储层沉积物游离气饱和度定量分析方法技术

本发明专利技术属于应用地球物理测井领域，涉及一种储层沉积物游离气饱和度定量分析方法，考虑了沉积物中游离气对声波信号的强抑制作用，即含游离气使声波速度快速变小，使声波信号衰减明显增加，构建游离气作用增强型岩石物理模型；根据工区测井资料，计算固体相的体积模量和剪切模量，将固体相的体积模量和剪切模量代入游离气作用增强型岩石物理模型中，得到工区沉积物的纵波速度和衰减系数，构建理论值与声波测井实测数据的最小二乘误差目标函数，求解工区沉积物的游离气饱和度

【技术实现步骤摘要】
储层沉积物游离气饱和度定量分析方法


[0001]本专利技术属于应用地球物理测井领域，具体地，涉及一种储层沉积物游离气饱和度定量分析方法
。

技术介绍

[0002]自然界中湖底
、
海底沉积物中或永久冻土带中广泛存在游离形态的天然气，地下岩石天然气储集层中也存在游离气形态的天然气，准确评估储层游离气饱和度是地球物理测井领域的重要任务之一
。
当前，游离气饱和度主要利用阿尔奇公式或其改进型的岩石物理模型计算得到，需要结合岩电实验确定岩石物理模型的岩电系数，对于诸如未成岩或弱胶结的海底
、
湖底沉积物而言，由于无法获取完整的柱塞岩石样品，在饱和度计算中直接将岩电参数设置为其典型值（如
a、b
取值为1，
m、n
取值为2），这也使得饱和度计算结果与储层饱和度真实值存在较大差异
。
为此，声学岩石物理模型计算游离气饱和度成为重要的选择，其在含气性定性识别和饱和度定量计算方面具有重要地位
。
然而，现有的声学岩石物理模型在游离气饱和度较小时无法精确表征储层游离气对声速和波形衰减的控制机制
。
[0003]游离气是饱和水沉积物中弹性波频散和衰减的主要原因，储层中含有少量游离气即可对声波速度减小和声波信号衰减产生显著影响
。
这就意味着游离气饱和度是影响声波速度及声波信号衰减的关键因素
。
尽管现有模型（如
Biot
‑
Gassmann theory by Lee
，简称：
BGTL
模型）在定量评估含游离气沉积物的速度和衰减方面取得了一定的应用效果，但这些模型没有考虑游离气对声速的强抑制作用，不能精确描述含游离气饱和水沉积物中的声波速度变化和声波信号衰减规律，导致无法准确表征含游离气沉积物的纵波速度和衰减特性，制约和影响了储层中游离气饱和度的准确计算
。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术不能准确表征含游离气沉积物的纵波速度和衰减特性问题，提供了一种储层沉积物游离气饱和度定量分析方法，该方法构建了描述含游离气沉积物的纵波速度和信号衰减的游离气作用增强型岩石物理模型，能够精确地描述含游离气储层的纵波速度和衰减系数，基于纵波速度和衰减系数计算储层游离气饱和度
。
该方法构建的游离气作用增强型岩石物理模型能够为游离气饱和度定量解释提供技术依据
。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种储层沉积物游离气饱和度定量分析方法，其步骤为：
S1、
建立游离气作用增强型岩石物理模型，其具体步骤为：
S11、
获取构成储层沉积物骨架的
m
个成分中各成分的体积占比
、
体积模量和剪切模量，根据
Hill
平均方程得到构成储层沉积物骨架固体颗粒的体积模量
K
S
和剪切模量
μ
S
表示为：
（1）式中，
m
为构成储层沉积物骨架的成分数量，
f
i
是成分
i
的体积占比，
K
i
是成分
i
的体积模量，
μ
i
是成分
i
的剪切模量；
S12、
基于体积模量
K
S
和剪切模量
μ
S
根据干骨架胶结模型得到储层沉积物干骨架的体积模量
K
m
和剪切模量
μ
m
，所述干骨架胶结模型表示为：（2）式中，
ϕ
为孔隙度，
α
为构成储层干骨架固体颗粒的胶结系数，
γ
为中间变量；
S13、
基于体积模量
K
S
、
体积模量
K
m
、
储层孔隙水的体积模量
K
w
、
储层孔隙游离气体的体积模量
K
g
利用游离气作用增强型等效体积模量公式计算游离气作用增强型等效体积模量，所述游离气作用增强型等效体积模量公式表示为：（3）式中，
K
av
为游离气作用增强型等效体积模量，
S
g
为游离气饱和度，
r
g
为游离气作用增强指数，
c
为中间变量，
ϕ
S
为固体骨架的体积分数；
S14、
基于体积模量
K
m
、
剪切模量
μ
m
、
游离气作用增强型等效体积模量
K
av
，根据
Biot
双相波动特征方程，得到含游离气饱和水沉积物的纵波波速和衰减系数，即游离气作用增强型岩石物理模型；
S2、
根据工区目标层位的自然伽马测井
、
孔隙度测井和岩性密度测井数据资料得到储层沉积物骨架成分的体积分数，根据
Hill
平均方程计算得到储层沉积物骨架固体颗粒的体积模量和剪切模量，根据工区的声波测井曲线，得到纵波速度实测值和衰减系数实测值，然后将游离气饱和度和游离气作用增强指数初始值代入到所述游离气作用增强型岩石物理模型，得到工区储层的纵波速度理论值和衰减系数理论值，将纵波速度实测值
、
衰减系数实测值
、
纵波速度理论值
、
衰减系数理论值带入最小二乘误差目标函数，判断最小二乘误
差目标函数小于误差阈值时，对应的游离气饱和度为预测的工区储层沉积物的游离气饱和度
。
[0006]在一些实施例中，步骤
S14
中，所述
Biot
双相波动特征方程表示为：（4）式中，
det(
‧
)
为求矩阵的特征根；
ω
表示波源频率；表示复波数；
j
为虚单位；为密度矩阵，其中：，，，，，
ρ
S
为骨架颗粒密度，
ρ
w
为孔隙水密度，
ρ
g
为游离气密度，
r
为孔隙空间弯曲系数；为摩擦系数矩，，
η
l
为孔隙流体粘性系数，
κ
为储层沉积物骨架有效渗透率；为体积模量系数矩阵，其中：，，，；则纵波速度和衰减系数的计算公式表示为：则纵波速度和衰减系数的计算公式表示为：其中，为衰减系数；
v
p
为含游离气储层的纵波波速；
Re(
‧
)
和
Im(
‧
)
分别取实部和虚部
。
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种储层沉积物游离气饱和度定量分析方法，其特征在于，其步骤为：
S1、
建立游离气作用增强型岩石物理模型，其具体步骤为：
S11、
获取构成储层沉积物骨架的
m
个成分中各成分的体积占比
、
体积模量和剪切模量，根据
Hill
平均方程得到构成储层沉积物骨架固体颗粒的体积模量
K
S
和剪切模量
μ
S
表示为：（1）式中，
m
为构成储层沉积物骨架的成分数量，
f
i
是成分
i
的体积占比，
K
i
是成分
i
的体积模量，
μ
i
是成分
i
的剪切模量；
S12、
基于体积模量
K
S
和剪切模量
μ
S
根据干骨架胶结模型得到储层沉积物干骨架的体积模量
K
m
和剪切模量
μ
m
，所述干骨架胶结模型表示为：（2）式中，
ϕ
为孔隙度，
α
为构成储层干骨架固体颗粒的胶结系数，
γ
为中间变量；
S13、
基于体积模量
K
S
、
体积模量
K
m
、
储层孔隙水的体积模量
K
w
、
储层孔隙游离气体的体积模量
K
g
利用游离气作用增强型等效体积模量公式计算游离气作用增强型等效体积模量，所述游离气作用增强型等效体积模量公式表示为：（3）式中，
K
av
为游离气作用增强型等效体积模量，
S
g
为游离气饱和度，
r
g
为游离气作用增强指数，
c、
ϕ
S
为中间变量；
S14、
基于体积模量
K
m
、
剪切模量
μ
m
、
游离气作用增强型等效体积模量
K
av
，根据
Biot
双相波动特征方程，得到含游离气饱和水沉积物的纵波波速和衰减系数，即游离气作用增强型岩石物理模型；
S2、
根据工区目标层位的自然伽马测井
、
孔隙度测井和岩性密度测井数据资料得到储层沉积物骨架成分的体积分数，根据<...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏周拓，石仁刚，杨星宇，张建松，邓少贵，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：