相对含量的方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用测井资料在地层中计算CO2相对含量的方法，其方法包括以下步骤：1.地面与气藏条件下气体体积比例的转换，将地面测试得到的CO2相对含量转换为地层条件下CO2相对含量；2.气体平均含氢指数的确定，计算出孔隙中气体的平均含氢指数；3.测井计数率的含水影响校正：消除地层水对测井计数率的影响，突出测井计数率对CO2和甲烷的响应差异；4.建立CO2相对含量的定量计算模型，计算出地层条件下CO2的相对含量。本发明通过建立测井计数率值、气体平均含氢指数与CO2含量的计算模型，预测CO2气体在地层中的相对含量，模型的精度较高，实用性较强，且有较好的推广应用价值。
【专利说明】
-种利用测井资料计算地层中C〇2相对含量的方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种利用测井资料计算地层中C〇2相对含量的方法，利用地层中C〇2在 测井曲线上的响应特征，建立测井计数率值、气体平均含氨指数与C〇2相对含量之间的定量 关系，属于地球物理勘探领域。
【背景技术】
[0002] 对C〇2气藏的研究，不仅属于基础科学研究，而且属于应用科学研究，有很大经济 效益。近年来，随着C〇2用途在工业、农业和国防等领域的提升，0)2成为了一种用途广泛经济 价值极高的气体资源，在我国已出现了前景极好的市场需求和开发前景。我国相继发现了 一批高含C〇2气藏，大多数分布于东部大陆裂谷断陷盆地内，而西部各盆地很少见，使得对 含C〇2气藏的研究成为了一个新的热点。
[0003] 通过总结归纳可得到C〇2的一些基本性质:在标准状态下，0)2是无色无臭略有酸味 的气体，比空气重，相对密度为1.52,不能燃烧。0)2气体是一种容易被液化的真实气体，随 着环境溫度与压力的变化，其物理状态有气态、液态和固态Ξ相。在常溫下能压缩成液体， 常压下能冷凝成固体一干冰，随着溫度的升高，固态干冰又可升华成蒸汽。在高溫高压条件 下(溫度超过150°C，压力约50MPa)，C〇2处于超临界状态，是一种较为稠密的流体，其密度值 和声波时差值与常溫常压条件下存在一定差异。通过将C〇2溶入研究区地层水中，发现C〇2溶 入对地层水电阻率的影响幅度很小，且随着溫度增加，其影响幅度会越小(高溫条件下最高 不超过6%)，即C〇2溶于水对地层水电阻率的影响并不大，故应用电阻率资料不能有效地识 别与计算C〇2气体含量。
[0004] 考虑到c〇2与甲烧气在密度、声波速度和含氨指数等方面的差异，国内外学者主要 使用了 Ξ孔隙度曲线对两者进行识别，而具体使用的模型因各自研究区块的具体特征不同 而略有差异。在定性识别方面，刘中奇等使用密度、声波孔隙度差值、比值法对C〇2气层进行 了定性识别罗智等认为对于C〇2气层，运用中子或密度曲线计算出来的孔隙度偏小，而用声 波计算出来的孔隙度偏大，故作中子一密度孔隙度与声波孔隙度的交会图进行识别;孟祥 水、郭栋等提出了一个核测井"孔隙度分辨率"的概念，W中子测井值和密度测井值为原始 数据定性识别C〇2气层。在定量计算方面，依然是W运用Ξ孔隙度测井资料为主，W体积物 理模型或地区统计关系模型为手段计算气天然层中C〇2相对含量，其中吴洪深、何胜林等建 立了双水多矿物地层组分物理分析模型W及带约束条件的测井超定线性方程组，运用线性 最小二乘原理，将其转换为求解极值问题的数学目标函数进行求解，但利用体积物理模型 定量计算实际天然气藏中C〇2相对含量时，岩石骨架及流体的取值仍存在很大的不确定性， 严重影响C〇2含量的计算精度。
[0005] 随着大量C〇2天然气藏的勘探和开发，对天然气藏中计算C〇2相对含量的精确度要 求将越来越高。尽管在C〇2气层定量计算方面虽然有学者在运方面做了一定的研究工作，并 取得了一定的效果，但是对地层中C〇2相对含量的准确计算仍然缺乏有效的手段和方法。运 将导致C〇2气层的测井评价水平不能满足现场生产的需要，进而对含C〇2天然气藏后期的评 价与开发造成不良影响。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是为了有效地克服地层物性、含水饱和度等因素对C〇2定量计算精 度的影响:针对目前测井技术在评价C〇2气藏中不能精确预测C〇2含量的现状，提出一种利用 测井资料计算地层中C〇2相对含量的方法。利用测井计数率值、气体平均含氨指数与C〇2相对 含量的计算模型，实现对C〇2气藏中C〇2相对含量的准确计算，提高C〇2气藏的测井评价水平。 达到准确计算地层中C〇2气体相对含量的目的。
[0007] 为实现上述目的，本发明的技术方案是：
[0008] 本发明一种利用测井资料计算地层中C〇2相对含量的方法，直接利用测井资料，通 过与测试数据建立相关关系，准确计算C〇2的相对含量，该方法能有效地克服气层物性、含 水饱和度等因素对计算结果的影响，提高了模型计算的精度。方法包括W下步骤：
[0009] 1.地面与气藏条件下气体体积比例的转换:对于两种W固定比例物质的量混合的 气体，在不同的溫压条件下，它们的体积比例会发生变化。地层测试中甲烧和C〇2比例是在 地面条件下测得的，为将运一比例转换为地层条件下，需要分别计算得到甲烧及C〇2的偏差 系数。具体步骤如下：
[0010] 在标准状态条件下，对于物质的量为η的气体，由气体状态方程可得：
[0011] p〇v〇 = nRTo (1)
[001^ 式中P0_标准状态压力（0.l013MPa);
[OOU] Τ〇_标准状态溫度（273.15K);
[0014] Vo-标准状态下理想气体体积；
[0015] R-气体常数。
[0016] 在溫度为T，压力为P条件(非标准状态)下，有：
[0017] PV = nRTZ (2)
[0018] 式中V-该溫压条件下气体的体积；
[0019] Z-该溫压条件下气体的偏差系数。
[0020] 联立从上（1)、（2)两式，得
[0021]
。）
[0022] 式中A为阿马格数；
[0023] 由于地面条件与标准条件接近，故将地面条件下C〇2和甲烧的偏差系数视为1。设 地面条件下C〇2比例为xs(0-1)，则地层条件下C〇2比例xf为：
[0024]
(4)
[0025] 式中Zc〇2-地层条件下C〇2偏差系数；
[00%] ZCH4-地层条件下甲烧偏差系数。
[0027] 已知地面条件下甲烧和C〇2比例，运用上式可分别求出地层条件下甲烧和C〇2比例， 并运用运一比例建立C〇2相对含量预测模型。
[0028] 2.气体平均含氨指数的确定:运用体积模型，扣除泥质、骨架和地层水对测井值的 贡献，并除w气体所占体积分数，得到孔隙中气体的平均含氨指数。计算式为：
[0029]
(巧
[0030] 式中巧,一气体平均含氨指数；
[0031] ΦνβΗ-纯泥岩处中子测井值(P.U.)
[00创 Vsh-泥质含量；
[0033] Φ-孔隙度.
[0034] Sw-含水饱和度；
[0035] Hw-水的含氨指数；
[0036] 3.测井计数率的含水影响校正:测井的计数率值主要反映了地层孔隙中气体和地 层水的含氨指数。由于甲烧的含氨指数介于地层水和C〇2之间，因此，束缚水饱和度较高的 0)2气层和束缚水饱和度较低的甲烧气层的计数率在数值上基本接近。为了消除运一不利 因素，需对测井计数率进行地层水影响校正，其校正公式如下为：
[0037] Nc= <l)SwN (6)
[003引式中：Nc-校正后的计数率；
[0039] N-测井计数率。
[0040] 4.建立C〇2相对含量的定量计算模型：考虑到校正后的测井计数率和气体平均含 氨指数均对C〇2含量有较好的相关关系，故同时使用运两种参数建立气层中C〇2相对含量计 算模型。拟合公式如下：
[0041 ]
(7)
[0042] 运用建立的模型，就可W计算出地层条件下C〇2所占气体体积比例。
[0043] 本发明的优点：1、本方法所利用的数据完全来自于现场，资料的获取方便，容易； 2、利用测井计数率值和气体平均含氨指数建立计算C〇2相对含量的定量模型，既有一定的 理论依据，又有实际资料得出的统计规律，从而提高了计算的精度;3、该方法操作简单，实 用性较强，且有较好的推广应用价值。4、能有效地克服气层物性、含水饱和度等因素对计算 结果的影响，提高了模型计算的精度。5、通过建立测井计数率值、气体平均含氨指数与C〇2 含量的计算模型，预测C〇2气体在地层中的相对含量，模型的精度较高。
【附图说明】
[0044] 图1是本发明一种利用测井资料计算地层中C0細对含量的方法的C0細对含量与 平均含氨指数关系图；
[0045] 图2是本发明的C〇2相对含量与测井计数率关系图；
[0046] 图3是本发明的计数率校正因子与地层C〇2相对含量关系图；
[0047] 图4是本发明的地层测试C〇2相对含量与计算C〇2相对含量对比图。
【具体实施方式】
[004引结合附图对本发明的方法进一步说明：
[0049]如图1、图2、图3、图4所示，本发明一种利用测井资料计算地层中C〇2相对含量的方 法，其方法具体实施包括w下步骤：
[0050] 1.地面与气藏条件下气体体积比例的转换:测试中地层甲烧和C〇2比例是在地面 条件下测得的，为将运一比例转换为地层条件下，需要分别计算得到甲烧及C〇2的偏差系 数。由于地面条件与标准条件接近，故将地面条件下C〇2和甲烧的偏差系数视为1。已知地面 条件下C〇2比例，运用式4可求出地层条件下C〇2比例，并运用运一比例建立C0細对含量预测 模型。
[0051 ] 2.气体平均含氨指数的确定:运用体积物理模型，扣除泥质、骨架和地层水对测井 值的贡献，并除W气体所占体积分数，利用式(5)得到孔隙中气体的平均含氨指数。如图1所 示，地层测试C〇2相对含量与气体平均含氨指数存在较好的相关关系。
[0052] 3.测井计数率的含水影响校正：为了消除束缚水饱和度较高的C〇2气层和束缚水 饱和度较低的甲烧气层在计数率数值上不易区分运一不利因素，需用式(6)对测井计数率 进行含水影响校正。对比图3、图4可知，校正后计数率与地层C〇2相对含量的关系得到了明 显的改善。
[0053] 4.建立C〇2相对含量的定量计算模型:为了提高C〇2含量定量计算的精度，利用校正 后的计数率和气体平均含氨指数对C〇2相对含量进行回归建模，得到拟合式(7)。图4为实际 的地层测试C〇2相对含量与公式(7)计算的C〇2相对含量散点图，数据点基本上沿45°线分布， 平均绝对误差为1.9%，未出现绝对误差超过10%的点。通过检验表明，计算结果与实际测 试结果较为吻合，说明模型的计算精度较高，有较好的实际应用价值。
【主权项】
1. 一种利用测井资料计算地层中c〇2相对含量的方法，其特征在于，直接利用测井资料， 通过与测试数据建立相关关系，准确计算c〇2的相对含量，方法包括以下步骤： ① 地面与气藏条件下气体体积比例的转换：对于两种以固定比例物质的量混合的气 体，在不同的温压条件下，它们的体积比例会发生变化;地层测试中甲烷和c〇 2比例是在地 面条件下测得的，为将这一比例转换为地层条件下，需要分别计算得到甲烷及c〇2的偏差系 数;具体步骤如下： 在标准状态条件下，对于物质的量为η的气体，由气体状态方程可得： PoVo = nRTo (1) 式中Ρο-标准状态压力(0· 1013MPa); To-标准状态温度(273.15K); Vo-标准状态下理想气体体积； R-气体常数； 在温度为T，压力为P条件(非标准状态)下，有： PV = nRTZ (2) 式中V-该温压条件下气体的体积； Z-该温压条件下气体的偏差系数； 联立以上（1)、（2)两式，得式中A为阿马格数； 由于地面条件与标准条件接近，故将地面条件下C02和甲烷的偏差系数视为1;设地面条 件下C〇2比例为Xs ( 0-1 )，则地层条件下C〇2比例Xf为：式中Zcc)2-地层条件下C〇2偏差系数； ZCH4-地层条件下甲烷偏差系数； 已知地面条件下甲烷和c〇2比例，运用上式可分别求出地层条件下甲烷和c〇2比例，并运 用这一比例建立c〇2相对含量预测模型； ② 气体平均含氢指数的确定：运用体积模型，扣除泥质、骨架和地层水对测井值的贡 献，并除以气体所占体积分数，得到孔隙中气体的平均含氢指数;计算式为：式中^一气体平均含氢指数； <i>Nsh-纯泥岩处中子测井值(P.u.); Vsh-泥质含量； Φ-孔隙度； sw-含水饱和度； Hw-水的含氢指数； ③ 测井计数率的含水影响校正:测井的计数率值主要反映了地层孔隙中气体和地层水 的含氢指数；由于甲烷的含氢指数介于地层水和c〇 2之间，因此，束缚水饱和度较高的0)2气 层和束缚水饱和度较低的甲烷气层的计数率在数值上基本接近;为了消除这一不利因素， 需对测井计数率进行地层水影响校正，其校正公式如下为： Nc=<i>SwN (6) 式中:Nc-校正后的计数率； N-测井计数率； ④ 建立C02相对含量的定量计算模型:考虑到校正后的测井计数率和气体平均含氢指数 均对C〇2含量有较好的相关关系，故同时使用这两种参数建立气层中C〇2相对含量计算模型； 拟合公式如下：运用建立的模型，就可以计算出地层条件下c〇2所占气体体积比例。
【文档编号】G06F19/00GK105825055SQ201610148393
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月16日
【发明人】赵军, 武延亮, 蒲万丽, 戢宇强, 范家宝
【申请人】西南石油大学