一种预测盖层最大封闭烃柱高度的方法技术

本发明专利技术公开了一种预测盖层最大封闭烃柱高度的方法，包括如下步骤：在实验条件下对盖层和储层进行突破压力测试，通过对所述盖层突破压力和储层突破压力进行校正，得到盖层毛管压力和储层毛管压力，计算二者差值，得毛管压力差；求取盖层中地层水流动需要克服的启动压力梯度；结合盖层和储层中烃水界面的毛管压力差和盖层中流体流动需要克服的启动压力梯度，得到烃柱高度与盖层厚度关系，并获得盖层最大封闭烃柱预测高度。本发明专利技术适用于常规油气藏泥质岩盖层的最大封闭烃柱高度计算，确定了盖层厚度与最大封闭烃柱盖度之间的定量关系，解释了盖层厚度封闭效应原理和特征，为盖层封闭性和油气藏风险预测提供了一种可行的方法。

A Method for Predicting the Maximum Sealed Hydrocarbon Column Height of Caprock

【技术实现步骤摘要】
一种预测盖层最大封闭烃柱高度的方法
本专利技术涉及盖层封闭性评价和油气藏风险预测领域，更具体的说是涉及一种预测盖层最大封闭烃柱高度的方法。
技术介绍
盖层厚度作为盖层评价的重要参数，一直以来都是学者们讨论的热点，通过调研各学者历年来对盖层研究的结果发现，厚度是影响盖层封闭能力的重要因素。上世纪60年代，前苏联学者发现天然气藏封闭气柱高度与盖层厚度之间具有一定的联系，然后学者们对二者的关系进行了探究，最后建立了烃柱高度和盖层厚度之间的定量关系式。基于各学者的研究，本领域技术人员旨在确定盖层厚度与最大封闭烃柱高度之间的定量关系，从而揭示盖层厚度封闭效应原理和特征，以期用于盖层封闭性评价和油气藏风险预测。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种能够精确计算盖最大封闭烃柱高度的方法，从而揭示盖层厚度封闭效应原理和特征，以期用于盖层封闭性评价和油气藏风险预测。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种预测盖层最大封闭烃柱高度的方法，包括如下步骤：S1、在实验条件下对盖层和储层进行突破压力测试，获取盖层突破压力和储层突破压力，通过对盖层突破压力和储层突破压力进行校正，得到盖层毛管压力和储层毛管压力，计算二者差值，得毛管压力差△Pc；S2、求取盖层中流体流动需要克服的启动压力梯度；S3、结合S1得到的盖层和储层中烃水界面的毛管压力差和S2得到的盖层中流体流动需要克服的启动压力梯度，得到烃柱高度与盖层厚度关系为其中，Hcw+Hch＝Hc获得在盖层厚度为Hc时的盖层最大封闭烃柱预测高度Hh；△Pc为盖层和储层中烃水界面的毛管压力差，Hh为烃柱高度，λ为盖层中地层水流动需要克服的启动压力梯度，J为盖层中烃类流动需要克服的启动压力梯度，Hcw为盖层中地层水厚度，Hch为盖层中烃厚度，ρw为底层水密度，ρh为烃密度，G为重力加速度，Hc为盖层厚度。优选的，所述S1中，包括S11-S15五个具体步骤；其中，S11为采用空气排驱饱和煤油岩心的实验方法测试突破压力，由于突破压力是盖层封闭能力评价的重要实验参数，用上述实验方法测试的突破压力用于代表毛管压力用于盖层评价。S12为时间校正，根据实验测试确定突破压力的时间校正方程：在突破时间无限长的情况下，突破压力更接近毛管压力，并且由公式(9)可以看出，毛管压力以外还存在一个与时间成反比的阻力，该阻力为流体达西渗流过程中得粘滞阻力，因此，公式(9)还可以表达为其中，因此，在突破时间无限长的条件下可以得到突破压力的时间校正方程：其中，式中，Pb为突破压力，Pc为毛管压力，μ为流体粘滞系数，v为渗流速度，k为渗透率，L为测试样品长度，f为流体粘滞阻力；公式(2)表明在达西渗流中，突破压力和毛管压力之差为流体粘滞阻力，在突破压力测试过程中，通过尽可能降低渗流速度，使粘滞阻力减小，得到的突破压力则更接近测试样品的毛管压力。S13为流体性质校正，由于实际地层中岩石是饱和地层水，而由于S11中的实验方法导致实验中的流体性质为饱和煤油，因此将饱和煤油条件下的毛管压力转换为饱和水介质条件下的毛管压力，二者转换关系为：其中，Pw为实验条件下饱和水介质毛管压力，σw-g为实验条件下的气-水界面表面张力，σo-g为实验条件下的气-煤油界面表面张力，Po为实验条件下饱和煤油截止毛管压力；S14为温度校正，由于公式(3)是在室温条件下测得的，而流体表面张力会随温度变化而变化，因此需要进行温度校正，以获得更准确的毛管压力，温度矫正方程如下：其中，将公式(3)、(4)与上式合并，就能够得到对时间、流体性质以及温度校正后的方程：该方程为地层条件下的毛管压力方程，将S11中求得的盖层突破压力和储层突破压力通过公式(5)进行校正，从而获得地层条件下的盖层毛管压力和地层条件下的储层毛管压力；式中，σ'w-g为地层条件下的气-水界面表面张力，T为地温，T'地温梯度，T0为地表温度，D为埋深，P'w为地层条件下的毛管压力；S15中将S14中获得的盖层毛管压力和储层毛管压力进行求差运算，获得的差值△Pc即为S1所求。优选的，所述S2，在非达西渗流中，由于启动压力的存在，只有当压力梯度大于某临界值时，流体才会发生渗流，其临界压力梯度就是启动压力梯度，因此，启动压力梯度为影响盖层封闭能力的关键参数，由于，流体在泥质岩盖层中具有明显的非达西渗流特征，而公式(2)为达西渗流情况下的时间校正方程，故引入启动压力梯度λ，将公式(2)的达西渗流修正为非达西渗流：在公式(6)中表明了突破压力预测是样品长度之间具有正相关关系，且标明对于一定长度的测试样品，在流体渗流速度接近零的情况下，流体粘滞阻力可以忽略，在突破压力测试过程中通过降低流体渗流速度和减小样品长度，均可获得更接近的毛管压力，因此公式(6)符合现有的科学依据。泥质岩中地层水启动压力梯度的存在正是泥质岩超压保存的主要因素，并且地层超压梯度近似等于地层水启动压力梯度，即实际超压线与静水压力线的斜率之差：其中，K实为实际地层超压梯度，K静为静水压力梯度，△p为实际地层超压与静水压力之差，△h为深度差。优选的，S3分为S31-S34四个具体步骤，S31根据盖层厚度封闭原理，在缓慢渗流情况下，流体粘滞阻力忽略不计，因此，动力和阻力达到平衡，得到公式：(ρw-ρo)GHo+(ρw-ρg)G(Hg+Hcg)＝λHcw+JHcg+ΔPc(7)公式(7)针对油气藏，表明了油柱高度和气柱高度之和具有多解性；式中，ρ0为油密度，ρg为天然气密度，Ho为储层中油柱高度，Hg为储层中气柱高度，Hcg为盖层中天然气厚度，Hcg为盖层中天然气厚度。S32中修改公式(7)，获得了针对纯天然气或纯油藏的动力和阻力的平衡公式：(ρw-ρh)GHh＝λHcw+JHch+ΔPc(8)S33为了获得烃柱高度与盖层厚度的关系，将公式(8)进行转换：其中，Hcw+Hch＝HcS34、将S1、S2获取的数值带入公式(1)，当盖层厚度为Hc时获得最大封闭烃柱高度Hh；另外，针对纯天然气藏而言，由于天然气在盖层中流动需要克服的启动压力梯度J很小，即JHcg≈0，因此若要使盖层厚度达到最大封闭烃柱高度，则Hcw＝Hc，此时，最大封闭烃柱高度与盖层厚度的关系为：最大气柱高度与盖层厚度具有线性正相关关系，但其成立要满足以下条件：①盖层毛管压力大于储层毛管压力；②天然气渗流速度缓慢，地下流体粘滞阻力可以忽略；③盖层纵向物性变化不大，没有被断层或裂缝贯穿；④圈闭闭合度和气藏充注程度高，盖层封闭能力是控制烃柱高度的关键因素。经由上述的技术方案可知，基于现有技术，本专利技术公开提供了一种预测盖层最大封闭烃柱高度的方法，适用于常规油气藏泥质岩盖层的最大封闭烃柱高度计算。确定了盖层厚度与最大封闭烃柱盖度之间的定量关系，解释了盖层厚度封闭效应原理和特征，为盖层封闭性和油气藏风险预测提供了一种可行的方法。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1附图为本专利技术一种预测盖层最大封闭烃柱高度的方法流程图；图2附图为突破压力与突破时间的关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预测盖层最大封闭烃柱高度的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、在实验条件下对盖层和储层进行突破压力测试，获取盖层突破压力和储层突破压力，通过对所述盖层突破压力和储层突破压力进行校正，得到盖层毛管压力和储层毛管压力，计算二者差值，得毛管压力差△Pc；S2、求取盖层中地层水流动需要克服的启动压力梯度；S3、结合S1得到的盖层和储层中烃水界面的毛管压力差和S2得到的盖层中流体流动需要克服的启动压力梯度，得到烃柱高度与盖层厚度关系为

【技术特征摘要】
1.一种预测盖层最大封闭烃柱高度的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、在实验条件下对盖层和储层进行突破压力测试，获取盖层突破压力和储层突破压力，通过对所述盖层突破压力和储层突破压力进行校正，得到盖层毛管压力和储层毛管压力，计算二者差值，得毛管压力差△Pc；S2、求取盖层中地层水流动需要克服的启动压力梯度；S3、结合S1得到的盖层和储层中烃水界面的毛管压力差和S2得到的盖层中流体流动需要克服的启动压力梯度，得到烃柱高度与盖层厚度关系为其中，Hcw+Hch＝Hc获得在盖层厚度为Hc时的盖层最大封闭烃柱预测高度Hh；△Pc为盖层和储层中烃水界面的毛管压力差，Hh为烃柱高度，λ为盖层中地层水流动需要克服的启动压力梯度，J为盖层中烃类流动需要克服的启动压力梯度，Hcw为盖层中地层水厚度，Hch为盖层中烃厚度，ρw为底层水密度，ρh为烃密度，G为重力加速度，Hc为盖层厚度。2.根据权利要求1所述的一种预测盖层最大封闭烃柱高度的方法，其特征在于，所述S1的具体步骤如下：S11、采用空气排驱饱和煤油岩心的实验方法测试实验条件下的盖层突破压力和储层突破压力；S12、进行时间校正，在突破时间无限长的情况下，根据实验测试确定突破压力的时间矫正方程：Pb为突破压力，Pc为毛管压力，μ为流体粘滞系数，v为渗流速度，k为渗透率，L为测试样品长度；S13、进行流体性质校正，S11中的实验方法导致实验中流体的性质为饱和煤油，因此将饱和煤油条件下获得的毛管压力转换为饱和水介质条件下的毛管压力，两者之间转换关系为其中，Pw为实验条件下饱和水介质毛管压力，σw-g为实验条件下的气-水界面表面张力，σo-g为实验条件下的气-煤油界面表面张力，Po为实验条件下饱和煤油截止毛管压力；S14、进行温度校正，由于公式(3)是在室温条件下测得的，而流体表面张力会随温度变化而变化，因此需要进行温...

【专利技术属性】
技术研发人员：马存飞，林承焰，董春梅，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37