共存层游离气赋存形态及饱和度的预测方法及装置与流程

本发明涉及油气开采，具体是关于一种共存层游离气赋存形态及饱和度的预测方法及装置。

背景技术：

1、大量研究发现深水盆地发育水道-天然堤-海底扇等沉积体系，该类沉积体系内砂质含量较高，是水合物有利富集区，通常水合物饱和度较高，且水合物层下部常常发育游离气层，但是倾斜与水平砂层水合物及下伏游离气富集程度存在差异。在墨西哥湾walkerridge倾斜砂层发育区，由于盐体侵入，导致砂层呈倾斜状，且出现明显的泥砂互层，在水合物稳定带上部，形成高饱和度水合物层，而下部地层发育游离气层。在印度kg盆地(krishna-godawari basin)盐底辟上部地层，发现了厚度30米左右高饱和度砂质储层，砂层内水合物饱和度横向上存在差异，局部区域为水合物与水层接触，而局部区域出现了砂层内水合物与游离气共存层及下伏含游离气层。目前，在我国南海北部珠江盆地w17井的泥质粉砂储层也发现了“水合物-水合物与游离气混合-游离气”的复杂接触关系。因此，从大量研究来看，无论是砂质储层还是粉砂储层水合物层下都可能发育游离气，也广泛出现水合物与游离气共存，而水合物与游离气共存区，是未来进行水合物试采的有利目标。目前砂质储层水合物定量评价及其富集特性国内外研究较为成熟，但是下伏游离气饱和度及其分布状态并不是很清楚，这影响水合物与游离气矿体资源量精准评价及其未来开发方案布设，亟需开展水合物与游离气共存层或含气层中游离气的赋存形态及其饱和度的评价方法。

2、现有的传统方法多是通过对测井数据纵波速度、电阻率等联合分析，主要是通过高电阻率和低纵波速度判断地层含游离气。由于电阻率异常值无法区分是地层水合物还是地层游离气造成的高电阻率异常，而横波速度对游离气不敏感，因此，仅利用纵波速度难以既确定游离气饱和度，又判断游离气赋存形态。通常的做法是假设地层含均匀分布或者块状分布游离气后，再利用纵波速度定量计算游离气饱和度，尽管可以考虑电阻率、纵波速度和横波速度等三参数联合反演，同时定量计算游离气饱和度和游离气赋存形态，但是由于浅层为未固结地层，在钻探时横波速度测井数据不易获得，这种三参数联合的方法受到很多限制，导致地层含游离气或者共存层游离气赋存形态不容易确定。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种共存层游离气赋存形态及饱和度的预测方法及装置，能够克服单一参数难以既识别游离气赋存形态又定量计算游离气饱和度的难题以及多参数联合又受制于野外钻探数据难以获得横波数据的影响。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

3、本发明所述的共存层游离气赋存形态及饱和度的预测方法，包括如下步骤：

4、基于研究区的测井数据，分析电阻率、纵波速度和横波速度、孔隙度随深度变化规律，识别含水合物层、游离气层及共存层，并利用阿尔齐方程和电阻率计算公式计算孔隙流体饱和度；

5、利用简化三相介质模型，假设地层孔隙流体包括水合物、游离气和水，骨架为不同岩性沉积物颗粒，通过纵波速度公式和横波速度公式计算地层纵波速度和横波速度；

6、利用纵波速度公式和横波速度公式，考虑游离气赋存形态的影响，计算得到不同赋存形态下不同饱和度的游离气层的纵波速度随饱和度变化曲线；

7、将孔隙流体饱和度随纵波速度变化，投影到纵波速度随饱和度变化曲线图形中，分析测井数据分布变化，识别游离气层及游离气附存形态；

8、建立vp和λ/μ交会的岩石物理模版，将共存层测井数据投影到该模版上；

9、基于不同测井数据，在vp和λ/μ交会的岩石物理模版上确定纵横波坐标值，并确定共存层中水合物与游离气饱和度；

10、其中，vp为纵波速度；λ/μ为弹性参数比值。

11、所述的预测方法，优选地，所述电阻率、纵波速度和横波速度、孔隙度随深度变化规律为：

12、高电阻率、高横波速度、低纵波速度异常指示可能为共存层；而高电阻率、低纵波速度和无明显变化的横波速度，指示地层含游离气；高电阻率、高纵波与横波速度，指示地层含水合物。

13、所述的预测方法，优选地，所述阿尔齐方程和电阻率计算公式为：

14、

15、其中，s为饱和度；rw为孔隙水电阻率，取值为0.28ωm；rt为实测电阻率；n为常量，取值为0.5；a和m为阿尔齐常数，由a/φm与φ交会得到。

16、所述的预测方法，优选地，纵波速度公式和横波速度公式分别为：

17、和

18、其中k和μ分别为骨架沉积物的体积模量和剪切模量；ρ为孔隙含流体的沉积物密度，可由以下公式计算：

19、ρ＝ρs(1-φ)+ρwφw+ρhφh+ρgφg

20、其中，φ为地层孔隙度；φw＝φ(1-sh-sg)，φh＝φsh，φg＝φsg，分别为地层水孔隙度、水合物孔隙度和游离气孔隙度；ρs,ρw,ρh和ρg分别是地层骨架、水、水合物和游离气的密度。

21、所述的预测方法，优选地，所述游离气赋存形态的影响为：

22、对于地层含呈块状分布游离气时，地层为沉积物骨架、水和游离气的三相介质，即φh＝0，表明地层不含水合物，流体孔隙度为地层孔隙度，即φf＝φ，认为水和游离气均为孔隙流体，则流体相的体积模量kf的计算公式为：

23、kf＝(kw-kg)(1-sg)e+kg

24、其中e为校正常数，该值不同表示地层游离气的赋存形态不同，e取值为1时，指示孔隙流体为块状分布，随e取值逐渐增大，数值达40，孔隙流体逐渐接近于均匀分布。

25、本发明还提供一种共存层游离气赋存形态及饱和度的预测装置，包括：

26、第一处理单元，用于基于研究区的测井数据，分析电阻率、纵波速度和横波速度、孔隙度随深度变化规律，识别含水合物层、游离气层及共存层，并利用阿尔齐方程和电阻率计算公式计算孔隙流体饱和度；

27、第二处理单元，用于利用简化三相介质模型，假设地层孔隙流体包括水合物、游离气和水，骨架为不同岩性沉积物颗粒，通过纵波速度公式和横波速度公式计算地层纵波速度和横波速度；

28、第三处理单元，用于利用纵波速度公式和横波速度公式，考虑游离气赋存形态的影响，计算得到不同赋存形态下不同饱和度的游离气层的纵波速度随饱和度变化曲线；

29、第四处理单元，用于将孔隙流体饱和度随纵波速度变化，投影到纵波速度随饱和度变化曲线图形中，分析测井数据分布变化，识别游离气层及游离气附存形态；

30、第五处理单元，用于建立vp和λ/μ交会的岩石物理模版，将共存层测井数据投影到该模版上；

31、第六处理单元，用于基于不同测井数据，在vp和λ/μ交会的岩石物理模版上确定纵横波坐标值，并确定共存层中水合物与游离气饱和度。

32、本发明还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的共存层游离气赋存形态及饱和度的预测方法步骤。

33、本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述共存层游离气赋存形态及饱和度的预测方法步骤。

34、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

35、本发明相比传统技术的优势在于基于简化三相介质模型对水合物和游离气共存的弹性参数进行计算，通过纵波速度随不同赋存形态、不同游离气饱和度变化模版，来判断游离气的赋存形态，在此基础上建立共存层中不同水合物与游离气饱和度时的速度理论曲线，进而建立纵波速度vp与弹性参数λ/μ交会模板，定量计算共存层水合物与游离气饱和度；

36、本发明是一种利用不同赋存形态与不同饱和度下游离气、水合物层敏感参数正演模拟的交会结果为参考，把实际测井数据点投影到纵波速度随饱和度变化的交会图，根据实际钻探数据在交会图上分布位置，判断共存层内含水合物与游离气差异。该方法避免了对多种钻探数据需求，尤其是对于横波速度需求，减少误判的分析；

37、本发明能够快速准确、定量计算共存层内水合物与游离气饱和度值，且不受横波速度影响。