一种评价CO₂地质封存体的方法

摘要

一种在油气田开发中后期以油气田储层作为CO₂封存体的封盖能力评估方法。考虑到背景技术中的不足之处和存在问题，在对封存体进行深入地质研究基础上，综合储层、盖层的差异性，建立地质评价标志系列，并与测井响应特征相对应，从而在油田展布范围内解决CO₂封存评价中的上述问题。本发明提出了一种基于地质评价标志与测井响应特征评价CO₂地质封存体的方法，所涉及的技术方法主要包括：（1）研究地质封存体的储层和盖层的各种地质评价标志参数；（2）建立地质评价标志与测井响应特征的对应关系；（3）分析储层、盖层在岩性、物性上的主要差别及其成因；（4）建立评价某油田CO₂地质封存体的技术标准和技术方法。

主权项

一种评价CO₂地质封存体的方法，其特征在于，步骤如下：步骤1：初步了解区域地质概况、沉积背景及油气开采历史，所述的初步了解区域地质概况、沉积背景及油气开采历史的具体方式为先收集研究区的石油地质资料、区域沉积、构造背景这样的基础地质资料，包括基础数据、测井资料、井斜数据、压裂、岩心分析资料、录井资料、盆地演化历史、区域构造特征，将其作为后续研究的主要依据和参考，所述的岩心分析资料包括岩心切片分析、敏感性测试、压汞分析、物性分析、粘土矿物分析、相渗实验这样的内容；然后采集研究区重点井以及邻区部分井的重点井岩心，并进行野外观测，考察内容包括岩石类型、结构、沉积相这样的内容；采集油田开采过程中的各项资料，包括试油资料、采收率、水驱效果这样的内容，以此作为建立符合地区实际的评价标准的重要依据；步骤2：利用岩石物理实验研究储层‑盖层差异性的内因并建立地质评价标志系列，所述的利用岩石物理实验研究储层‑盖层差异性的内因并建立地质评价标志系列具体为先依次进行铸体薄片观测、扫描电镜观测+能谱分析+阴极发光、物性分析、高压压汞分析、突破压力试验、粒度分析、应用X‑射线衍射来进行全岩分析及粘土矿物测定、突破压力测试这样的检测，其中所述的铸体薄片观测的方式为在单偏光、正交光下分别观察研究区内储层及盖层染色后的铸体薄片，包括关注岩石碎屑成分的类型及含量、岩屑含量、胶结物类型及胶结类型、主要孔隙类型、估算面孔率、估算主要粒度范围，以便利用这些要素确定岩石类型、做成岩作用的研究；所述的扫描电镜观测+能谱分析+阴极发光的方式为利用扫描电镜、阴极发光对包括储层和盖层在内的样品进行观测，辅助铸体薄片的观测，包括关注内容是岩石中粘土矿物含量、类型以及粘土矿物在储层孔隙中的产状对储层物性的影响，对于难以鉴定的矿物利用能谱分析来加以补充，以便用来补足铸体薄片下对于部分矿物难以鉴定和辨别的缺陷，同时泥岩盖层的铸体薄片观测效果不佳，扫描电镜能够对其中的矿物类型进行分析；所述的X‑射线衍射的方式为包括利用该实验方法来进行两方面实验：粘土矿物分析和全岩分析，以上两种实验多限于定性方面，而X‑射线衍射手段能够对岩石中的矿物类型进行定量分析，其中，针对盖层主要进行粘土矿物的定量分析，对于含有预设数量范围碎屑成分的储层样品进行全岩分析实验，以便对矿物类型进行定量，分析储层和盖层在矿物类型及含量上的差异性；所述的高压压汞实验为对研究区内储层和盖层样品的孔喉特征进行研究，在物性分析是确定岩心的孔渗后，再选取合适的样品进行压汞实验，包括关注内容是岩石的孔隙度、渗透率、孔喉大小、配置关系，对于储层需要关注的是设定大小的孔喉对储集空间的影响，而盖层包括关注的是细小的孔喉中存在的毛细管差对其封盖能力的影响；所述的突破压力实验的方式为针对的是盖层样品，在围压均匀状态下，模拟地下地层应力状态进行实验；再用类比法计算缺少的数据，所述的用类比法计算缺少的数据的方式为对研究区资料及采集到的所有岩心进行整理分类，充分了解所有资料，建立数据资料库，以明确所缺少的资料；划分砂泥岩，统计砂岩、泥岩厚度，利用以上数据绘制研究区内的精细沉积相图，将区内的井点投到各图中，确定其处于哪种沉积相带；结合沉积相图、地质背景、地表环境资料，将各种条件均相同或相似的井划分为一类，针对上述原则将研究区内所有井进行分类；对相似井的各种地质要素进行类比分析，对每类井推算出一个符合实际条件的有效系数，并利用这一系数来计算其他井的各种参数值；最后利用已有的和推算出的资料建立起完整的岩石各项内部属性资料体系，对研究区及注入区进行详细的评价和研究，以达到降低CO₂封存后的风险性的目的；接着采取对比方法对研究区内外井进行分类处理，所述的分类处理的方式为凭借与研究区属同一沉积体系则搬运距离相近的砂泥岩碎屑组成应该相似的条件，结合获取研究区外围这些属同一沉积体系的该层位纯泥岩样品与对应的细砂岩样品的破裂、突破压力这样的参数，进行封盖能力最强与最差的对比，研究区内的细砂岩与泥岩应力参数也应该符合这种数量级关系，因而再通过对研究区内油层组砂岩应力测试参数的获取就能够间接获得研究区内泥岩的应力参数；然后整理分析实验结果，绘制相关图件在完成一系列岩石物理测试后，对所得实验结果进行整理分析，以得到储层和盖层包括岩石学特征、孔喉特征以及物性特征这样的特征，所述的到储层和盖层包括岩石学特征、孔喉特征以及物性特征这样的特征通过顺序经过从（1）‑（5）的以下手段来实现：（1）整理通过铸体薄片观测、扫描电镜、阴极发光这样的试验所得到的岩石学特征的相关参数，得到的岩石学特征的相关参数包括碎屑成分的类型及含量、岩屑、基质、胶结物、胶结类型、填隙物、分选性、磨圆度、粒度、粘土矿物成分及含量、颗粒支撑结构、接触类型、孔隙类型、面孔率，绘制储层砂岩类型分类三角图和粘土矿物含量分布直方图；（2）以上述资料为基础对研究区岩石进行成岩作用研究，成岩作用影响着储层的包括孔隙结构、类型、孔隙度或者渗透率这样的最终物性，而且存在于岩石形成和演化的整个过程中，研究内容包括成岩作用类型及特征、成岩期次、成岩序列、成岩相类型及特征以及成岩作用作用与储层对岩石内部特征造成的影响以及对储层和盖层物性的控制；（3）以X‑射线衍射得到的全岩分析及粘土矿物分析结果，绘制每块样品中不同类型矿物含量分布直方图；（4）利用大量岩心样品物性分析得到的岩石实测孔隙度和渗透率值分别绘制孔隙度、渗透率分布直方图以及孔渗相关性曲线；分析高压压汞测试结果及进汞曲线，对比储层和盖层孔喉关系、孔喉大小的差异性；毛细管吸入压力P_cap 或非润湿相与润湿相间的压力差，取决于孔隙空间内含水相的界面张力、封闭性层段内侵入的浮力相g、孔喉半径R，以及与岩石基质的接触角θ，据此计算得出封闭层能够维持的最大气柱高度H_max；孔喉半径决定了毛细管吸入压力并影响岩石的封闭能力，孔喉半径越小，能够封闭的气体越多，在研究盖层封闭能力时，应该摒弃传统的观念，认为盖层越厚，其封闭效果越好；（5）借助于地层应力和压力梯度参数，如果突破压力>地层剩余压力，那么就是有效盖层，其中，剩余压力=地层压力‑静水压力；随后就能建立地质评价标志系列，所述的建立地质评价标志系列包括岩石学特征、孔喉特征、物性特征、突破压力；步骤3：建立地质评价标志与测井响应的对应关系，所述的建立地质评价标志与测井响应的对应关系为先进行测井曲线标准化处理，所述的测井曲线标准化处理为先选取已做实验分析的重点井的测井曲线进行标准化处理，用以确定和消除测井曲线的系统误差及人工误差，接着建立地质评价标志与测井响应的对应关系，所述的建立地质评价标志与测井响应的对应关系的方式为把通过实验分析所得到的各项地质评价标志参数与标准化处理后的各条测井曲线依据井号以深度为准建立对应关系，得到每块样品的同深度的各项测井响应特征，并将测井响应转化为数值，然后建立测井响应评价标准，所述的建立测井响应评价标准的方式和各个地质评价标志类似，由于储层和盖层在宏观上表现出截然不同的岩性和物性特征，因此同样地，它们在各条测井曲线上也显示出不同的特征，如泥岩盖层由于具有放射性物质其在GR曲线上表现出高值的特征，而砂岩储层则表现出低值的特征，同时GR值的大小也可以作为评价盖层优劣的一项标准；步骤4：结合油田动态资料建立符合该区特征的储层及盖层评价标准，即结合CO₂注入地下后，油田监测的动态资料，包括压力、岩石物理特性这样的变化，以地质评价标志和测井响应特征为标准，分别建立储层及盖层的评价标准，将储层和盖层划分优劣等级。