CN103527186B - 一种评价co2地质封存体的方法 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
技术领域
本发明属于CO2封存体的地质评价领域，具体属于评价CO2地质封存体的方法，尤其涉及一种利用多种地质评价标志与测井资料处理与解释的地质评价方法。
背景技术
CO2的捕获和封存是通过将工业点源收集到的CO2气体运输到选定的封存地点，将其长期（几百至上千年甚至更长时间）与大气隔绝，从而有效控制大气中CO2气体数量的增长。目前，主要开展的这方面的研究包括：在深层地质介质以及海洋中的存储，其次是利用矿物碳酸化将CO2固定在地表。在石油工业等领域广泛开展的项目是利用开发中后期或者废弃的油气田储层以及不可采的贫瘠煤层作为CO2捕获和封存场所。长期的地质研究，特别是油气田开发过程中积累了大量的油气勘探经验及各方面地质特征的详细资料，且国内外均具有大量可以作为有利选址区的油气田储层及煤层、水层，封存潜力巨大，保证了CO2捕获和封存技术的顺利开展并提高安全性。CO2驱油工程（CO2-EOR）也是油气田开发中三次开采的一项重要技术方法，能够有效提高油气采收率，为现阶段世界范围内油气开采难度不断增大的现状提出一种有力的解决办法。
本发明所涉及的是以开发后期的油气田储层作为储集空间来实现CO2的地质封存，属于CO2驱油工程范畴。在多种CO2捕获和封存技术中，该技术是相对较简单的，任意油气区域内的CO2捕获量就是该地区所有储层的容量之和。CO2捕获和封存是一个充注与泄漏同时进行的动态过程，在充注历程中，各种地质要素也可能不断的发生变化，因此，对CO2封存量的评估是一个极其复杂的过程，需要在前期对地质封存体进行细致的研究，并在充注过程中需要对具体的储集单元进行数值模拟和实时监测，确保安全性。
目前，国内外在二氧化碳的捕获和封存这一课题的研究中，主要应用的方法是油气田开发方面的技术方法，它们能够对地质封存体进行初步的评价，但针对CO2封存体的深入、细致研究还比较少见。国内在利用地质评价标志及测井响应特征来研究造成封存体储盖层差异性的内因这方面还属于探索阶段。国外也只是对细粒盖层选取某口代表性的井，采取密集取样的方法，建立岩石样品的各种矿物含量与单一的测井曲线间的对应关系，从而解释盖层之所以能够封闭气体的原因及其控制因素。但未同时分析CO2储集层与封盖层的地质特征，特别是引起盖层对储层内CO2封盖的岩性、孔隙结构等差异性的对比，找出其间的差别。此外，以单条测井曲线开展研究，所反映的有限信息难以对封存体进行综合评价。
发明内容
本发明旨在提供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。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种评价CO2地质封存体的方法，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；
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；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，以辅助铸体薄片的观测；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，以上两种实验都停留在定性阶段，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；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，在物性分析确定岩心的孔渗后，再选取合适的样品进行压汞实验；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，确定其处于何种沉积相带；结合沉积相图、地质背景、地表环境等资料，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类比系数，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且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，并绘制如图3所示的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，分别绘制如图4和图5所示的孔隙度、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。
（5）借助于地层应力和压力梯度等参数，如果突破压力>地层的剩余压力（剩余压力=地层压力-静水压力），那么就是有效盖层；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，接着建立地质评价标志与测井响应的对应关系，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，他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。
所述的岩石学特征包括碎屑成分及含量、颗粒磨圆度、支撑结构、胶结类型或者成岩作用类型。
所述的孔喉特征包括孔隙、喉道大小或者喉道类型。
本发明主要采取以下技术手段来进行研究，包括：
（1）初步了解区域地质概况、沉积背景及油气开采历史，收集基础地质资料、油田开采资料并将资料整理分类，为后续研究的开展提供参考和依据。
（2）选取研究区的大量岩心样品进行岩石各种岩石物理实验，通过开展铸体薄片、粒度、扫描电镜+能谱+阴极发光、高压压汞、物性等各种测试分析，总结矿物成分、粒度、孔隙结构从储层到盖层的变化及其差异性。
（3）若该油田的岩心样品有限且储、盖层样品不对应时，提出在选取样品时，遵循类比法和“相控”原则，将沉积背景相似的井划分为一类，以便进行不同井间储、盖层测试结果间的类比，推算出岩心缺少层段的数据。
（4）建立封存体对应的地质评价标志系列：岩石学特征（碎屑成分及含量、颗粒磨圆度、支撑结构、胶结类型、成岩作用类型等）、物性、孔隙结构（孔隙、喉道大小、类型）。
（5）选择一些敏感性较高的测井响应特征，建立起地质评价标志与测井响应特征的一系列关系，通过不同标志间的对比分析，得出储层、盖层的差异性。
（6）定量评估封盖层封存CO2的能力及其在平面的分布。
与现有技术相比，本发明主要具有以下几方面优点：
（1）本发明提出应用大量的测试分析手段，全方位了解地质封存体的各项特性，包括封存体的储层和盖层的矿物组成（碎屑成分、基质等）、颗粒支撑结构、胶结物成分及胶结方式、粘土矿物组成、成岩作用、物性特征、孔喉特征、力学特征等方面内容，从而对封存体进行了精细的评价与深入的研究；
（2）以往的油气地质工作中把储层和盖层分别进行研究，本发明中通过各种地质评价标志及测井响应特征来对储层和盖层作对比研究，得出储层和盖层间的差异性，这种差异性主要体现在两个方面：第一，两者在一些共同的地质指标上所表现出的不同，比如在矿物组成、物性特征、孔喉结构、胶结方式、颗粒支撑结构等方面两者所体现出的截然不同的特征；第二，两者相比差异性明显的指标，储层主要是其碎屑成分、颗粒支撑结构、胶结方式、孔喉大小、孔渗，与其储集能力有关；而盖层主要是岩石的粘土矿物成分及含量、岩石的力学特性、毛细管差，与其封盖能力相关；
（3）现有技术研究中只是引入单一测井曲线来评价，且主要关注CO2地质封存体的封存量及其泄漏量，本发明的特色、创新之处是将多个地质评价标志与多条测井曲线相结合，并加入油田动态资料，最终建立符合研究区地质实际的储层和盖层的评价标准，对研究区的储层及盖层进行分类评价，确定CO2地质封存体储层的储集性能和盖层的封盖能力。从而为CO2地质封存的研究提出了一种全新的技术方法。
附图说明
图1为基于地质评价标志与测井响应特征为原理的评价CO2地质封存体方法技术路线；
图2为某地区某层位砂体图；
图3为某地区砂岩分类三角图；
图4为储层与盖层孔隙度对比图；
图5为储层与盖层渗透率对比图。
具体实施方式
针对现有技术在这方面研究的局限性，本发明主要考虑以下问题：（1）对于封存体来说储层和盖层具有不同的作用，储层用来储集气体，盖层用来阻挡气体向上逸散，因此两者具有同等的重要性；（2）引起储层和盖层具有不同性质以及封盖性能具有差异性的内因及其控制因素都有哪些；（3）单方面的地质信息难以全面反映地质体封存能力，怎样有效、合理利用地质评价标志及测井响应特征来建立起封存体的综合评价体系；（4）多种地质评价标志和多条测井响应曲线的引入，必然带来更多的误差，在研究中如何降低这种人工误差，提高评价标准的准确性。
针对以上问题，本发明提出了一种研究CO2封存体的储-盖层封盖能力差异性的内因以及建立评估区域封存体封存能力标准的方法，即利用地质评价标志和多条测井曲线来评价CO2封存体的方法。根据封存体不同层位岩心的地质评价标志参数和测井响应特征分析影响储层-盖层岩性、物性发生变化的内因和控制因素；应用一系列岩石物理技术全面了解岩石内部结构、特征，对测井曲线进行标准化处理，提高发明的准确性和安全性；结合油田实时监测动态资料，建立起符合研究区实际的，具有时间性和空间性的封存体储层-盖层评价标准。
本发明的该实施例适用于对二氧化碳地质封存体的储盖层进行等级划分和有效评价。该施例选用鄂尔多斯盆地陕北斜坡的靖边油田乔家洼地区作为二氧化碳地质封存点。鄂尔多斯盆地结构简单、构造平缓、沉降稳定，且勘探程度高，地质资料完善，为研究开展提供了很大便利。该地区以长4+5作为地质封存体的盖层，长6作为封存体储层。靖边油田位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡中部偏北地带，发育多套含油层系。乔家洼油区位于靖边油田北部，之所以选择靖边该区作为二氧化碳捕获和封存的目标场所，是因为其符合二氧化碳能够长期封闭在地下的要求：
（1）地层结构简单，区域构造稳定；
（2）具有良好的区域盖层和有利储盖层配置关系；
（3）靠近气源，便于运输，有效降低成本；
（4）井网完善，资料齐全；
（5）探明储量大，水驱采收率低，符合二氧化碳驱条件。
该实施例的具体实施步骤包括：
如图1、图2、图3、图4和图5所示的评价CO2地质封存体的方法，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、区域构造特征等，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、沉积历史这样的内容；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，储层和盖层在地质研究过程中，被当做两个性质完全不同的地质体来看。储层一般孔隙发育，为油气等提供了良好的存储空间，并能够在其中运移；而盖层一般孔隙不发育，主要是为油气提供遮挡，避免散失。本发明的主要研究内容是对储层和盖层进行对比，分析造成两者岩性、物性等具有不同表现的内因，这一要求主要是通过对岩心做大量岩石物理测试，以实验结果建立地质评价标志系列来实现的。本发明对储层和盖层岩心进行了全方位的测试，主要实验手段有：铸体薄片观测、扫描电镜观测+能谱分析+阴极发光、高压压汞分析、突破压力试验、物性分析、粒度分析、应用X-射线衍射进行全岩分析及粘土矿物测定、突破压力测试等。各个实验侧重点不同，主要研究内容及目标如下：
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、类型以及粘土矿物的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，以上两种实验都停留在定性阶段，而精确度较高的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；突破压力是评价盖层对气体的封闭能力的重要依据，盖层如果要严格封闭住下覆油气，其突破压力必须要大于油气藏的上拱力。主要关注内容是建立尽量接近地下真实情况的模型进行实验、准确测定盖层孔隙度从而计算突破压力、要对盖层进行精准的评价不仅要考虑突破压力还要考虑到地层压力和岩石破裂梯度等因素。
在实施过程中，由于野外采回的岩心有限，因此部分井缺乏储层或者盖层的岩心样品，不能进行相关的测试分析，为解决上述问题，我们采取遵循类比和“相控”原则进行研究。具体实施办法如下：
用类比法计算缺少的、不配套的数据，所述的用类比法计算缺少的、不配套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、地表环境等资料，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；如图2所示，采取以下对比办法对研究区内外井进行分类处理得到表1的结果：
具体来说，与研究区属同一沉积体系，搬运距离相近的砂泥岩碎屑组成应该相似。因此可以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长6油层组细砂岩样品的破裂、突破压力等参数，进行封盖能力最强与最差的对比，研究区内的长6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长6油层组砂岩应力测试参数的获取就可以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，绘制如图3所示的储层砂岩类型分类三角图和粘土矿物含量分布直方图；
目的是确定储层的主要岩石类型、储层及盖层在矿物类型及含量方面的差异性、粘土矿物对储层和盖层在微观层面如何影响二者表现出不同的岩性及无形特征。
（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，主要目的是显示储层和盖层在粘土矿物含量上的鲜明差异。储层主要是砂岩，矿物类型以碎屑成分为主，粘土矿物含量极少，因此其具有较大的储集空间；盖层主要是粉砂-泥岩，矿物类型以粘土矿物为主，颗粒排布紧密，能够有效阻挡下部气体向上逸散；
（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如图4和图5所示的孔隙度、渗透率分布直方图（图4中可见储层孔隙度主要集中在12%~14%范围内，盖层则集中在6%以下范围内，其中2%以下占大多数，由此可知，储层与盖层相比具有更大的孔隙空间，适合存储油气；图5中可见储层渗透率主要集中于（0.1~10）×10-3μm2范围内，而盖层则主要集中于0.01×10-3μm2以下的范围，由此可知，储层因具有更大的渗透率，更适合油气的储存及在其中流动，而盖层由于孔渗值都很小，油气很难进入其中并发生运移，因此适合阻挡油气的散失。）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，孔喉半径也是用来研究盖层封闭性能的一个重要因素，毛细管差封闭是一种最常见的盖层封闭机理。
毛细管吸入压力Pcap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Hmax。
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）突破压力是评价盖层封闭性能的重要参数，但是仅仅凭借着突破压力是无法对盖层进行全面的分析和评价的，还要借助于地层应力和压力梯度等参数，如果突破压力>地层剩余压力（剩余压力=地层压力-静水压力），那么就是有效盖层；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；
针对储层和盖层其侧重点略有不同，储层主要关注影响其储集性能的因素，如：碎屑成分含量、孔隙类型和大小、胶结程度、孔喉类型和大小；盖层则主要关注影响其封盖性能的因素，如：粘土矿物类型和含量、毛细管力、突破压力等因素。优势矿物的含量、孔隙度、渗透率、粒度、岩石密度等可以作为两者共同的评价标志。
步骤3：建立地质评价标志与测井响应的对应关系，这一步是本发明的核心步骤，是建立起评价封存体的封盖能力的基础和关键。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，经过标准化的测井曲线可以得到更好的相关性。由于该实施例最终目的是为了得到符合该地区实际情况的储层及盖层的评价标准，因此该步骤在研究过程中尤为重要，是保证评价标准准确性和精度的关键。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，通过该步骤能够明显反应出盖层和储层在各项指标上的差异性。建立地质评价标志与测井响应特征之间的对应关系，能够更清晰、更直观的看出储层到盖层的变化。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，他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。目的在于对研究区的CO2地质封存体的储层和盖层进行分类评价。
所述的岩石学特征包括碎屑成分及含量、颗粒磨圆度、支撑结构、胶结类型或者成岩作用类型。
所述的孔喉特征包括孔隙、喉道大小或者喉道类型。
Claims (6)
1.一种评价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Pcap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Hmax；
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。
2.根据权利要求1所述的评价CO2地质封存体的方法，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，其特征在于，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、以及利用X-射线衍射手段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特征在于，将储层与盖层岩石的各种岩石物理特征进行详细对比，并从中抽提出储层与盖层的各种能够表征岩石特性的地质评价标志，据此研究分析储层与盖层岩石在不同方面所表现出的主要差异性。
3.根据权利要求1所述的评价CO2地质封存体的方法，其特征在于，以权利要求书2所述的地质评价标志和测井相应特征为主要依据，结合该地区油田动态资料，所述的油田动态资料包括压力、岩石物理特性这样的变化，分别建立起储层及盖层的评价标准，将储层和盖层划分优劣等级。
4.根据权利要求1所述的评价CO2地质封存体的方法，所述的建立地质评价标志与测井响应的对应关系，其特征在于，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。
5.根据权利要求1或2所述的评价CO2地质封存体的方法，其特征在于，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、类型以及粘土矿物的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，以上两种实验都停留在定性阶段，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2。
6.根据权利要求1或3所述的评价CO2地质封存体的方法，其特征在于，所述的建立地质评价标志，对于资料不齐全的井采取类比法的原则进行补充，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。
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