[发明专利]一种基于岩石压缩系数计算碳酸盐岩地层孔隙压力的方法

权利要求书

1.一种基于岩石压缩系数计算碳酸盐岩地层孔隙压力的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：获取待预测碳酸盐岩地层的岩石样品，测试岩石常压孔隙度φ和孔隙体积；

S2：根据岩石样品常压孔隙度，优选一系列样品，采用PoroPDP-200型覆压孔隙度渗透率测量仪测试岩石地层压实系数，得到不同有效应力下一系列碳酸盐岩样品的岩石地层压实系数C_pc和孔隙体积离散值；

S3：根据各个碳酸盐岩岩样孔隙体积与有效应力的离散测试值，对各个样品孔隙体积和有效应力σ_m的非线性乘幂关系进行拟合；

根据对岩样孔隙度、有效应力和岩石地层压实系数进行拟合，得到如下公式：

C_pc＝f(φ,σ_m)

式中，C_pc为地层压实系数，σ_m为有效应力，φ为孔隙度；

S4：根据S3中的拟合公式和Biot-Willis有效应力定理联立方程组，求解得到物理模拟不同围压、孔隙压力下的岩石孔隙度φ、有效应力σ_m和地层压实系数C_pc；

S5：对所有碳酸盐岩石样品进行全岩X衍射测试，得到组成岩石样品的各矿物体积百分数f_i；

S6：根据组成岩石样品的各矿物体积百分数f_i，采用Voigt-Reuss-Hill平均模量模型，计算待预测碳酸盐岩地层的岩石基质压缩系数C_s；

S7：采用Wood模型和Patchy模型计算岩石样品的孔隙流体压缩系数C_f；

S8：根据岩石样品的岩石基质压缩系数C_s、孔隙流体压缩系数C_f和岩石地层压实系数C_pc，计算获得待预测碳酸盐岩地层的孔隙压力p。

2.如权利要求1所述的一种基于岩石压缩系数计算碳酸盐岩地层孔隙压力的方法，其特征在于：所述步骤S1中，采用氦气法测试岩石样品孔隙度、孔隙体积。

3.如权利要求1所述的一种基于岩石压缩系数计算碳酸盐岩地层孔隙压力的方法，其特征在于：所述步骤S3中，先将每个岩样有效应力测试范围进行扩展，然后通过实测和扩展模拟数据拟合得到岩样孔隙体积、有效应力和岩石地层压实系数的三维曲面关系式，并由拟合曲面关系式与实验测试点和扩展数据点的误差平方和决定系数验证该三维曲面关系式的吻合效果。

4.如权利要求1所述的一种基于岩石压缩系数计算碳酸盐岩地层孔隙压力的方法，其特征在于：所述步骤S3中，将孔隙体积转换为孔隙度，其中用到的公式为：

φ＝V_p/V

式中，V_p为孔隙体积；V为岩石总体积，为实验前岩石基础数据，为先验值。

5.如权利要求1所述的一种基于岩石压缩系数计算碳酸盐岩地层孔隙压力的方法，其特征在于：所述步骤S3中，根据对岩样孔隙度、有效应力和岩石地层压实系数进行拟合，采用的拟合方式为非线性最小二乘法。

6.如权利要求1所述的一种基于岩石压缩系数计算碳酸盐岩地层孔隙压力的方法，其特征在于：所述步骤S4中，联立得到的方程组为：

式中，σ_v为围压，为物理模拟实验给定先验值；p′为孔隙压力，为物理模拟实验给定先验值；α为有效应力系数；C_s为岩石基质压缩系数。

7.如权利要求6所述的一种基于岩石压缩系数计算碳酸盐岩地层孔隙压力的方法，其特征在于，所述步骤S4中方程组的求解步骤如下：

S4-1：由S3中公式整理得到非线性方程组；所述公式C_pc＝f(φ,σ_m)中未知数包括：地层压实系数、有效应力和孔隙度；

S4-2：通过粒子群算法搜索一个接近于解的初值；

S4-3：根据初值，采用非线性约束优化方法得到地层压实系数、有效应力和孔隙度的准确解。