[發明專利]一種利用測井數據預測儲層天然氣水合物飽和度的方法

有效

• 申請號: 202110686323.0
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113376709B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 張千貴;李權山;范翔宇;么勃衛;趙鵬斐;魏納;王興興;王立志
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01V11/00
• 分類號: G01V11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種利用測井數據預測儲層天然氣水合物飽和度的方法，其特征在于，其實施步驟如下：

步驟1、根據儲層飽和水巖心電阻率測試得到的飽和水巖石電阻率和天然氣水合物儲層電阻率測井值，依據修正的Archie公式，初步估算儲層天然氣水合物飽和度，并將初步估算值小于或等于10％的井段劃分為A模式井段，初步估算值大于10％的井段劃分為B模式井段；

步驟2、基于等效介質理論，將儲層天然氣水合物視為流體，得出A模式情況下儲層天然氣水合物飽和度S_h計算模型，將儲層天然氣水合物視為骨架的一部分，得出B模式情況下儲層天然氣水合物飽和度S_h計算模型；利用天然氣水合物儲層聲波時差測井數據、密度測井數據和實驗測試數據，確定A模式和B模式情況下儲層天然氣水合物飽和度計算模型參數；

步驟3、將A模式和B模式情況下儲層天然氣水合物飽和度計算模型參數代入到基于等效介質理論的A模式和B模式儲層天然氣水合物飽和度計算模型中，分別計算出A模式井段和B模式井段的天然氣水合物飽和度，再對A模式井段和B模式井段的天然氣水合物飽和度計算結果進行合并，得到儲層連續井段的天然氣水合物飽和度預測結果；

所述步驟1的具體步驟如下：

步驟1.1、根據儲層飽和水巖心電阻率測試得到的飽和水巖石電阻率和天然氣水合物儲層電阻率測井值，依據修正的Archie公式，計算得到天然氣水合物儲層含水飽和度S_w，計算公式如下：

式中，S_w為天然氣水合物儲層含水飽和度，％；R₀為飽和水巖石電阻率，Ω·m，可通過儲層飽和水巖心的電阻率測試得到；R_t為天然氣水合物儲層電阻率測井值，Ω·m；n為飽和度指數，n＝1.9386；

步驟1.2、根據計算得到的天然氣水合物儲層含水飽和度，計算得到初步估算的儲層天然氣水合物飽和度，計算公式如下：

S′_h＝1-S_w

式中，S′_h為初步估算的儲層天然氣水合物飽和度，％；

步驟1.3、根據初步估算的儲層天然氣水合物飽和度，將其值小于或等于10％的井段劃為A模式井段，將其值大于10％的井段劃為B模式井段；

所述步驟2的A模式和B模式情況下基于等效介質理論的儲層天然氣水合物飽和度計算模型如下：

基于等效介質理論，將儲層天然氣水合物視為流體，得出A模式情況下儲層天然氣水合物飽和度S_h計算模型：

式中：S_h為儲層天然氣水合物飽和度，％；K_h為天然氣水合物的體積模量，GPa；K_w為水的體積模量，GPa；K_f為孔隙流體的體積模量，GPa；

基于等效介質理論，將儲層天然氣水合物視為骨架的一部分，得出B模式情況下儲層天然氣水合物飽和度S_h計算模型：

式中：φ_r為天然氣水合物作為骨架時儲層的孔隙度，無量綱；φ為不含天然氣水合物時巖石骨架孔隙度，無量綱；

所述步驟2的A模式和B模式情況下儲層天然氣水合物飽和度計算模型參數確定的具體步驟如下：

步驟2.1、利用測井數據和實驗測試數據，確定A模式情況下儲層天然氣水合物飽和度計算模型參數；

天然氣水合物的體積模量K_h取7.7GPa；

水的體積模量K_w取2.29GPa；

孔隙流體的體積模量K_f根據如下方程求得：

式中：K_sat為沉積物的體積模量，MPa；K_dry為干巖樣骨架的體積模量，MPa；K_ma為巖石骨架的體積模量，MPa；

沉積物的體積模量K_sat通過如下公式計算求得：

式中，ρ_b為地層體積密度，g/cm³，通過密度測井獲得；Δt_s和Δt_c分別為地層的橫波和縱波時差，μs/m；a_c＝1.0×10⁹；

縱波時差Δt_c通過聲波測井獲得，橫波時差Δt_s利用以下方程求得：

干巖樣骨架的體積模量K_dry根據以下方程得到：

其中，

式中：φ_c為臨界孔隙度，無量綱，一般取0.36～0.40；P為有效壓力，MPa；m為臨界孔隙度時單位體積內顆粒平均接觸的數目，一般取8～9.5；G_ma為巖石骨架的剪切模量，MPa；ν為巖石骨架的泊松比，計算公式為：

K_ma、G_ma根據以下公式計算：

式中，m_r為巖石固相部分中礦物的種數，整數，通過巖石礦物成分測試獲得；f_i為第i種礦物占固相部分的體積分數，％，通過巖石礦物成分測試獲得；K_i和G_i為第i種礦物的體積模量和剪切模量，MPa，通過查閱文獻標準獲得；

不含天然氣水合物時巖石骨架的孔隙度φ計算公式如下：

式中，ρ_i為儲層巖石各礦物的密度，g/cm³，通過查閱文獻標準獲得；ρ_h為純天然氣水合物的密度，取0.9g/cm³；ρ_w為水的密度，取1.0g/cm³；

有效壓力P的計算公式為：

P＝P_c-αP_p

式中：P_c和P_p分別為地層最小主應力和地層壓力，MPa；α為Boit彈性系數，無量綱；

Boit彈性系數α的計算公式如下：

式中：ρ_ma巖石骨架的體積密度，g/cm³，通過儲層巖心的室內實驗獲得；Δt_mc、Δt_ms分別為巖石骨架的縱波、橫波時差，μs/m，通過儲層巖心的室內實驗獲得；

P_c為垂直和兩個水平方向上的最小地應力值，三個方向的地應力采用黃氏模型計算得到：

則P_c取值如下：

P_c＝min(σ_v，σ_h，σ_H)

式中：σ_v為垂直方向地應力，MPa；g為重力加速度，m/s²；H為地層深度，m；σ_h為最小水平地應力，MPa；σ_H為最大水平地應力，MPa；β₁、β₂為在構造應力系數，利用水力壓裂實驗反演方法確定；

地層壓力P_p的計算公式如下：

式中：P_w為地層靜液壓力，MPa；Δt_n正常壓實趨勢線上的聲波時差值，μs/ft；c為壓實指數，常取0.914；

步驟2.2、利用測井數據和實驗測試數據，確定B模式情況下儲層天然氣水合物飽和度計算模型參數；

天然氣水合物視為骨架時的儲層孔隙度φ_r計算公式如下：

式中，Δt_c為地層的縱波時差，μs/m；Δt_f為儲層流體的聲波時差值，一般取620μs/m；φ_s為修正前的聲波孔隙度，無量綱；C_p為儲層壓實系數，無量綱，計算公式如下：

C_P＝1.68-0.0002H

不含天然氣水合物時巖石骨架的孔隙度φ采用如下公式計算：

所述步驟3的具體步驟如下：

步驟3.1、針對A模式井段，將所述步驟2.1確定的模型參數帶入所述A模式情況下儲層天然氣水合物飽和度計算模型中，計算得出A模式井段儲層天然氣水合物飽和度；

步驟3.2、針對B模式井段，將所述步驟2.2確定的模型參數帶入所述B模式情況下儲層天然氣水合物飽和度計算模型中，計算得出B模式井段儲層天然氣水合物飽和度；

步驟3.3、合并A模式井段和B模式井段計算得出的儲層天然氣水合物飽和度，得到儲層連續井段天然氣水合物飽和度預測結果。