[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

说明书

本发明提供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，依据岩石多孔弹性力学理论，通过分析岩石压缩系数与孔隙压力、有效应力的本构关系，结合Biot‑Willis有效应力定律建立表征孔隙压力与岩石压缩系数关系的碳酸盐岩孔隙压力预测量化模型；然后通过大量岩石地层压实系数测试和数据模拟，根据拟合得到的岩石地层压实系数与有效应力、孔隙度的定量关系，结合碳酸盐岩岩石物理模拟数据开展孔隙压力预测量化模型验证分析，实测孔隙压力与孔隙压力预测量化模型中的关键参数相关性好。从岩石物理学角度、基于岩石压缩系数，从理论上建立了反映孔隙压力‑岩石压缩系数本构关系的量化模型，减小了主观认识对孔隙压力预测的影响。

技术领域

本发明涉及地质勘探领域，尤其涉及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。

背景技术

地层孔隙压力预测对常规油气勘探、非常规油气甜点评价和油气开发有重要的意义，较为准确的地层孔隙压力预测对钻井施工安全、成本效益等也至关重要。

以往针对地层孔隙压力的预测方法，应用广泛且效果较好的经验性的方法有：利用孔隙度和声波测井资料的等效深度法，利用声波和电阻率测井资料的Eaton(1972)公式法，利用地震层速度的Fillippone(1979)公式法，通过建立声波速度-孔隙度-泥质含量-垂直有效应力等参数之间经验关系的Eberhart-Phillips模型(1989)和Bowers模型(1995)等。这些方法主要是依据Taizaghi有效应力原理(描述了土壤或浅部碎屑沉积物的压实过程，适用于浅部地层)，通过建立孔隙压力与不同的孔隙压力响应参数之间的经验关系进而实现对地层孔隙压力的量化评价。这些方法理论上主要适用于压实成岩作用占主体的浅部碎屑岩地层的孔隙压力预测，有些学者尝试用这些方法预测碳酸盐岩地层孔隙压力，取得的效果并不理想，这些方法不适用于碳酸盐岩地层孔隙压力预测的原因在于：①碳酸盐岩成岩作用早期主要是化学压实作用或化学、机械和生物的混合作用，与碎屑岩普遍存在早期机械压实作用存在很大的差异；②寒武纪以来的白云岩主要为碳酸盐岩或灰岩沉积物的白云石化产物，在这种白云岩化、重结晶和溶蚀作用过程中地层流体参与和矿物颗粒体积的变化，可导致岩石中原始孔隙结构发生巨大的改变，使得碳酸盐岩孔渗、孔隙结构等极不均一。

总之，现今碳酸盐岩地层的岩性和物性是地下和地表作用过程中多种类型成岩作用和多重化学反应叠加的结果，从而造成碳酸盐岩地层的岩性和物性等非均质性极强；地下岩石作为多孔弹性介质在围压和孔隙压力的共同作用下的应力-应变必然要达到一定的平衡状态，在这种平衡状态下，围压与孔隙压力的改变会直接影响岩石的物理性质，但致密胶结、非均质性强的碳酸盐岩在纵向上的地球物理参数变化规律难以通过直接观察获取，因此很难发现响应孔隙压力的经验性参数。因此，碳酸盐岩孔隙压力预测一直是国内外研究的难题。

发明内容

本发明针对目前孔隙压力预测方法不适用于复杂非均质的碳酸盐岩地层这一问题，提出一种基于岩石压缩系数的新的孔隙压力计算方法，一定程度上解决了适用于碳酸盐岩岩性致密且极不均匀带来的孔隙压力计算难点，通过岩石物理模拟实验可知，实测孔隙压力与孔隙压力预测量化模型中的关键参数相关性好，此方法理论性强，具有一定的工业应用价值。

本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：

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：