[发明专利]一种建立饱和重油岩石波速随温度变化的理论模型的方法

说明书

本发明公开了一种建立饱和重油岩石波速随温度变化的理论模型的方法，包括以下步骤：(1)获取样本的超声实验数据；(2)建立具有温度和频率叠加效应的流体模型，计算流体的热学性质；(3)计算裂隙相关参数进而计算裂隙孔隙度，建立裂隙孔隙度随温度的变化关系；(4)基于重油性质，应用单孔CPA模型；(5)结合单孔CPA模型，构建与温度有依赖性的双重孔隙CPA模型；(6)利用迭代方法，计算饱和岩石的等效体积模量和剪切模量，进而建立温度与速度的关系，分析温度对样本波速的影响。本发明为了验证模型的有效性，对油砂样品进行测试，通过预测的波速与实测的进行对比，表明该模型能定量地描述波速随温度的变化规律。

技术领域

本发明属于非常规油气储层岩性定量预测领域，具体涉及一种建立饱和重油岩石波速随温度变化的理论模型的方法。

背景技术

储层岩石可以被认为是非均质多孔粘弹性介质，流体完全或部分饱和，且流体在深度、温度和压力不同条件作用下，表现出不同的性质。因此，研究饱和流体对这些性质和流体-骨架相互作用的影响是很重要的。

然而，由于重油的高黏度，很难对重油的物理性质进行建模。许多作者通过实验室测量手段研究了重油饱和岩石的弹性特性(Nur等.1984；Eastwood 1993；Schmitt 1999；Yuan等.2017)。重油在室温和压力下是固体，但加热后会融化，从而降低了剪切波速度(Behura等.2007)。Han(2007)等人的研究表明，Gassmann-Biot理论得到的预测值与实测实验数据不符(Gassmann 1951；Biot1956)。

由于重油黏度高，常规的流体替换方法在这里不适用。一些学者采用CPA方法对该问题进行了研究，该方法考虑了温度对流体黏度的影响，并将流体视为粘弹性介质(Berryman 1980；Gurevich等.2008；Makarynska等.2010)。然而，所提出的模型仍存在不确定性，限制了实际应用。

CPA方法允许考虑由Maxwell粘弹性模型描述的高黏度孔隙流体。Carcione(2020)等人已经成功地使用这个模型来描述地球上的熔融物质，但并未涉及温度和压力对微裂隙的影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种建立饱和重油岩石波速随温度变化的理论模型的方法，基于CPA方法以及David和Zimmerman(2012)提出的微观孔隙结构理论，建立了一个温度依赖的岩石物理模型。在这里考虑了压力和温度对微裂隙的影响，然后，将随温度变化的波速与实验数据进行了比较，这是之前的方法所没有的。本发明的目的在于替代传统重油岩石温度和波速关系的模型，同时这种方法也可以推广到其他岩性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种建立饱和重油岩石波速随温度变化的理论模型的方法，包括以下步骤：

步骤1)获取样本的超声实验数据；

步骤2)建立具有温度和频率叠加效应的流体模型，计算流体的热学性质；

步骤3)计算裂隙相关参数进而计算裂隙孔隙度，建立裂隙孔隙度随温度的变化关系；

步骤4)基于重油性质，应用单孔CPA模型；

步骤5)结合单孔CPA模型，构建与温度有依赖性的双重孔隙CPA模型；

步骤6)利用迭代方法，计算饱和岩石的等效体积模量和剪切模量，进而建立温度与波速的关系，分析温度对样本波速的影响。

优选地，其特征在于，步骤1)中所述样本为油砂，主要矿物成分包括石英和粘土，孔隙流体为重油，API密度为6.6°，孔隙度为40.96％，颗粒密度为2490kg/m³，在频率为1MHz的4个温度点进行超声实验，在实验过程中，将孔隙压力设置为0psi，获得重油砂的岩石物理参数，并利用Voigt-Reuss-Hill平均值计算得到样品矿物的体积模量和剪切模量。