一種定量表征碳酸鹽巖孔隙演化貢獻(xiàn)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種定量表征碳酸鹽巖孔隙演化貢獻(xiàn)的方法，第一，預(yù)測原始孔隙度；第二，求取膠結(jié)作用損失的孔隙度；第三，求取粒間壓溶作用損失的孔隙度；第四，求取機(jī)械壓實作用損失的孔隙度；第五，重復(fù)步驟1～4，計算不同位置處的碳酸鹽巖機(jī)械壓實作用、粒間顆粒壓溶作用以及膠結(jié)作用對孔隙度降低的貢獻(xiàn)量。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點是：本發(fā)明的方法為碳酸鹽巖的孔隙演化，粒間壓溶作用溶蝕的碳酸鹽巖體積以及碳酸鹽巖溶解為地下流體流動提供的膠結(jié)物數(shù)量等方面提供新的思路，意在從孔隙演化貢獻(xiàn)上尋找高孔隙區(qū)，探尋碳酸鹽巖中的優(yōu)質(zhì)儲層。
【專利說明】一種定量表征碳酸鹽巖孔隙演化貢獻(xiàn)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械壓實作用、顆粒壓溶作用以及膠結(jié)作用對孔隙度降低的相對比例的方法，尤其涉及一種定量表征碳酸鹽巖孔隙演化貢獻(xiàn)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]砂巖的孔隙演化一般由機(jī)械壓實作用為主導(dǎo)，再加一定量的膠結(jié)作用。相比之下，碳酸鹽巖的孔隙演化較砂巖孔隙演化要復(fù)雜很多，除了上述兩種影響孔隙作用外，顆粒壓溶作用在碳酸鹽巖孔隙演化上占據(jù)了不可或缺的地位，多因素影響著碳酸鹽巖孔隙演化導(dǎo)致其孔隙演化貢獻(xiàn)的定量表征就變得相對困難。
[0003]碳酸鹽巖孔隙度隨深度成指數(shù)遞減?？紫抖鹊慕档褪菣C(jī)械壓實作用、粒間壓溶作用(IPS)以及膠結(jié)作用共同作用的結(jié)果。機(jī)械壓實作用是指由于上覆壓力的增加，骨架顆粒重新排列而造成的孔隙體積減小；粒間壓溶作用是指壓力誘導(dǎo)接觸顆粒之間發(fā)生溶蝕，導(dǎo)致的孔隙體積減少；壓溶作用存在的假說以及控制因素前人已經(jīng)做過大量研究(Weyl，1959 ；Tada and Siever,1986 ；Houseknecht and Hathon,1987 ；Moore,1989 ；Bathurst,1995 ;Bj0rkum,1996)，此處不再詳述。膠結(jié)作用是指礦物在孔隙空間中發(fā)生的沉淀作用。
[0004]最早試圖定量研究灰?guī)r孔隙度演化過程的是COOgan(1970年)，應(yīng)用充填密度以及充填指數(shù)來度量碳酸鹽巖的壓實程度，盡管應(yīng)用充填密度以及充填指數(shù)度量了碳酸鹽巖的壓實程度，但沒有區(qū)分出機(jī)械壓實作用、粒間壓溶作用以及膠結(jié)作用分別作用的相對強(qiáng)度。
[0005]Rittenhouse (1971年)對研究方法進(jìn)行了改進(jìn)，Manus和Coogan (1974年)計算了由于顆粒由方型以及斜方形充填排列導(dǎo)致體積減少而造成的孔隙度降低。
[0006]Coogan and Manus (1975年)提供了一種對粗顆粒碳酸鹽巖壓實最為全面的計算方法，并且測試出了控制孔隙度的三種因素:(I)動態(tài)因素(上覆地層壓力，溫度，埋藏壓力的持續(xù)時間，孔隙流體壓力以及孔隙流體)；(2)內(nèi)部因素(顆粒大小，顆粒形狀，顆粒的分選，顆粒的充填以及礦物成分)；(3)抑制性因素(埋藏前膠結(jié))。
[0007]Vinopal和Coogan(1978年)計算了不同形狀顆粒組成的灰?guī)r的體積。
[0008]Meyers和Hill (1983年)研究了新墨西哥lake valley地層的孔隙度演化過程，認(rèn)為38%的原始孔隙度損失受壓實作用控制，剩下的則受膠結(jié)作用控制。
[0009]Moore (1989年)通過公開數(shù)據(jù)以及Rittenhouse (1971年)理論上的樣品詳細(xì)分析了機(jī)械壓實作用、粒間壓溶作用以及膠結(jié)作用在孔隙度降低過程中所起的作用。
[0010]Gregg等(1993年)通過成巖作用階段的劃分定量的研究了 Bonneterre地區(qū)白云巖的孔隙度演化。
[0011]盡管前人進(jìn)行了大量的研究，但是對機(jī)械壓實作用、粒間壓溶作用以及膠結(jié)作用在碳酸鹽巖孔隙度減少的定量表征還處于研究的空白。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明是為了解決上述不足，提供了一種定量表征碳酸鹽巖孔隙演化貢獻(xiàn)的方法。
[0013]本發(fā)明的上述目的通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn):一種定量表征碳酸鹽巖孔隙演化貢獻(xiàn)的方法，
[0014]第一，預(yù)測原始孔隙度；
[0015]第二，求取膠結(jié)作用損失的孔隙度；
[0016]第三，求取粒間壓溶作用損失的孔隙度；
[0017]第四，求取機(jī)械壓實作用損失的孔隙度；
[0018]第五，重復(fù)步驟I?4，計算不同位置處的碳酸鹽巖機(jī)械壓實作用、粒間顆粒壓溶作用以及膠結(jié)作用對孔隙度降低的量。
[0019]孔隙的總損失量(PLtct)為機(jī)械壓實作用損失量(PLsc)、粒間壓溶作用損失量(PLips)以及膠結(jié)作用損失量(PLcem)之和。
[0020]PLtot — PLmc+PLips+PLcem (I)
[0021]損失的總孔隙度(PLtot)與殘余孔隙度之和應(yīng)該等于原始孔隙度(PO):
[0022]PO = PLmc+PLips+PLcem+Plo (2)
[0023]其中，Ρω剩余粒間孔隙度。
[0024]具體包括以下步驟:
[0025]步驟1:預(yù)測原始孔隙度(PO)
[0026]為了定量計算PLMe、PLIPS和PLeEM，需要估算一個原始孔隙度值；分選較好的球形顆粒以方型、I型斜方型、II型斜方型、四方型、I型三角型、II型三角型方式充填的原始孔隙度分別為47%、40%、40%、29%、26%和26%，隨機(jī)排列的球形顆粒其原始孔隙度約為40% ；
[0027]步驟2:求取膠結(jié)作用損失的孔隙度(PLcem)
[0028]膠結(jié)作用導(dǎo)致的孔隙度損失(PLm)的計算利用記點法進(jìn)行測量，并且其等于粒間膠結(jié)物的百分?jǐn)?shù)；具體做法是，在薄片下隨機(jī)尋找并觀察3-5個視野，通過旋轉(zhuǎn)載物臺帶動薄片旋轉(zhuǎn)，透光有明顯變化的即為膠結(jié)物，分別記錄下各視野范圍內(nèi)膠結(jié)物的面積SI?Sn,其中SI?Sn分別表示I?η個視野范圍內(nèi)膠結(jié)物的面積,記錄視域范圍內(nèi)的面積S ；即:
_ _ ρτ — SI + S2 +....+ Sn^ ο λ
[0029]^lCEM- -

n*S
[0030]步驟3:求取粒間壓溶作用損失的孔隙度(PLips)
[0031]Mitra和Beard(1980)提出了定量計算粒間壓溶作用損失孔隙度(PLIPS)的方法；Mitra和Beard在理論上將計算的損失孔隙度歸因于球形顆粒的粒間壓溶作用；
[0032]Vips = n h2 (3r~h) /3(4)
[0033]Vips為壓溶球頂?shù)捏w積，η為球頂?shù)臄?shù)目(一般為2，即球體的頂與底部分)，h為溶蝕高度，r為球形顆粒原始的半徑；
[0034]溶蝕高度h和顆粒原始的半徑r根據(jù)選取的巖石薄片顯微照片的顆粒尺寸確定，具體做法為:隨機(jī)連續(xù)挑選η個經(jīng)歷過垂向壓縮的鮞粒，即以每個鮞粒的最大半徑為原始半徑r，利用圓規(guī)對每個鮞粒畫圓重建了鮞粒的原始結(jié)構(gòu)，測量每個鮞粒的顆粒原始的半徑r，每個鮞粒的最小半徑為粒間壓溶作用之后剩余的顆粒半徑rh，即溶蝕量h = r-rh ；
[0035]對于第i個垂向壓縮的鮞粒，i = 1,2, *..η ；
[0036]溶蝕前孔隙度Pli可以表示為
[0037]Pli = [ (2r) 3-4/3 31 r3] / (2r)3 (5)
[0038]溶蝕后孔隙度P2i可以表示為:
[0039]P2i = [ (2r)2* (2*rh) - (4/3 π r3-VIPS) ] / [ (2r)2* (2*rh) ] (6)
[0040]第i個垂向壓縮的鮞粒壓溶作用損失的孔隙度(PLipsi)為:
[0041]PLipsi = Pl1-PZi(7)

【權(quán)利要求】
1.一種定量表征碳酸鹽巖孔隙演化貢獻(xiàn)的方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟1:預(yù)測原始孔隙度(PO) 為了定量計算PLK、PLIPS和PLraM，需要估算一個原始孔隙度值；分選較好的球形顆粒以方型、I型斜方型、II型斜方型、四方型、I型三角型、II型三角型方式充填的原始孔隙度分別為47%、40%、40%、29%、26%和26%，隨機(jī)排列的球形顆粒其原始孔隙度約為40% ；步驟2:求取膠結(jié)作用損失的孔隙度(PLcem) 膠結(jié)作用導(dǎo)致的孔隙度損失(PLeffl)的計算利用記點法進(jìn)行測量，并且其等于粒間膠結(jié)物的百分?jǐn)?shù)；具體做法是，在薄片下隨機(jī)尋找并觀察3-5個視野，通過旋轉(zhuǎn)載物臺帶動薄片旋轉(zhuǎn)，透光有明顯變化的即為膠結(jié)物，分別記錄下各視野范圍內(nèi)膠結(jié)物的面積SI~Sn，其中SI~Sn分別表示I~η個視野范圍內(nèi)膠結(jié)物的面積，記錄視域范圍內(nèi)的面積S ;SP:
步驟3:求取粒間壓溶作用損失的孔隙度(PLips) Mitra和Beard(1980)提出了定量計算粒間壓溶作用損失孔隙度(PLIPS)的方法；Mitra和Beard在理論上將計算的損失孔隙度歸因于球形顆粒的粒間壓溶作用； Vips = n h2 (3r-h) /3(4) Vips為壓溶球頂?shù)捏w積，η為球頂?shù)臄?shù)目(一般為2，即球體的頂與底部分)，h為溶蝕高度，r為球形顆粒原始的半徑； 溶蝕高度h和顆粒原始的半徑r根據(jù)選取的巖石薄片顯微照片的顆粒尺寸確定，具體做法為:隨機(jī)連續(xù)挑選η個經(jīng)歷過垂向壓縮的鮞粒，即以每個鮞粒的最大半徑為原始半徑r，利用圓規(guī)對每個鮞粒畫圓重建了鮞粒的原始結(jié)構(gòu)，測量每個鮞粒顆粒原始的半徑r，每個鮞粒的最小半徑為粒間壓溶作用之后剩余的顆粒半徑rh，即溶蝕量h = r-rh ； 對于第i個垂向壓縮的鮞粒，i = I，2, *..η ； 溶蝕前孔隙度Pli可以表示為
Pli = [ (2r) 3-4/3 31 r3] / (2r)3 (5) 溶蝕后孔隙度P2i可以表示為:
P2i = [ (2r)2* (2*rh) - (4/3 π r3-VIPS) ] / [ (2r)2* (2*rh) ] (6) 第i個垂向壓縮的鮞粒壓溶作用損失的孔隙度(PLipsi)為: PLipsi = PliMi(7)

i=n
Σ PL.PLips=^--^8)
η 步驟4:求取機(jī)械壓實作用損失的孔隙度(PLk) 現(xiàn)今粒狀灰?guī)r孔隙度SPm(通過巖心孔隙度實驗測定)，機(jī)械壓實損失的孔隙度(PLsc)可以利用公式2的變形進(jìn)行計算，假定原始孔隙度為40% ；
PLmc — 0.4~PLq- (PLips+PLcem)(9) 步驟5:重復(fù)步驟I~4，計算不同位置處的碳酸鹽巖機(jī)械壓實作用、粒間顆粒壓溶作用以及膠結(jié)作用對孔隙度降低的量。
【文檔編號】G01N15/08GK104181092SQ201410444443
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】肖佃師, 陳紅麗, 盧雙舫, 張魯川, 郭思祺 申請人:中國石油大學(xué)(華東)