木里地区天然气水合物数字岩心建模及测井评价方法研究

发布时间：2020-09-30 20:37

　　木里地区是中国目前唯一发现天然气水合物的陆域冻土区,水合物以浸染状产于岩层的孔隙中,或以片状产于岩层的裂隙中,水合物储层岩性主要为泥岩、油页岩、粉砂岩、细砂岩等,赋存环境、产出形态和成藏机理等与海域和极地冻土区水合物存在显著差异。鉴于研究区勘查程度低,亟需通过分析水合物储层的测井响应特征和开展岩石物理实验,形成一套适合高山冻土区水合物储层的识别和评价方法,并研究异常特征的产生机理和主控因素。本文利用常规测井和超声成像测井资料,分岩性、赋存状态,讨论了水合物储层测井响应特征,结合岩心测试和岩电资料,建立了储层参数计算模型;构建了多种情况下的数字岩心,利用数值模拟方法研究了水合物产出形态、分布类型等因素对水合物储层电学特性的影响规律,提供了研究水合物储层电学特性与水合物分布及饱和度等影响因素之间关系的桥梁。主要研究过程和取得的成果如下:1.分析了含水合物储层和非储层的测井响应特征。分析表明木里地区的天然气水合物具有高电阻率、高声波速度、低密度的响应特征;电阻率对孔隙型水合物反映灵敏,电阻率和声波测井对裂隙型水合物反映灵敏,且研究区以裂隙型水合物储层为主。2.开展岩石物理实验,通过岩电、物性、声速测量获取地层参数,并对实验结果进行了整理和分析。3.利用X射线CT扫描法构建了水合物储层孔隙型数字岩心模型;然后基于分形理论,采用随机模拟方法构建了分形离散裂缝网络,并与孔隙性储层数字岩心叠合得到了裂缝性储层的三维裂缝网络数字岩心,为开展水合物储层数值模拟研究奠定了基础。4.利用最大球算法建立了与真实岩心具有相同拓扑结构和几何特征的孔隙网络模型,定性并定量地研究了水合物孔隙结构参数与水合物储层岩石物理特性之间的相关关系和孔隙结构等表征几何特征和拓扑结构的参数。5.采用有限元方法计算不同水合物分布、饱和度等情况下的数字岩心电阻率,分析了不同因素下的电性响应特征和主控因素,探讨了产生机理和对岩石宏观物理特性的影响规律;基于模拟结果,推断出研究区以接触型水合物分布类型为主。6.研究了水合物储层参数(泥质含量、孔隙度、饱和度等)计算模型。研究表明阿尔奇、修正阿尔奇、印度尼西亚等饱和度评价模型仍可适用于砂岩孔隙型水合物储层和泥岩、页岩裂隙型水合物储层含水饱和度的求取。建立了木里水合物储层最优化分析的目标函数,采用SR1、DFP、BFGS变尺度最优化方法反演计算储层参数。
【学位单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P618.13;P631.81
【部分图文】：

地质,上段,下段,沼泽沉积

图 2.1 研究区地质及钻孔位置示意图[89]受区域构造作用，聚乎更矿区中部形成一个背斜，由三叠系地层组成，而南、北两侧形成两个向斜，由侏罗系含煤地层组成[90]（图 2.1b）。出露的地层中，木里组下段为冲积平原辫状河沉积，发育一套粗碎屑岩，底部发育底砾岩；上段以湖泊-沼泽沉积环境为主，发育下1和下2两层可开采煤。江仓组下段以三角洲-湖相沉积为主，发育 2-6 层煤；上段以浅湖相-半深湖相沉积为主，为一套细碎屑泥岩和粉砂岩沉积，未发育煤层[91]。研究区上述地层发育的古地理环境有利于油气、煤层气、油页岩等的生成与演化，并能够为天然气水合物的形成提供丰富的气源。

曲线图,木里,曲线图

图 2.1 研究区地质及钻孔位置示意图[89]受区域构造作用，聚乎更矿区中部形成一个背斜，由三叠系地层组成，侧形成两个向斜，由侏罗系含煤地层组成[90]（图 2.1b）。出露的地层中下段为冲积平原辫状河沉积，发育一套粗碎屑岩，底部发育底砾岩；上-沼泽沉积环境为主，发育下1和下2两层可开采煤。江仓组下段以三沉积为主，发育 2-6 层煤；上段以浅湖相-半深湖相沉积为主，为一套岩和粉砂岩沉积，未发育煤层[91]。研究区上述地层发育的古地理环境气、煤层气、油页岩等的生成与演化，并能够为天然气水合物的形成提气源。

测井曲线,斜三角形,测井曲线,砂岩

隙型水合物储层（砂岩）中的孔隙可为水合物提供了适宜的储集空间。DK8 井在 150~1储层岩性为细砂岩，地质编录描述：该层呈灰色，有油迹渗出（152.5m）。通过与 116~119m 不含水合物细砂岩测井曲线对比（视电阻率增大约 200Ωm，纵波速度增大约 150m/s，密度减小井径增大约 5mm。本段地层超声成像背景色较亮，夹杂着 3 条小裂缝，说明整体上该段水合物储层岩石完整，属于典型的砂层。

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