[發明專利]一種天然氣水合物的飽和度估算方法及系統

在審

• 申請號: 202110493721.0
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113189674A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 張峰;武存志;李向陽
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G01V11/00
• 分類號: G01V11/00;G06F17/11
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 劉飛;賈磊

本發明提供了一種天然氣水合物的飽和度估算方法及系統。方法包括：獲取待測地層的測井數據以及彈性參數；分別計算待測地層的預測縱波速度及預測橫波速度；當飽水層段每個深度點的預測縱波速度與所述飽水層段實測縱波速度的誤差、預測橫波速度與飽水層段實測橫波速度的誤差均最小時確定臨界孔隙度及在所述臨界孔隙度處的配位數，重新計算待測地層的預測縱波速度及預測橫波速度，并根據重新計算的預測縱波速度估算每個深度點的第一水合物飽和度，以及根據重新計算的預測橫波速度估算每個深度點的第二水合物飽和度并獲得該水合物飽和度。本方法估算精確度高，對水合物儲層儲量評估及后續勘探開發有積極的指導作用。

技術領域

本發明涉及天然氣水合物儲層飽和度估算領域，具體涉及一種天然氣水合物的飽和度估算方法及系統。

背景技術

天然氣水合物，簡稱水合物，又稱“可燃冰”，是天然氣和水在高壓低溫環境條件下形成的冰態、結晶狀籠形化合物。作為一種非常規能源，因其巨大的資源量成為目前能源研究的熱點。天然氣水合物儲層的定量評價是水合物開發利用和環境影響的基礎，準確的預測天然氣水合物的飽和度對于水合物資源定量評價至關重要。

目前在鉆井資料存在的地區，應用于天然氣水合物儲層估算評價飽和度的方法中，電阻率測井和聲波測井是評價水合物儲層的有效手段。從電學角度出發，利用阿奇公式(Archie，1942)、雙水模型、印度尼西亞公式由電阻率估算水合物飽和度；從聲學角度出發，利用聲波測井資料估算水合物飽和度。由于含水合物沉積地層的速度與水合物飽和度(含量)有關，利用波速評價水合物飽和度的關鍵是建立水合物含量與沉積層速度的關系，即合適的巖石物理模型。一旦建立了兩者之間的數學物理方程，便可由地層速度反演預測水合物飽和度。第一種是比較常用的經驗公式，如三相Wood方程、三相時間平均方程、三相加權方程；第二種是依賴于巖石物理理論，并將水合物不同的賦存狀態考慮進去，基本是將天然氣水合物作為骨架、流體或膠結物加入其中，即對應的三種模型：承載模型、孔隙填充模型和膠結模型，如Lee修正的Biot-Gassmann理論(BGTL)(Lee，2002)、三相Biot方程(TPBE)(Lee，2006)、Ecker膠結模型等，另外還有在孔隙尺度下基于水合物顆粒與多孔隙介質顆粒之間的相互作用而構建巖石物理模型，如等效介質理論(EMT)(Helgerud，1999)，多孔顆粒的未固結砂巖模型(Ruiz和Dvorkin，2009)，K-T方程(Zimmerman和King，1986)等。

等效介質理論(EMT)作為針對水合物儲層最為常用的一種巖石物理模型，可以模擬水合物作為骨架(顆粒支撐)一部分或孔隙流體(孔隙填充)一部分這兩種賦存狀態下的等效彈性模量。然而，顆粒支撐模式和孔隙填充模式是物理意義上的兩種極端微觀分布狀態。實際上，水合物在沉積物中的分布狀態多種多樣，且多數情況下各種分布狀態可以共存，此時EMT方程適用型較差，使用此方程進行水合物儲層縱、橫波速度模擬與飽和度計算工作時，結果往往不準確。

發明內容

鑒于上述傳統等效介質理論所采用的EMT方程進行水合物儲層縱、橫波速度模擬與飽和度計算結果不準確的問題，提出了本發明以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種天然氣水合物的飽和度估算方法及系統。

依據本發明的一個方面，提供一種天然氣水合物的飽和度估算方法，包括：

獲取待測地層的測井數據以及彈性參數；所述待測地層包括水合物層段以及飽水層段；所述測井數據包括：深度點的深度、各個深度點的孔隙度、實測縱波速度以及實測橫波速度；所述彈性參數包括：體積模量、剪切模量和密度；

根據所述彈性參數分別計算待測地層的預測縱波速度及預測橫波速度；

當飽水層段每個深度點的預測縱波速度與所述飽水層段實測縱波速度的誤差、預測橫波速度與飽水層段實測橫波速度的誤差均最小時確定臨界孔隙度及在所述臨界孔隙度處的配位數；