[发明专利]一种估算成岩天然气水合物储层力学参数的方法

说明书

一种预测成岩天然气水合物储层力学参数的方法，本发明涉及成岩天然气水合物储层力学参数预测领域，解决在缺乏详细测井资料时无法对成岩天然气水合物储层进行储层力学参数计算的问题。本发明主要包括在已有天然气水合物井的水合物饱和度、储层岩石总体密度、和钻井液密度的情况下估算天然气水合物储层的纵波速度，进而计算储层的储层力学参数。本发明用于在缺乏详细测井资料的情况下预测成岩天然气水合物储层的储层力学参数。

技术领域

本发明涉及成岩天然气水合物储层力学参数计算领域，具体涉及一种快速预测成岩天然气水合物储层力学参数的方法。

技术背景

一般要确定成岩天然气水合物的储层力学参数，需要根据测井资料获得纵横波速度、地层密度、上覆岩层压力、钻井液液柱压力。要获得纵横波速度需要进行地球物理测井，但对成岩天然气水合物储层进行地球物理测井的成本较高。在弄清水合物储层中的各岩石组分、水合物饱和度、孔隙水饱和度、水合物孔隙度、岩石总体密度的前提下，结合Gassmann方程估算横波速度和纵波速度，然后通过公式估算成岩天然气水合物层储层力学参数。而成岩天然气水合物的赋存模式可分为2类：一类是作为孔隙充填物，另一类作为岩石骨架的一部分(图1)。所以在估算成岩天然气水合物储层的纵横波速度时，应考虑到水合物在不同的赋存模式下对估算结果所带来的影响。但两种赋存模式下的水合物占总水合物的百分比无法获得，故分别将水合物全部作为孔隙填充物或全部作为岩石骨架的一部分进行处理，分别计算不同赋存模式下成岩天然气水合物的纵波速度和储层力学参数，然后对比在两种模式下所计算出的储层力学参数并取中间值作为最终的估算结果。

由于该方法不需要详细的测井资料，同时又考虑了成岩天然气水合物的不同赋存模对纵波计算结果的影响，所以在节约了时间和成本的同时又保证了计算结果的准确性。

成岩天然气水合物在储层中有两种赋存模式，一种是作为孔隙填充物而存在，另一种是作为岩石骨架的一部分而存在，为保证估算结果的准确性，须分别计算成岩天然气水合物储层在两种赋存模式下所对应的纵横波速度，进而计算储层岩石的力学参数。

（1）模式Ⅰ型储层纵横波计算

模式Ⅰ型成岩天然气水合物，水合物颗粒作为孔隙充填物的一部分，通过对填充混合物的弹性模量产生作用，进而影响水合物储层的弹性模量。依据Gassmann理论，通过以下公式获得模式Ⅰ型成岩天然气水合物弹性模量：

式中：K_f为孔隙填充物体积模量；S_h为水合物饱和度；S_w为孔隙水饱和度；K_h为纯水合物体积模量；K_w为纯水的体积模量。

式中：K_dry为干岩石骨架体积模量；φ为纯水合物孔隙度；φ_c为临界孔隙度，取值为0.4；K_hm为临界孔隙度下岩石骨架体积模量；G_hm为临界孔隙度下岩石骨架剪切模量。

式中：G_dry为干岩石骨架剪切模量；G_hm为临界孔隙度下岩石骨架剪切模量；Z为过渡量，Z的值为：

式中：K_n为骨架中各种岩性成分的体积模量和；ν为岩石骨架泊松比；P为有效孔隙压力；k为过渡量；π=3.14。

式中：G_n为骨架中各种岩性成分的剪切模量和。

式中：K_i为第i种组分的体积模量；f_i为第i种岩石组分所占体积百分数。