裂缝充填II型水合物饱和度估算方法及处理终端技术

本发明专利技术公开一种裂缝充填II型水合物饱和度估算方法及处理终端，所述方法包括：步骤1：给定一组含水饱和度、含水合物饱和度和含气饱和度下，按对应公式计算出地层电阻率；步骤2：在给定一组含水饱和度、含水合物饱和度和含气饱和度下，考虑裂缝以及裂缝扰动因素，计算出纵波速度和横波速度；步骤3：预设不同数值的多组含水饱和度、含水合物饱和度和含气饱和度下，根据步骤1和步骤2计算得到对应的地层电阻率、纵波速度和横波速度，并代入对应方程组进行验证和迭代求解，将满足或最接近满足方程组中含水合物饱和度作为水合物饱和度，从完成水合物饱和度估算。本发明专利技术在多参数联合约束作用下，完成水合物、气体与裂缝共存的水合物饱和度估算。度估算。度估算。

【技术实现步骤摘要】
裂缝充填II型水合物饱和度估算方法及处理终端


[0001]本专利技术涉及II型水合物饱和度预测
，具体涉及裂缝充填II型水合物饱和度估算方法及处理终端。

技术介绍

[0002]水合物由于其较大的能源密度且资源存储量巨大而受到众多国家的重视，被认为是21世纪可替代的清洁能源之一，对水合物的研究也称为未来发展重要的技术支撑。
[0003]迄今发现的水合物(天然气水合物)大多以I型水合物(又称为I型结构水合物)为主，I型水合物的组成成分以微生物气源、甲烷为主。相比于I型水合物，II型和H型水合物在组成成分上有所差异以及自身特性，II型和H型水合物的组成成分以热成因气源、乙烷、丙烷等C
2+
气体为主。
[0004]目前，绝大多数水合物位于水合物
‑
游离气界面的BSR(地震剖面上的似海底反射)以上的水合物稳定区域内，但实际勘探发现，在BSR以下区域也存在II型水合物。现有的水合物饱和度估算大多数是针对BSR以上的水合物稳定区域内的地质特点来估算预测的，主要存在这些不足或缺陷：1.主要针对I型水合物，通常假设孔隙中为“水合物+水”或“游离气+水”的形态，未考虑“水+II型水合物+游离气”共存形态。2.所利用的测井数据往往只有纵波速度、电阻率等常规测井曲线，未考虑多类型测井数据的联合约束作用。故若采用现有这些方法来预测II型水合物的饱和度的精度不够准确，还需要进一步提高。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的之一提供基于多参数约束的裂缝充填II型水合物饱和度估算方法，其能够解决II型水合物饱和度准确估算的问题。
[0006]本专利技术的目的之二提供一种处理终端，其能够解决II型水合物饱和度准确估算的问题。
[0007]实现本专利技术的目的之一的技术方案为：一种基于多参数约束的裂缝充填II型水合物饱和度估算方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1：在给定一组(S
w
,S
h
,S
g
)下，根据公式
①
计算目标区域不同水合物饱和度下的地层电阻率R
t
：
[0009][0010]式中，S
w
表示含水饱和度，S
h
表示含水合物饱和度，S
g
表示含气饱和度，a,R
w
,n,m,φ为Archie公式的相应定义；
[0011]步骤2：根据目标区域的测井数据，测井数据包括测井矿物测量结果与中子孔隙度，采用VRH公式估算出目标区域的混合矿物的模量作为岩石颗粒的模量，岩石颗粒的模量包括体积模量K
HM
和剪切模量G
HM
，通过公式
②
计算得到：
[0012][0013]式中，q表示单个岩石颗粒接触面的个数，为常数，R为岩石颗粒半径，为常数，S
n
为岩石颗粒接触面的正面刚度，S
t
为岩石颗粒接触面的切向刚度，φ表示中子孔隙度，
[0014]根据体积模量K
HM
和剪切模量G
HM
计算得到未固结等效介质模型的弹性刚度矩阵C
un
：
[0015][0016]式中，表示未固结(各向同性)弹性刚度张量，
[0017][0018]其中，μ＝G
HM
，
[0019]根据公式
③
计算出裂缝型干岩石的弹性系数矩阵C
dry
：
[0020]C
dry
＝C
un
+C
fr
‑‑‑‑‑‑③
[0021]C
fr
根据裂隙密度e和裂隙的纵横比χ在Schoenberg线性滑动模型中计算得到，
[0022]基于Wood公式计算不同类型流体混合后的流体模量K
f
和流体平均密度ρ
f
，Wood公式如下：
[0023][0024]式中，K
g
和K
w
分别表示气和水组分的体积模量，为常数，ρ
g
和ρ
w
分别表示气和水组分的密度，为常数，
[0025]公式
③
计算出的弹性系数矩阵C
dry
为干岩石的弹性系数矩阵，裂缝和孔隙中尚未填充对应的流体和水合物，利用Brown
‑
Korringa方程将流体加入其中，根据C
dry
变换为弹性系数矩阵矩阵C，第i行第j列的元素C
ij
如公式
④
：
[0026][0027][0028]其中，是公式
③
得到的干岩石的有效弹性刚度系数，C
ij
是饱和流体岩石的有效弹性刚度系数，K
m
是矿物的体积模量，K
f
是流体的体积模量，φ
sat
为孔隙度，a
i
和a
j
为Biot
‑
WiLlis系数，K*表示有效体积模量，其数值为为的平均值，
[0029]其中，公式
④
中的孔隙度φ
sat
通过公式
⑤
得到：
[0030][0031]式中，φ
′
表示核磁孔隙度，通过实测的测井数据得到，也即从测井矿物测量结果中得到，φ为中子孔隙度，φ
f
表示因裂缝产生的孔隙度，其中充填了水合物，
[0032]最后，采用Bond变换，裂缝发育方位与坐标系下的x方向夹角为β，方位弹性张量C
′
可通过公式
⑥
计算得到：
[0033]C
′
＝M
·
C
·
M
T
‑‑‑‑‑‑⑥
[0034]式中，M表示Bond矩阵，M
T
表示矩阵M的转置，Bond矩阵M如下：
[0035][0036]根据公式
⑥
得到，对于任一β的弹性张量表示公式
⑦
：
[0037][0038]式中，C
11
、C
12
、C
13
、C
33
、C
55
均是弹性系数矩阵C中的元素，各个C
i
′
j
表征了与裂缝、水合物、游离气均存在关系，
[0039]通过公式
⑧
计算得到纵波速度v
p
和横波速度v
s
，
[0040][0041]其中，ρ
m
是骨架的密度，通过测井数据获得，即从测井矿物测量结果中得到，
[0042]步骤3：将根据公式
⑧
计算得到纵波速度v
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多参数约束的裂缝充填II型水合物饱和度估算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：在给定一组(S
w
,S
h
,S
g
)下，根据公式
①
计算目标区域不同水合物饱和度下的地层电阻率R
t
：式中，S
w
表示含水饱和度，S
h
表示含水合物饱和度，S
g
表示含气饱和度，a,R
w
,n，m，φ为Archie公式的相应定义；步骤2：根据目标区域的测井数据，测井数据包括测井矿物测量结果与中子孔隙度，采用VRH公式估算出目标区域的混合矿物的模量作为岩石颗粒的模量，岩石颗粒的模量包括体积模量K
HM
和剪切模量G
HM
，通过公式
②
计算得到：式中，q表示单个岩石颗粒接触面的个数，为常数，R为岩石颗粒半径，为常数，S
n
为岩石颗粒接触面的正面刚度，S
t
为岩石颗粒接触面的切向刚度，φ表示中子孔隙度，根据体积模量K
HM
和剪切模量G
HM
计算得到未固结等效介质模型的弹性刚度矩阵C
un
：式中，表示未固结(各向同性)弹性刚度张量，表示未固结(各向同性)弹性刚度张量，其中，μ＝G
HM
，根据公式
③
计算出裂缝型干岩石的弹性系数矩阵C
dry
：C
dry
＝C
un
+C
fr
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ‑‑‑‑‑‑③
C
fr
根据裂隙密度e和裂隙的纵横比χ在Schoenberg线性滑动模型中计算得到，基于Wood公式计算不同类型流体混合后的流体模量K
f
和流体平均密度ρ
f
，Wood公式如下：
式中，K
g
和K
w
分别表示气和水组分的体积模量，为常数，ρ
g
和ρ
w
分别表示气和水组分的密度，为常数，公式
③
计算出的弹性系数矩阵C
dry
为干岩石的弹性系数矩阵，裂缝和孔隙中尚未填充对应的流体和水合物，利用Brown
‑
Korringa方程将流体加入其中，根据C
dry
变换为弹性系数矩阵矩阵C，第i行第j列的元素C
ij
如公式
④
：：其中，是公式
③
得到的干岩石的有效弹性刚度系数，C
ij
是饱和流体岩石的有效弹性刚度系数，K
m
是矿物的体积模量，K
f
是流体的体积模量，φ
sat
为孔隙度，a
i
和a
j
为Biot
‑
WiLlis系数，K*表示有效体积模量，其数值为为的平均值，其中，公式
④
中的孔隙度φ
sat
通过公式
⑤
得到：式中，φ
′
表示核磁孔隙度，通过实测的测井数据得到，也即从测井矿物测量结果中得到，φ为中子孔隙度，φ
f
表示因裂缝产生的孔隙度，其中充填了水合物，最后，采用Bond变换，裂缝发育方位与坐标系下的x方向夹角为β，方位弹性张量C
′
可通过公式
⑥
计算得到：C
′
＝M
·
C
·...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁金强，邓炜，匡增桂，何玉林，钟桐，张伟，孟苗苗，谢莹峰，
申请(专利权)人：南方海洋科学与工程广东省实验室广州，
类型：发明
国别省市：