[发明专利]基于孔隙结构特征的碳酸盐岩储层的气藏预测方法及系统

说明书

技术领域

本发明关于油气勘探技术领域，特别是关于碳酸盐岩储层的预测技术，具体的讲是一种基于孔隙结构特征的碳酸盐岩储层的气藏预测方法及系统。

背景技术

根据2000年USGS统计，全球范围内，海相碳酸盐岩油气可采资源量占总油气可采资源量的72%，处于主导地位。碳酸盐岩待探明油气储量远比碎屑岩丰富，勘探潜力巨大。生物礁滩作为一种优良的碳酸盐岩储层，是油气勘探的重点和难点。

碳酸盐岩储层孔隙结构复杂，非均质性强，会对地震波速度产生很大的影响。通过研究发现，按孔隙类型划分的碳酸盐岩储层（例如孔洞孔隙、溶模孔隙、晶间空隙、粒间空隙、粒内孔隙等），速度随着孔隙度的增大而减小，但不同的孔隙类型没有表现出明显的规律性。按孔隙结构划分的碳酸盐岩储层（例如针状孔、扁孔、圆孔等），速度随着孔隙度的增大而减小，并且不同孔隙结构的速度变化规律明显，在给定一个孔隙度值的情况下，速度差异会超过1500m/s。因此，碳酸盐岩储层孔隙结构的复杂性会造成岩石弹性特征的巨大差异，是决定岩石弹性特征的一个关键因素。

目前石油物探的工业化技术中，常规基于岩石物理分析的油气检测方法利用基于单一孔隙形态的岩石物理图版对全区进行预测，主要适用于孔隙形态较单一的储层。碳酸盐岩储层孔隙结构复杂，非均质性强，当储层孔隙形态横向变化显著时，单井岩石物理建模在全区存在适用性问题。

Gassmann方程在低频下模拟孔隙介质弹性波传播，在频率较高时，Gassmann方程的基础假设不成立，不能描述包含流体的孔隙介质中的波的传播。Biot建立了包含流体岩石的弹性波的基本动力学理论，该理论的本质是将饱含流体岩石的波动特征（速度和衰减）和岩石基质、岩石骨架（干燥岩石）以及流体联系起来，适用于整个频率范围。Biot理论的基本假设包括：（1）岩石空孔隙介质（基质和骨架）在宏观上是均匀和各向同性的；（2）所有的孔隙都是互相连通的，并且粒径大小完全一样；（3）波长比岩石颗粒的平均尺寸大得多；（4）岩石基质和孔隙流体之间的相对运动遵循Darcy定律；（5）孔隙流体和岩石基质相互不发生化学作用。Biot理论当频率趋于零时，与Gassmann方程基本一致。其后的研究中，该理论又被推广到各向异性介质，但过程非常复杂，要求输入一些通常难以得到的参数，以至于没有广泛应用。

传统的Biot—Gassmann理论针对孔隙含流体的多孔介质中地震波传播机理进行了研究，但主要考虑的是饱和一种流体的均一孔隙结构，忽略了岩石内部的矿物成分、固体颗粒、孔隙结构与流体组分的不均匀分布，不能描述实际储层的复杂情况。White等分析了含水岩石内部局部分布的气泡对地震波传播的影响。Dutta等改进了White理论，使其在低频极限下预测的纵波速度与经典Biot理论分析结果相吻合。Johnson提出了一种分支函数法，实现了对不同频段内非饱和介质波传播规律的模拟。Müller、Gurevich与Toms等认为一维与三维随机非饱和介质的数值模拟也能为实际岩石的波响应提供合理的描述及预测。Dvorkin等基于含流体岩石内部的Biot流与喷射流，提出了BISQ理论。聂建新等在BISQ模型中引入了流体非饱和的情况。聂建新、巴晶等研究了流体非饱和对BISQ模型中波传播的影响，但该结果的假设前提是气、水完全均匀混合。刘炯等研究了球状补丁及水平交替层状的非均匀、非饱和岩石模型中的地震波传播规律，但是计算繁琐不利于应用。

综上所述，现有技术的方案中主要存在以下问题：

（1）碳酸盐岩储层发育区孔隙结构复杂，常规基于单一孔隙结构的岩石物理模型在全区存在适用性问题；

（2）碳酸盐岩储层非均质性强，常规基于流体均匀混合的流体替换方法，不能准确的描述地下岩石和流体的分布状态。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种基于孔隙结构特征的碳酸盐岩储层的气藏预测方法及系统，针对碳酸盐岩储层岩石孔隙结构对岩石物理模型建立的影响，针对碳酸盐岩不同地质沉积相带发育的不同孔隙结构，分别建立相应的岩石骨架模型；针对碳酸盐岩储层流体部分饱和的情况，通过模拟孔隙均质而流体非均匀分布的状态进行流体替换，进行精确的气藏定量化预测。