相對含量的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用測井資料在地層中計(jì)算CO2相對含量的方法，其方法包括以下步驟：1.地面與氣藏條件下氣體體積比例的轉(zhuǎn)換，將地面測試得到的CO2相對含量轉(zhuǎn)換為地層條件下CO2相對含量；2.氣體平均含氫指數(shù)的確定，計(jì)算出孔隙中氣體的平均含氫指數(shù)；3.測井計(jì)數(shù)率的含水影響校正：消除地層水對測井計(jì)數(shù)率的影響，突出測井計(jì)數(shù)率對CO2和甲烷的響應(yīng)差異；4.建立CO2相對含量的定量計(jì)算模型，計(jì)算出地層條件下CO2的相對含量。本發(fā)明通過建立測井計(jì)數(shù)率值、氣體平均含氫指數(shù)與CO2含量的計(jì)算模型，預(yù)測CO2氣體在地層中的相對含量，模型的精度較高，實(shí)用性較強(qiáng)，且有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
【專利說明】
-種利用測井資料計(jì)算地層中C〇2相對含量的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種利用測井資料計(jì)算地層中C〇2相對含量的方法，利用地層中C〇2在 測井曲線上的響應(yīng)特征，建立測井計(jì)數(shù)率值、氣體平均含氨指數(shù)與C〇2相對含量之間的定量 關(guān)系，屬于地球物理勘探領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 對C〇2氣藏的研究，不僅屬于基礎(chǔ)科學(xué)研究，而且屬于應(yīng)用科學(xué)研究，有很大經(jīng)濟(jì) 效益。近年來，隨著C〇2用途在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國防等領(lǐng)域的提升，0)2成為了一種用途廣泛經(jīng)濟(jì) 價(jià)值極高的氣體資源，在我國已出現(xiàn)了前景極好的市場需求和開發(fā)前景。我國相繼發(fā)現(xiàn)了 一批高含C〇2氣藏，大多數(shù)分布于東部大陸裂谷斷陷盆地內(nèi)，而西部各盆地很少見，使得對 含C〇2氣藏的研究成為了一個(gè)新的熱點(diǎn)。
[0003] 通過總結(jié)歸納可得到C〇2的一些基本性質(zhì):在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，0)2是無色無臭略有酸味 的氣體，比空氣重，相對密度為1.52,不能燃燒。0)2氣體是一種容易被液化的真實(shí)氣體，隨 著環(huán)境溫度與壓力的變化，其物理狀態(tài)有氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)Ξ相。在常溫下能壓縮成液體， 常壓下能冷凝成固體一干冰，隨著溫度的升高，固態(tài)干冰又可升華成蒸汽。在高溫高壓條件 下(溫度超過150°C，壓力約50MPa)，C〇2處于超臨界狀態(tài)，是一種較為稠密的流體，其密度值 和聲波時(shí)差值與常溫常壓條件下存在一定差異。通過將C〇2溶入研究區(qū)地層水中，發(fā)現(xiàn)C〇2溶 入對地層水電阻率的影響幅度很小，且隨著溫度增加，其影響幅度會越小(高溫條件下最高 不超過6%)，即C〇2溶于水對地層水電阻率的影響并不大，故應(yīng)用電阻率資料不能有效地識 別與計(jì)算C〇2氣體含量。
[0004] 考慮到c〇2與甲燒氣在密度、聲波速度和含氨指數(shù)等方面的差異，國內(nèi)外學(xué)者主要 使用了 Ξ孔隙度曲線對兩者進(jìn)行識別，而具體使用的模型因各自研究區(qū)塊的具體特征不同 而略有差異。在定性識別方面，劉中奇等使用密度、聲波孔隙度差值、比值法對C〇2氣層進(jìn)行 了定性識別羅智等認(rèn)為對于C〇2氣層，運(yùn)用中子或密度曲線計(jì)算出來的孔隙度偏小，而用聲 波計(jì)算出來的孔隙度偏大，故作中子一密度孔隙度與聲波孔隙度的交會圖進(jìn)行識別;孟祥 水、郭棟等提出了一個(gè)核測井"孔隙度分辨率"的概念，W中子測井值和密度測井值為原始 數(shù)據(jù)定性識別C〇2氣層。在定量計(jì)算方面，依然是W運(yùn)用Ξ孔隙度測井資料為主，W體積物 理模型或地區(qū)統(tǒng)計(jì)關(guān)系模型為手段計(jì)算氣天然層中C〇2相對含量，其中吳洪深、何勝林等建 立了雙水多礦物地層組分物理分析模型W及帶約束條件的測井超定線性方程組，運(yùn)用線性 最小二乘原理，將其轉(zhuǎn)換為求解極值問題的數(shù)學(xué)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，但利用體積物理模型 定量計(jì)算實(shí)際天然氣藏中C〇2相對含量時(shí)，巖石骨架及流體的取值仍存在很大的不確定性， 嚴(yán)重影響C〇2含量的計(jì)算精度。
[0005] 隨著大量C〇2天然氣藏的勘探和開發(fā)，對天然氣藏中計(jì)算C〇2相對含量的精確度要 求將越來越高。盡管在C〇2氣層定量計(jì)算方面雖然有學(xué)者在運(yùn)方面做了一定的研究工作，并 取得了一定的效果，但是對地層中C〇2相對含量的準(zhǔn)確計(jì)算仍然缺乏有效的手段和方法。運(yùn) 將導(dǎo)致C〇2氣層的測井評價(jià)水平不能滿足現(xiàn)場生產(chǎn)的需要，進(jìn)而對含C〇2天然氣藏后期的評 價(jià)與開發(fā)造成不良影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是為了有效地克服地層物性、含水飽和度等因素對C〇2定量計(jì)算精 度的影響:針對目前測井技術(shù)在評價(jià)C〇2氣藏中不能精確預(yù)測C〇2含量的現(xiàn)狀，提出一種利用 測井資料計(jì)算地層中C〇2相對含量的方法。利用測井計(jì)數(shù)率值、氣體平均含氨指數(shù)與C〇2相對 含量的計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)對C〇2氣藏中C〇2相對含量的準(zhǔn)確計(jì)算，提高C〇2氣藏的測井評價(jià)水平。 達(dá)到準(zhǔn)確計(jì)算地層中C〇2氣體相對含量的目的。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0008] 本發(fā)明一種利用測井資料計(jì)算地層中C〇2相對含量的方法，直接利用測井資料，通 過與測試數(shù)據(jù)建立相關(guān)關(guān)系，準(zhǔn)確計(jì)算C〇2的相對含量，該方法能有效地克服氣層物性、含 水飽和度等因素對計(jì)算結(jié)果的影響，提高了模型計(jì)算的精度。方法包括W下步驟：
[0009] 1.地面與氣藏條件下氣體體積比例的轉(zhuǎn)換:對于兩種W固定比例物質(zhì)的量混合的 氣體，在不同的溫壓條件下，它們的體積比例會發(fā)生變化。地層測試中甲燒和C〇2比例是在 地面條件下測得的，為將運(yùn)一比例轉(zhuǎn)換為地層條件下，需要分別計(jì)算得到甲燒及C〇2的偏差 系數(shù)。具體步驟如下：
[0010] 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)條件下，對于物質(zhì)的量為η的氣體，由氣體狀態(tài)方程可得：
[0011] p〇v〇 = nRTo (1)
[001^ 式中P0_標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)壓力（0.l013MPa);
[OOU] Τ〇_標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度（273.15K);
[0014] Vo-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理想氣體體積；
[0015] R-氣體常數(shù)。
[0016] 在溫度為T，壓力為P條件(非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))下，有：
[0017] PV = nRTZ (2)
[0018] 式中V-該溫壓條件下氣體的體積；
[0019] Z-該溫壓條件下氣體的偏差系數(shù)。
[0020] 聯(lián)立從上（1)、（2)兩式，得
[0021]
。）
[0022] 式中A為阿馬格數(shù)；
[0023] 由于地面條件與標(biāo)準(zhǔn)條件接近，故將地面條件下C〇2和甲燒的偏差系數(shù)視為1。設(shè) 地面條件下C〇2比例為xs(0-1)，則地層條件下C〇2比例xf為：
[0024]
(4)
[0025] 式中Zc〇2-地層條件下C〇2偏差系數(shù)；
[00%] ZCH4-地層條件下甲燒偏差系數(shù)。
[0027] 已知地面條件下甲燒和C〇2比例，運(yùn)用上式可分別求出地層條件下甲燒和C〇2比例， 并運(yùn)用運(yùn)一比例建立C〇2相對含量預(yù)測模型。
[0028] 2.氣體平均含氨指數(shù)的確定:運(yùn)用體積模型，扣除泥質(zhì)、骨架和地層水對測井值的 貢獻(xiàn)，并除w氣體所占體積分?jǐn)?shù)，得到孔隙中氣體的平均含氨指數(shù)。計(jì)算式為：
[0029]
(巧
[0030] 式中巧,一氣體平均含氨指數(shù)；
[0031] ΦνβΗ-純泥巖處中子測井值(P.U.)
[00創(chuàng) Vsh-泥質(zhì)含量；
[0033] Φ-孔隙度.
[0034] Sw-含水飽和度；
[0035] Hw-水的含氨指數(shù)；
[0036] 3.測井計(jì)數(shù)率的含水影響校正:測井的計(jì)數(shù)率值主要反映了地層孔隙中氣體和地 層水的含氨指數(shù)。由于甲燒的含氨指數(shù)介于地層水和C〇2之間，因此，束縛水飽和度較高的 0)2氣層和束縛水飽和度較低的甲燒氣層的計(jì)數(shù)率在數(shù)值上基本接近。為了消除運(yùn)一不利 因素，需對測井計(jì)數(shù)率進(jìn)行地層水影響校正，其校正公式如下為：
[0037] Nc= <l)SwN (6)
[003引式中：Nc-校正后的計(jì)數(shù)率；
[0039] N-測井計(jì)數(shù)率。
[0040] 4.建立C〇2相對含量的定量計(jì)算模型：考慮到校正后的測井計(jì)數(shù)率和氣體平均含 氨指數(shù)均對C〇2含量有較好的相關(guān)關(guān)系，故同時(shí)使用運(yùn)兩種參數(shù)建立氣層中C〇2相對含量計(jì) 算模型。擬合公式如下：
[0041 ]
(7)
[0042] 運(yùn)用建立的模型，就可W計(jì)算出地層條件下C〇2所占?xì)怏w體積比例。
[0043] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：1、本方法所利用的數(shù)據(jù)完全來自于現(xiàn)場，資料的獲取方便，容易； 2、利用測井計(jì)數(shù)率值和氣體平均含氨指數(shù)建立計(jì)算C〇2相對含量的定量模型，既有一定的 理論依據(jù)，又有實(shí)際資料得出的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，從而提高了計(jì)算的精度;3、該方法操作簡單，實(shí) 用性較強(qiáng)，且有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。4、能有效地克服氣層物性、含水飽和度等因素對計(jì)算 結(jié)果的影響，提高了模型計(jì)算的精度。5、通過建立測井計(jì)數(shù)率值、氣體平均含氨指數(shù)與C〇2 含量的計(jì)算模型，預(yù)測C〇2氣體在地層中的相對含量，模型的精度較高。
【附圖說明】
[0044] 圖1是本發(fā)明一種利用測井資料計(jì)算地層中C0細(xì)對含量的方法的C0細(xì)對含量與 平均含氨指數(shù)關(guān)系圖；
[0045] 圖2是本發(fā)明的C〇2相對含量與測井計(jì)數(shù)率關(guān)系圖；
[0046] 圖3是本發(fā)明的計(jì)數(shù)率校正因子與地層C〇2相對含量關(guān)系圖；
[0047] 圖4是本發(fā)明的地層測試C〇2相對含量與計(jì)算C〇2相對含量對比圖。
【具體實(shí)施方式】
[004引結(jié)合附圖對本發(fā)明的方法進(jìn)一步說明：
[0049]如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本發(fā)明一種利用測井資料計(jì)算地層中C〇2相對含量的方 法，其方法具體實(shí)施包括w下步驟：
[0050] 1.地面與氣藏條件下氣體體積比例的轉(zhuǎn)換:測試中地層甲燒和C〇2比例是在地面 條件下測得的，為將運(yùn)一比例轉(zhuǎn)換為地層條件下，需要分別計(jì)算得到甲燒及C〇2的偏差系 數(shù)。由于地面條件與標(biāo)準(zhǔn)條件接近，故將地面條件下C〇2和甲燒的偏差系數(shù)視為1。已知地面 條件下C〇2比例，運(yùn)用式4可求出地層條件下C〇2比例，并運(yùn)用運(yùn)一比例建立C0細(xì)對含量預(yù)測 模型。
[0051 ] 2.氣體平均含氨指數(shù)的確定:運(yùn)用體積物理模型，扣除泥質(zhì)、骨架和地層水對測井 值的貢獻(xiàn)，并除W氣體所占體積分?jǐn)?shù)，利用式(5)得到孔隙中氣體的平均含氨指數(shù)。如圖1所 示，地層測試C〇2相對含量與氣體平均含氨指數(shù)存在較好的相關(guān)關(guān)系。
[0052] 3.測井計(jì)數(shù)率的含水影響校正：為了消除束縛水飽和度較高的C〇2氣層和束縛水 飽和度較低的甲燒氣層在計(jì)數(shù)率數(shù)值上不易區(qū)分運(yùn)一不利因素，需用式(6)對測井計(jì)數(shù)率 進(jìn)行含水影響校正。對比圖3、圖4可知，校正后計(jì)數(shù)率與地層C〇2相對含量的關(guān)系得到了明 顯的改善。
[0053] 4.建立C〇2相對含量的定量計(jì)算模型:為了提高C〇2含量定量計(jì)算的精度，利用校正 后的計(jì)數(shù)率和氣體平均含氨指數(shù)對C〇2相對含量進(jìn)行回歸建模，得到擬合式(7)。圖4為實(shí)際 的地層測試C〇2相對含量與公式(7)計(jì)算的C〇2相對含量散點(diǎn)圖，數(shù)據(jù)點(diǎn)基本上沿45°線分布， 平均絕對誤差為1.9%，未出現(xiàn)絕對誤差超過10%的點(diǎn)。通過檢驗(yàn)表明，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際測 試結(jié)果較為吻合，說明模型的計(jì)算精度較高，有較好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用測井資料計(jì)算地層中c〇2相對含量的方法，其特征在于，直接利用測井資料， 通過與測試數(shù)據(jù)建立相關(guān)關(guān)系，準(zhǔn)確計(jì)算c〇2的相對含量，方法包括以下步驟： ① 地面與氣藏條件下氣體體積比例的轉(zhuǎn)換：對于兩種以固定比例物質(zhì)的量混合的氣 體，在不同的溫壓條件下，它們的體積比例會發(fā)生變化;地層測試中甲烷和c〇 2比例是在地 面條件下測得的，為將這一比例轉(zhuǎn)換為地層條件下，需要分別計(jì)算得到甲烷及c〇2的偏差系 數(shù);具體步驟如下： 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)條件下，對于物質(zhì)的量為η的氣體，由氣體狀態(tài)方程可得： PoVo = nRTo (1) 式中Ρο-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)壓力(0· 1013MPa); To-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度(273.15K); Vo-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理想氣體體積； R-氣體常數(shù)； 在溫度為T，壓力為P條件(非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))下，有： PV = nRTZ (2) 式中V-該溫壓條件下氣體的體積； Z-該溫壓條件下氣體的偏差系數(shù)； 聯(lián)立以上（1)、（2)兩式，得式中A為阿馬格數(shù)； 由于地面條件與標(biāo)準(zhǔn)條件接近，故將地面條件下C02和甲烷的偏差系數(shù)視為1;設(shè)地面條 件下C〇2比例為Xs ( 0-1 )，則地層條件下C〇2比例Xf為：式中Zcc)2-地層條件下C〇2偏差系數(shù)； ZCH4-地層條件下甲烷偏差系數(shù)； 已知地面條件下甲烷和c〇2比例，運(yùn)用上式可分別求出地層條件下甲烷和c〇2比例，并運(yùn) 用這一比例建立c〇2相對含量預(yù)測模型； ② 氣體平均含氫指數(shù)的確定：運(yùn)用體積模型，扣除泥質(zhì)、骨架和地層水對測井值的貢 獻(xiàn)，并除以氣體所占體積分?jǐn)?shù)，得到孔隙中氣體的平均含氫指數(shù);計(jì)算式為：式中^一氣體平均含氫指數(shù)； <i>Nsh-純泥巖處中子測井值(P.u.); Vsh-泥質(zhì)含量； Φ-孔隙度； sw-含水飽和度； Hw-水的含氫指數(shù)； ③ 測井計(jì)數(shù)率的含水影響校正:測井的計(jì)數(shù)率值主要反映了地層孔隙中氣體和地層水 的含氫指數(shù)；由于甲烷的含氫指數(shù)介于地層水和c〇 2之間，因此，束縛水飽和度較高的0)2氣 層和束縛水飽和度較低的甲烷氣層的計(jì)數(shù)率在數(shù)值上基本接近;為了消除這一不利因素， 需對測井計(jì)數(shù)率進(jìn)行地層水影響校正，其校正公式如下為： Nc=<i>SwN (6) 式中:Nc-校正后的計(jì)數(shù)率； N-測井計(jì)數(shù)率； ④ 建立C02相對含量的定量計(jì)算模型:考慮到校正后的測井計(jì)數(shù)率和氣體平均含氫指數(shù) 均對C〇2含量有較好的相關(guān)關(guān)系，故同時(shí)使用這兩種參數(shù)建立氣層中C〇2相對含量計(jì)算模型； 擬合公式如下：運(yùn)用建立的模型，就可以計(jì)算出地層條件下c〇2所占?xì)怏w體積比例。
【文檔編號】G06F19/00GK105825055SQ201610148393
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月16日
【發(fā)明人】趙軍, 武延亮, 蒲萬麗, 戢宇強(qiáng), 范家寶
【申請人】西南石油大學(xué)