數(shù)實驗數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合巖石多孔彈性力學(xué)理論，提出了基于實測數(shù)據(jù)的地層壓實系數(shù)?孔隙度?有效應(yīng)力三維曲面方程和有效應(yīng)力定理計算地層壓實系數(shù)、有效孔隙體積壓縮系數(shù)的方法。對上述復(fù)雜非線性多元方程組，通過粒子群算法搜索一個接近于解的初值，基于非線性約束優(yōu)化得到收斂的巖石地層壓實系數(shù)，進(jìn)而計算得到有效孔隙體積壓縮系數(shù)。該方法解決了精細(xì)計算巖石地層壓實系數(shù)和有效孔隙體積壓縮系數(shù)的難點問題，在油氣藏彈性產(chǎn)能和動態(tài)地質(zhì)儲量評價等油氣藏工程的各種定量化評價中具有工業(yè)應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地質(zhì)勘探領(lǐng)域，尤其涉及一種巖石地層壓實系數(shù)和有效孔隙體積壓縮系數(shù)計算方法。

技術(shù)背景

巖石壓縮系數(shù)是巖石彈性性質(zhì)的重要表征參數(shù)，被廣泛應(yīng)用于油氣藏彈性產(chǎn)能和動態(tài)地質(zhì)儲量評價等油氣藏工程的各種定量化評價中。

在應(yīng)力的作用下，無孔彈性固體介質(zhì)具有單一的壓縮性，即此固體介質(zhì)在外表面應(yīng)力作用下體積的變化，這是固體介質(zhì)的壓縮性。而對于多孔彈性介質(zhì)的可壓縮性要復(fù)雜的多，由于巖石在兩個應(yīng)力變量，即孔隙壓力和外部圍壓的單獨作用下均可能造成兩個體積變量，孔隙體積和巖石總體積的改變，因此巖石中存在四種可壓縮性：巖石骨架體積壓縮系數(shù)、巖石視體積壓縮系數(shù)、地層壓實系數(shù)和有效孔隙體積壓縮系數(shù)；其中巖石骨架體積壓縮系數(shù)和巖石視體積壓縮系數(shù)測試難度大、成本高，且實際應(yīng)用資料獲取手段難度大；但可通過巖石地層壓實系數(shù)和有效孔隙體積壓縮系數(shù)間接計算獲得。因此，合適的巖石地層壓實系數(shù)和有效孔隙體積壓縮系數(shù)計算方法對獲取巖石各個壓縮系數(shù)至關(guān)重要。目前巖石地層壓實系數(shù)和有效孔隙體積壓縮系數(shù)的計算方法主要是根據(jù)其與孔隙度、地層壓力等關(guān)鍵參數(shù)的一元線性關(guān)系，具有很大的局限性，只適用于在地區(qū)上無其它可借鑒資料或數(shù)據(jù)的情況，而對于在縱向上多種變化的實際油氣藏儲層的精細(xì)評價來說，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

巖石壓縮系數(shù)是巖石基質(zhì)成分、孔隙大小、孔隙結(jié)構(gòu)、所受應(yīng)力條件的綜合體現(xiàn)，由于實驗測試難度和成本的限制，嘗試建立巖石壓縮系數(shù)與上述各種因素的定量擬合關(guān)系是不現(xiàn)實的，目前尚未找到反映上述諸多因素的關(guān)鍵參數(shù)，因此精細(xì)計算巖石地層壓實系數(shù)和有效孔隙體積壓縮系數(shù)一直是國內(nèi)外研究的難點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對目前巖石地層壓實系數(shù)和有效孔隙體積壓縮系數(shù)精細(xì)計算這一難點問題，提出一種基于多孔彈性力學(xué)理論和實驗室實測統(tǒng)計數(shù)據(jù)的巖石地層壓實系數(shù)和有效孔隙體積壓縮系數(shù)計算方法。一定程度上解決了用少數(shù)關(guān)鍵參數(shù)反映巖石壓縮系數(shù)的這一難點。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計的巖石地層壓實系數(shù)和有效孔隙體積壓縮系數(shù)計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1選定研究區(qū)域，確定研究對象的儲層類型，并采集若干樣品；

S2采用PoroPDP-200型覆壓孔隙度滲透率測量儀測試巖石地層壓實系數(shù)，得到不同有效應(yīng)力下一系列巖石樣品的巖石地層壓實系數(shù)C_pc和孔隙體積離散值；

S3根據(jù)巖樣品孔隙體積與有效應(yīng)力的離散測試值，對各個樣品孔隙體積和有效應(yīng)力σ_m的非線性乘冪關(guān)系進(jìn)行擬合；

S4根據(jù)S3的結(jié)果，對巖樣孔隙度、有效應(yīng)力和巖石地層壓實系數(shù)的三維曲面關(guān)系式進(jìn)行擬合，得到公式：

C_pc＝f(φ,σ_m)

式中，地層壓實系數(shù)C_pc、σ_m為有效應(yīng)力，φ為孔隙度；

S5根據(jù)組成巖石樣品的各礦物體積百分?jǐn)?shù)f_i，采用Voigt-Reuss-Hill平均模量模型，計算待預(yù)測巖石儲層的巖石基質(zhì)壓縮系數(shù)C_s；

該步驟中用到的Voigt-Reuss-Hill平均模量模型計算公式如下：