[发明专利]一种利用测井数据预测储层天然气水合物饱和度的方法

权利要求书

1.一种利用测井数据预测储层天然气水合物饱和度的方法，其特征在于，其实施步骤如下：

步骤1、根据储层饱和水岩心电阻率测试得到的饱和水岩石电阻率和天然气水合物储层电阻率测井值，依据修正的Archie公式，初步估算储层天然气水合物饱和度，并将初步估算值小于或等于10％的井段划分为A模式井段，初步估算值大于10％的井段划分为B模式井段；

步骤2、基于等效介质理论，将储层天然气水合物视为流体，得出A模式情况下储层天然气水合物饱和度S_h计算模型，将储层天然气水合物视为骨架的一部分，得出B模式情况下储层天然气水合物饱和度S_h计算模型；利用天然气水合物储层声波时差测井数据、密度测井数据和实验测试数据，确定A模式和B模式情况下储层天然气水合物饱和度计算模型参数；

步骤3、将A模式和B模式情况下储层天然气水合物饱和度计算模型参数代入到基于等效介质理论的A模式和B模式储层天然气水合物饱和度计算模型中，分别计算出A模式井段和B模式井段的天然气水合物饱和度，再对A模式井段和B模式井段的天然气水合物饱和度计算结果进行合并，得到储层连续井段的天然气水合物饱和度预测结果；

所述步骤1的具体步骤如下：

步骤1.1、根据储层饱和水岩心电阻率测试得到的饱和水岩石电阻率和天然气水合物储层电阻率测井值，依据修正的Archie公式，计算得到天然气水合物储层含水饱和度S_w，计算公式如下：

式中，S_w为天然气水合物储层含水饱和度，％；R₀为饱和水岩石电阻率，Ω·m，可通过储层饱和水岩心的电阻率测试得到；R_t为天然气水合物储层电阻率测井值，Ω·m；n为饱和度指数，n＝1.9386；

步骤1.2、根据计算得到的天然气水合物储层含水饱和度，计算得到初步估算的储层天然气水合物饱和度，计算公式如下：

S′_h＝1-S_w

式中，S′_h为初步估算的储层天然气水合物饱和度，％；

步骤1.3、根据初步估算的储层天然气水合物饱和度，将其值小于或等于10％的井段划为A模式井段，将其值大于10％的井段划为B模式井段；

所述步骤2的A模式和B模式情况下基于等效介质理论的储层天然气水合物饱和度计算模型如下：

基于等效介质理论，将储层天然气水合物视为流体，得出A模式情况下储层天然气水合物饱和度S_h计算模型：

式中：S_h为储层天然气水合物饱和度，％；K_h为天然气水合物的体积模量，GPa；K_w为水的体积模量，GPa；K_f为孔隙流体的体积模量，GPa；

基于等效介质理论，将储层天然气水合物视为骨架的一部分，得出B模式情况下储层天然气水合物饱和度S_h计算模型：

式中：φ_r为天然气水合物作为骨架时储层的孔隙度，无量纲；φ为不含天然气水合物时岩石骨架孔隙度，无量纲；

所述步骤2的A模式和B模式情况下储层天然气水合物饱和度计算模型参数确定的具体步骤如下：

步骤2.1、利用测井数据和实验测试数据，确定A模式情况下储层天然气水合物饱和度计算模型参数；

天然气水合物的体积模量K_h取7.7GPa；

水的体积模量K_w取2.29GPa；

孔隙流体的体积模量K_f根据如下方程求得：

式中：K_sat为沉积物的体积模量，MPa；K_dry为干岩样骨架的体积模量，MPa；K_ma为岩石骨架的体积模量，MPa；

沉积物的体积模量K_sat通过如下公式计算求得：

式中，ρ_b为地层体积密度，g/cm³，通过密度测井获得；Δt_s和Δt_c分别为地层的横波和纵波时差，μs/m；a_c＝1.0×10⁹；

纵波时差Δt_c通过声波测井获得，横波时差Δt_s利用以下方程求得：

干岩样骨架的体积模量K_dry根据以下方程得到：

其中，

式中：φ_c为临界孔隙度，无量纲，一般取0.36～0.40；P为有效压力，MPa；m为临界孔隙度时单位体积内颗粒平均接触的数目，一般取8～9.5；G_ma为岩石骨架的剪切模量，MPa；ν为岩石骨架的泊松比，计算公式为：

K_ma、G_ma根据以下公式计算：

式中，m_r为岩石固相部分中矿物的种数，整数，通过岩石矿物成分测试获得；f_i为第i种矿物占固相部分的体积分数，％，通过岩石矿物成分测试获得；K_i和G_i为第i种矿物的体积模量和剪切模量，MPa，通过查阅文献标准获得；

不含天然气水合物时岩石骨架的孔隙度φ计算公式如下：

式中，ρ_i为储层岩石各矿物的密度，g/cm³，通过查阅文献标准获得；ρ_h为纯天然气水合物的密度，取0.9g/cm³；ρ_w为水的密度，取1.0g/cm³；

有效压力P的计算公式为：

P＝P_c-αP_p

式中：P_c和P_p分别为地层最小主应力和地层压力，MPa；α为Boit弹性系数，无量纲；

Boit弹性系数α的计算公式如下：

式中：ρ_ma岩石骨架的体积密度，g/cm³，通过储层岩心的室内实验获得；Δt_mc、Δt_ms分别为岩石骨架的纵波、横波时差，μs/m，通过储层岩心的室内实验获得；

P_c为垂直和两个水平方向上的最小地应力值，三个方向的地应力采用黄氏模型计算得到：

则P_c取值如下：

P_c＝min(σ_v，σ_h，σ_H)

式中：σ_v为垂直方向地应力，MPa；g为重力加速度，m/s²；H为地层深度，m；σ_h为最小水平地应力，MPa；σ_H为最大水平地应力，MPa；β₁、β₂为在构造应力系数，利用水力压裂实验反演方法确定；

地层压力P_p的计算公式如下：

式中：P_w为地层静液压力，MPa；Δt_n正常压实趋势线上的声波时差值，μs/ft；c为压实指数，常取0.914；

步骤2.2、利用测井数据和实验测试数据，确定B模式情况下储层天然气水合物饱和度计算模型参数；

天然气水合物视为骨架时的储层孔隙度φ_r计算公式如下：

式中，Δt_c为地层的纵波时差，μs/m；Δt_f为储层流体的声波时差值，一般取620μs/m；φ_s为修正前的声波孔隙度，无量纲；C_p为储层压实系数，无量纲，计算公式如下：

C_P＝1.68-0.0002H

不含天然气水合物时岩石骨架的孔隙度φ采用如下公式计算：

所述步骤3的具体步骤如下：

步骤3.1、针对A模式井段，将所述步骤2.1确定的模型参数带入所述A模式情况下储层天然气水合物饱和度计算模型中，计算得出A模式井段储层天然气水合物饱和度；

步骤3.2、针对B模式井段，将所述步骤2.2确定的模型参数带入所述B模式情况下储层天然气水合物饱和度计算模型中，计算得出B模式井段储层天然气水合物饱和度；

步骤3.3、合并A模式井段和B模式井段计算得出的储层天然气水合物饱和度，得到储层连续井段天然气水合物饱和度预测结果。