一种碳酸盐岩地层超压预测方法技术

本发明专利技术提供了一种碳酸盐岩地层超压预测方法，其方法包括：针对碳酸盐岩地层选择油气水测井综合解释模型获取基础物性参数；然后利用Voigt‑Reuss‑Hill平均模量模型计算岩石基质体积模量，利用Wood模型或者Patchy模型计算孔隙流体体积模量，利用BISQ模型计算岩石骨架体积模量；最后通过多孔弹性力学量化模型预测超压。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术所提供的技术方案针对碳酸盐岩地层提出一种新的超压预测方法，一定程度上解决了碳酸盐岩岩性致密且极不均匀带来的超压预测困难，具有工业应用价值。

A Prediction Method of Overpressure in Carbonate Strata

The present invention provides an overpressure prediction method for carbonate formation, which includes: selecting a comprehensive interpretation model of oil, gas and water logging for carbonate formation to obtain basic physical parameters; then calculating the bulk modulus of rock matrix by Voigt Reuss Hill average modulus model, calculating the bulk modulus of pore fluid by Wood model or Patchy model, and calculating rock by BISQ model. The volume modulus of the skeleton is calculated. Finally, the overpressure is predicted by the quantitative model of porous elasticity. The beneficial effect of the invention is that the technical scheme provided by the invention provides a new overpressure prediction method for carbonate strata, which solves to a certain extent the difficulty of overpressure prediction caused by dense and extremely uneven lithology of carbonate rocks, and has industrial application value.

【技术实现步骤摘要】
一种碳酸盐岩地层超压预测方法
本专利技术涉及地质勘探领域，尤其涉及一种碳酸盐岩地层超压预测方法。
技术介绍
含油气盆地中的超压成因已有大量的研究和共识，超压可以由各种物理和化学过程产生，欠压实作用与构造侧向挤压等直接改变有效应力；生烃、黏土矿物脱水、烃类裂解等新生孔隙流体体积增大；浮力与流体流动增压作用等。大规模异常高压的成因机理大致可分为三类：欠压实增压(地层压实不平衡)、生烃增压和构造挤压增压等。超压可能造成井喷、井壁失稳、井眼冲蚀和钻井液循环漏失等多种工程安全问题，超压预测研究对钻井工程安全及其成本效益至关重要。地层超压作为自然产能对常规和非常规油气开发有重要影响，也是储层建模和油气藏数值模拟的重要参数。碎屑岩地层超压预测方法主要是在分析测井、地震响应参数的基础上，结合Terzaghi有效应力理论提出的经验性的方法。Taizaghi有效应力理论描述了土壤在上覆应力的作用下的压实过程，对于具有一定压实规律的碎屑岩来说较为适用，但不适用于成岩过程中化学压实作用显著的碳酸盐岩地层。碳酸盐岩地层沉积过程中后生改造强烈(重结晶作用、白云岩化作用、溶蚀作用)，造成原始孔隙结构特征改变显著，岩石成分和岩性也是多重化学反应叠加的结果，这种岩性和物性的多重非均质性使得碳酸盐岩超压预测仍然是国内外尚未解决的研究难题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种碳酸盐岩地层超压预测方法、设备及存储设备，一种碳酸盐岩地层超压预测方法，主要包括以下步骤：S101：根据碳酸盐岩储层物性解释方法，利用测井资料对待预测碳酸盐岩地层的基础物性参数进行解释，获得待预测碳酸盐岩地层的基础物性参数；所述基础物性参数包括：待预测碳酸盐岩地层的岩石泥质矿物含量Vsh、各矿物组成体积含量Vi、岩石基质孔隙度φs和岩石裂缝孔隙度φc；S102：根据待预测碳酸盐岩地层的岩石泥质矿物含量Vsh和各矿物组成体积含量Vi，采用Voigt-Reuss-Hill平均模量模型，计算得到待预测碳酸盐岩地层的岩石基质体积模量Ks；S103：采用Wood模型或者Patchy模型，计算得到待预测碳酸盐岩地层的孔隙流体体积模量Kf；S104：采用BISQ模型，计算得到待预测碳酸盐岩地层的岩石骨架体积模量Kd；S105：根据岩石孔隙度φ、岩石基质体积模量Ks、孔隙流体体积模量Kf和岩石骨架体积模量Kd，采用多孔弹性力学量化模型，计算获得待预测碳酸盐岩地层的超压预测值p；其中，岩石孔隙度φ为岩石基质孔隙度φs和岩石裂缝孔隙度φc的和。进一步地，步骤S101中，根据碳酸盐岩储层物性解释方法，利用测井资料对待预测碳酸盐岩地层的基础物性参数进行解释，获得待预测碳酸盐岩地层的基础物性参数的步骤，包括：S201：获取碳酸盐岩储层的录井数据和测井数据，所述测井数据包括声波测井数据、密度测井数据、中子测井数据和电阻率测井数据；S202：利用公式(1)计算碳酸盐岩储层的岩石泥质矿物含量Vsh：上式中，Vsh为岩石泥质矿物含量，GCUR为地层常数，SH为目的层自然伽马射线强度指数；S203：根据录井数据中的钻井液滤液电导率，采用阿尔奇公式计算得到碳酸盐岩储层的岩石裂缝孔隙度φc，计算公式如公式(2)所示：上式中，φc为岩石裂缝孔隙度，σLLD和σLLS分别为深侧向电导率和浅侧向电导率，是电阻率测井数据的倒数，σmf和σw分别为钻井液滤液电导率和地层水电导率，为录井数据，mf为裂缝的孔隙度指数，为先验值；S204：根据岩石泥质矿物含量Vsh和岩石裂缝孔隙度φc，采用宏观岩石体积平衡模型，计算得到碳酸盐岩储层的岩石基质孔隙度φs和碳酸盐岩储层中各矿物组成体积含量Vi，计算公式如公式(3)所示：上式中，φs为岩石基质孔隙度，Vi为第i种矿物体积含量，Δtf、Δtsh、Δtima和Δt分别为流体时差值、泥质时差值、第i种矿物时差值和声波测井数据中的声波时差值；ρf、ρsh、ρima和ρ分别为流体密度值、泥质密度值、第i种矿物密度值和密度测井数据中的密度值；CNLf、CNLsh、CNLima和CNL分别为流体中子值、泥质中子值、第i种矿物中子值和中子测井数据中的中子值；其中Δt、ρ和CNL分别为声波测井、密度测井、中子测井的测井数据，Δtf、Δtsh、Δtima、ρf、ρsh、ρima、CNLf、CNLsh和CNLima为先验值；i＝1,2,3,…,N，N为碳酸盐岩储层中的矿物种类数量；S205：将岩石基质孔隙度φs、岩石裂缝孔隙度φc和各矿物组成体积含量Vi,作为最终的碳酸盐岩储层物性解释结果。进一步地，步骤S202中，SH的计算公式如公式(4)所示：上式中，GRmax和GRmin分别为自然伽马曲线极大值和极小值，GR为含泥质目的层自然伽马读数，为自然伽马测井数据；GRmax、GRmin为先验值。进一步地，步骤S202中，地层常数GCUR的值为2。进一步地，步骤S204中，碳酸盐岩中矿物含量包括：泥质含量、方解石含量、白云石含量和膏盐含量；在泥质含量已知的情况下，Vi分别表示三种矿物含量：方解石含量V1、白云石含量V2和膏盐含量V3、；宏观岩石体积平衡模型的计算步骤如下：S301：由公式(3)整理得到未知数个数与方程数相等的非奇异线性恰定方程组；所述未知数包括：φs、V1、V2和V3；S302：通过粒子群算法搜索一个接近于解的初值；S303：根据初值，采用非线性约束优化方法得到岩石基质孔隙度φs和V1、V2、V3的准确解。进一步地，步骤S102中，根据待预测碳酸盐岩地层的岩石泥质矿物含量Vsh和各矿物组成体积含量Vi，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体积模量Ks的计算公式如公式(5)所示：上式中，Mi为各矿物成分等效模量，为先验值；i＝1,2,…,N，N为待预测碳酸盐岩地层中含有的矿物种类数量，其中，f2、f3和f4分别代表灰岩、白云岩和膏盐岩的体积含量。进一步地，步骤S103中，计算待预测碳酸盐岩地层的孔隙流体体积模量Kf的计算公式如公式(6)所示：上式中，Ki为待预测碳酸盐岩地层中各混合物流体成分体积模量，为先验值；xi为组成混合物流体的n种组分的各部分体积百分数，计算公式为：m、n、a、b为岩电参数，为先验值；Rt为地层真电阻率曲线，为测井数据；Ri为地层水电阻率，为录井数据；i＝1,2,…,n。进一步地，步骤S105中，根据岩石孔隙度φ、岩石基质体积模量Ks、孔隙流体体积模量Kf和岩石骨架体积模量Kd，计算获得待预测碳酸盐岩地层的超压预测值p的计算公式如公式(7)所示：上式中，为平均主应力，为先验值；β为无量纲经验性参数系数，为先验值；A为复合弹性模量组合项；φ＝φs+φc。本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术所提供的技术方案针对碳酸盐岩地层提出一种新的超压预测方法，一定程度上解决了碳酸盐岩岩性致密且极不均匀带来的超压预测困难，具有一定的工业应用价值。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例中一种碳酸盐岩地层超压预测方法的流程图；图2是本专利技术实施例中双庙1井碳酸盐岩层段测井资料超压预测结果的示意图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳酸盐岩地层超压预测方法，其特征在于：包括以下步骤：S101：根据碳酸盐岩储层物性解释方法，利用测井资料对待预测碳酸盐岩地层的基础物性参数进行解释，获得待预测碳酸盐岩地层的基础物性参数；所述基础物性参数包括：待预测碳酸盐岩地层的岩石泥质矿物含量Vsh、各矿物组成体积含量Vi、岩石基质孔隙度φs和岩石裂缝孔隙度φc；S102：根据待预测碳酸盐岩地层的岩石泥质矿物含量Vsh和各矿物组成体积含量Vi，采用Voigt‑Reuss‑Hill平均模量模型，计算得到待预测碳酸盐岩地层的岩石基质体积模量Ks；S103：采用Wood模型或者Patchy模型，计算得到待预测碳酸盐岩地层的孔隙流体体积模量Kf；S104：采用BISQ模型，计算得到待预测碳酸盐岩地层的岩石骨架体积模量Kd；S105：根据岩石孔隙度φ、岩石基质体积模量Ks、孔隙流体体积模量Kf和岩石骨架体积模量Kd，采用多孔弹性力学量化模型，计算获得待预测碳酸盐岩地层的超压预测值p；其中，岩石孔隙度φ为岩石基质孔隙度φs和岩石裂缝孔隙度φc的和。

【技术特征摘要】
1.一种碳酸盐岩地层超压预测方法，其特征在于：包括以下步骤：S101：根据碳酸盐岩储层物性解释方法，利用测井资料对待预测碳酸盐岩地层的基础物性参数进行解释，获得待预测碳酸盐岩地层的基础物性参数；所述基础物性参数包括：待预测碳酸盐岩地层的岩石泥质矿物含量Vsh、各矿物组成体积含量Vi、岩石基质孔隙度φs和岩石裂缝孔隙度φc；S102：根据待预测碳酸盐岩地层的岩石泥质矿物含量Vsh和各矿物组成体积含量Vi，采用Voigt-Reuss-Hill平均模量模型，计算得到待预测碳酸盐岩地层的岩石基质体积模量Ks；S103：采用Wood模型或者Patchy模型，计算得到待预测碳酸盐岩地层的孔隙流体体积模量Kf；S104：采用BISQ模型，计算得到待预测碳酸盐岩地层的岩石骨架体积模量Kd；S105：根据岩石孔隙度φ、岩石基质体积模量Ks、孔隙流体体积模量Kf和岩石骨架体积模量Kd，采用多孔弹性力学量化模型，计算获得待预测碳酸盐岩地层的超压预测值p；其中，岩石孔隙度φ为岩石基质孔隙度φs和岩石裂缝孔隙度φc的和。2.如权利要求1所述的一种碳酸盐岩地层超压预测方法，其特征在于：步骤S101中，根据碳酸盐岩储层物性解释方法，利用测井资料对待预测碳酸盐岩地层的基础物性参数进行解释，获得待预测碳酸盐岩地层的基础物性参数的步骤，包括：S201：获取碳酸盐岩储层的录井数据和测井数据，所述测井数据包括声波测井数据、密度测井数据、中子测井数据和电阻率测井数据；S202：利用公式(1)计算碳酸盐岩储层的岩石泥质矿物含量Vsh：上式中，Vsh为岩石泥质矿物含量，GCUR为地层常数，SH为目的层自然伽马射线强度指数；S203：根据录井数据中的钻井液滤液电导率，采用阿尔奇公式计算得到碳酸盐岩储层的岩石裂缝孔隙度φc，计算公式如公式(2)所示：上式中，φc为岩石裂缝孔隙度，σLLD和σLLS分别为深侧向电导率和浅侧向电导率，是电阻率测井数据的倒数，σmf和σw分别为钻井液滤液电导率和地层水电导率，为录井数据，mf为裂缝的孔隙度指数，为先验值；S204：根据岩石泥质矿物含量Vsh和岩石裂缝孔隙度φc，采用宏观岩石体积平衡模型，计算得到碳酸盐岩储层的岩石基质孔隙度φs和碳酸盐岩储层中各矿物组成体积含量Vi，计算公式如公式(3)所示：上式中，φs为岩石基质孔隙度，Vi为第i种矿物体积含量，Δtf、Δtsh、Δtima和Δt分别为流体时差值、泥质时差值、第i种矿物时差值和声波测井数据中的声波时差值；ρf、ρsh、ρima和ρ分别为流体密度值、泥质密度值、第i种矿物密度值和密度测井数据中的密度值；CNLf、CNLsh、CNLima和CNL分别为流体中子值、泥质中子值、第i种矿物中子值和中子测井数据中的中子值；其中Δt、ρ和CNL分别为声波测井、密度测井、中子测井的测井数据，Δtf、Δtsh、Δtima...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇坤，何生，王晓龙，朱彦先，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42