一种利用测井资料计算地层中CO₂相对含量的方法

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。

主权项

一种利用测井资料计算地层中CO₂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CO₂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CO₂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CO₂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n的气体，由气体状态方程可得：P₀V₀＝nRT₀  (1)式中P₀—标准状态压力(0.1013MPa)；T₀—标准状态温度(273.15K)；V₀—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$Z(T,P)=\frac{PV}{P_0{V}_0}·\frac{T_0}{T}=A·\frac{T_0}{T}---\left(3\right)$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CO₂和甲烷的偏差系数视为1；设地面条件下CO₂比例为x_s(0—1)，则地层条件下CO₂比例x_f为：$x_f=\frac{Z_{{\mathrm{CO}}_2}·x_s}{Z_{{\mathrm{CO}}_2}·x_s+Z_{{\mathrm{CH}}_4}·(1-x_s)}---\left(4\right)$式中Z_CO2—地层条件下CO₂偏差系数；Z_CH4—地层条件下甲烷偏差系数；已知地面条件下甲烷和CO₂比例，运用上式可分别求出地层条件下甲烷和CO₂比例，并运用这一比例建立CO₂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：${\bar{H}}_g=\frac{{\phi }_N-{\phi }_{Nsh}{V}_{sh}-100H_w{\mathrm{\phi S}}_w}{100\phi (1-S_w)}---\left(5\right)$式中—气体平均含氢指数；φ_Nsh—纯泥岩处中子测井值(p.u.)；V_sh—泥质含量；φ—孔隙度；S_w—含水饱和度；H_w—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CO₂之间，因此，束缚水饱和度较高的CO₂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：N_C＝φS_wN  (6)式中：N_C—校正后的计数率；N—测井计数率；④建立CO₂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CO₂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CO₂相对含量计算模型；拟合公式如下：$Y_{{\mathrm{CO}}_2}=\frac{100}{1+e^{2.77\overline{H_g}{H_C}^2-83.7\overline{H_g}{N}_C+25.4N_C+622.4H_g-183.2}}---\left(7\right)$运用建立的模型，就可以计算出地层条件下CO₂所占气体体积比例。