CN116950638A - 一种基于方岩心实验模拟的页岩气水平井声波时差校正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于方岩心实验模拟的页岩气水平井声波时差校正方法，涉及油气勘探与开发技术领域。该基于方岩心实验模拟的页岩气水平井声波时差校正方法，包括以下步骤：S1.首先准备仪器设备，S2.再选取多块实验岩样取自泸206井、泸207井、泸210井共12块。本发明中，该方法采用超声脉冲透射法，测量纵波沿岩样长度方向的传播时间，计算岩样的纵波速度，再基于方岩心实验得到的声波时差数据，建立模拟模型，将声波测井数据输入到模拟模型中，通过比对模拟模型中的声波时差数据和实际测量的声波时差数据，计算出时差修正值，将修正值应用到声波测井数据中，即可获得校正后的声波时差数据。
Description
技术领域
本发明涉及油气勘探与开发技术领域，具体为一种基于方岩心实验模拟的页岩气水平井声波时差校正方法。
背景技术
随着油气资源的日益紧缺，页岩气这一新能源已成为国际地学研究的热点之一，而岩石物理特性在页岩气勘探开发中起着至关重要的作用，方岩心实验是用来研究岩石的物理与力学性质的实验方法，该实验通常使用岩石样本的方形试件进行，因此得名为方岩心实验，方岩心实验可以帮助我们理解岩石的强度、变形、破裂等性质，并用于岩石力学、地质工程以及岩石物理等领域研究，页岩气水平井声波时差校正方法是用来处理声波测井数据中存在的时差差异，以提高声波测井数据的精度。
然而传统方法通常忽略了页岩气含水饱和度的影响，而页岩气水平井中往往存在着丰富的流体效应，这些流体效应会导致声波传播速度和时间的变化，忽略这些效应可能会导致声波时差校正结果的不准确性，为此，急需进行技术改进。
发明内容
(一)解决的技术问题
解决了传统页岩气水平井声波时差校正方法忽略了页岩气含水饱和度而造成测量结果不准确的问题，本发明提供一种基于方岩心实验模拟的页岩气水平井声波时差校正方法，该方法采用超声脉冲透射法，测量纵波沿岩样长度方向的传播时间，计算岩样的纵波速度，再基于方岩心实验得到的声波时差数据，建立模拟模型，将声波测井数据输入到模拟模型中，通过比对模拟模型中的声波时差数据和实际测量的声波时差数据，计算出时差修正值，将修正值应用到声波测井数据中，即可获得校正后的声波时差数据。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种基于方岩心实验模拟的页岩气水平井声波时差校正方法，包括以下步骤：
S1.首先准备仪器设备；
S2.再选取多块实验岩样
实验岩样取自泸206井、泸207井、泸210井共12块；
S3.测定仪器系统及纵波换能器的声波零时间
将发射换能器与接收换能器直接对接记录纵波传播到达时间，即为测量系统及纵波换能器零时间T0；
S4.岩样纵波速度测定
计算岩样在单轴压力下的声波速度，具体公式为：Vp＝L/(T一T0)；
S5.测量纵波速度随含气饱和度的变化
两种饱和度的岩样采用饱和方式：抽真空饱和2小时得到一种饱和度进行测量，再抽真空120小时达到完全饱和，再进行测量，可得到不同岩样的纵波速度随含气饱和度的变化关系。
进一步地，所述步骤S1中，仪器设备具体包括：CTS-45型非金属超声波检测分析仪及600Khz纵波换能器一对，岩样夹持器，LY-BH-50型真空加压饱和装置，AE200电子天平。
进一步地，所述步骤S4中，
Vp为岩样的纵波速度，单位为m/s；
L为岩样的长度，单位为m；
T为岩样的纵波传播时间；
T0为系统及纵波传播的零时间。
进一步地，通过LY-BH-50型真空加压饱和装置，实验中先对烘干后岩心抽真空2小时，岩心尺寸为5cm×5cm×5cm，然后饱和配置好的氯化钠溶液，加压至30MPa压力，饱和120小时后取出测量，达到一种饱和度测量XYZ三个方向纵波速度的目的。
进一步地，所述步骤S4中，Vp＝L/(T一T0)的声波测井响应特征—方岩心声波各向异性实验如下表：
12块2种饱和度X、Y、Z(3个方向)的声波时差实验
其中，声波表现出各向异性，Z方向比X、Y方向偏大，层内水平井声波时差小于直井声波时差。
进一步地，所述声波测井响应特征—水平井和直井对比分析，其中，水平井补偿声波测井响应随水平井井眼轨迹位置和对应直井变化而变化，距离高速地层0.15米以内纵波时差有影响(减小)，随着离高速地层越近，纵波时差影响越大，同时水平井阵列声波测井响应随水平井井眼轨迹位置和对应直井变化而变化，距离高速地层0.8米以内纵波时差有影响，随着离高速地层越近，纵波时差影响越大。
进一步地，所述声波测井响应特征—方岩心声波各向异性实验结果验证如下：声波测井响应特征—方岩心声波各向异性实验结果验证
其中，(1-SwΔtgas计算出岩样不同孔隙度下X、Y、Z3个方向的声波时差计算的结果和实验结果一致。
进一步地，所述干样的X、Y、Z方向声波时差各向异性实验如下表：
理论模型的骨架声波时差如下表：
(三)有益效果
本发明提供了一种基于方岩心实验模拟的页岩气水平井声波时差校正方法。具备以下有益效果：
1、本发明提供了一种基于方岩心实验模拟的页岩气水平井声波时差校正方法，该方法采用超声脉冲透射法，测量纵波沿岩样长度方向的传播时间，计算岩样的纵波速度，再基于方岩心实验得到的声波时差数据，建立模拟模型，将声波测井数据输入到模拟模型中，通过比对模拟模型中的声波时差数据和实际测量的声波时差数据，计算出时差修正值，将修正值应用到声波测井数据中，即可获得校正后的声波时差数据。
2、本发明提供了一种基于方岩心实验模拟的页岩气水平井声波时差校正方法，该方法整体步骤简单合理，同时声波时差校准精度高，校准效率快，便于工作人员的实际使用。
附图说明
图1为本发明一种基于方岩心实验模拟的页岩气水平井声波时差校正方法的水平井和直井对比分析对比折线图；
图2为本发明一种基于方岩心实验模拟的页岩气水平井声波时差校正方法水平井补偿声波测井响应随水平井井眼轨迹位置和对应直井变化对比折线图；
图3为本发明一种基于方岩心实验模拟的页岩气水平井声波时差校正方法水平井阵列声波测井响应随水平井井眼轨迹位置和对应直井变化对比折线图；
图4为本发明一种基于方岩心实验模拟的页岩气水平井声波时差校正方法声波测井响应特征——方岩心声波各向异性实验结果验证X方向折线图；
图5为本发明一种基于方岩心实验模拟的页岩气水平井声波时差校正方法声波测井响应特征——方岩心声波各向异性实验结果验证Z方向折线图；
图6为本发明一种基于方岩心实验模拟的页岩气水平井声波时差校正方法声波测井响应特征——方岩心声波各向异性实验结果验证Y方向折线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1-6所示，本发明实施例提供一种基于方岩心实验模拟的页岩气水平井声波时差校正方法，包括以下步骤：
S1.首先准备仪器设备，其中，仪器设备具体包括：CTS-45型非金属超声波检测分析仪及600Khz纵波换能器一对，岩样夹持器，LY-BH-50型真空加压饱和装置，AE200电子天平；
S2.再选取多块实验岩样，实验岩样取自泸206井、泸207井、泸210井共12块；
S3.测定仪器系统及纵波换能器的声波零时间，将发射换能器与接收换能器直接对接记录纵波传播到达时间，即为测量系统及纵波换能器零时间T0；
S4.岩样纵波速度测定，计算岩样在单轴压力下的声波速度，具体公式为：Vp＝L/(T一T0)，Vp为岩样的纵波速度，单位为m/s，L为岩样的长度，单位为m，T为岩样的纵波传播时间，T0为系统及纵波传播的零时间；
S5.测量纵波速度随含气饱和度的变化，两种饱和度的岩样采用饱和方式：抽真空饱和2小时得到一种饱和度进行测量，再抽真空120小时达到完全饱和，再进行测量，可得到不同岩样的纵波速度随含气饱和度的变化关系；
通过上述技术方案，通过LY-BH-50型真空加压饱和装置，实验中先对烘干后岩心抽真空2小时，岩心尺寸为5cm×5cm×5cm，然后饱和配置好的氯化钠溶液，加压至30MPa压力，饱和120小时后取出测量，达到一种饱和度测量XYZ三个方向纵波速度的目的。
实施例2：如图1-6所示，本发明实施例提供一种基于方岩心实验模拟的页岩气水平井声波时差校正方法，包括以下实验数据：
在泸州地区选取泸206、泸207、泸210井的9块全直径岩心样品，钻取了12块方岩心和1块全直径岩心。经调研：泸201井垂深3620.0m，地层压力为71.3MPa，地层温度为134.1℃；泸203井垂深3885.0m，地层压力为80.0MPa，地层温度为139.8℃；泸205井垂深4083.0m，地层压力为91.4MPa，地层温度为144.1℃。本次声波物理实验选择CRAM I型高温高压岩心电阻率-声波联测系统，采用高温高压(135℃、80MPa)、横波150KHz、纵波500KHz发射频率，两种饱和度，分别测量3个方向(X、Y、Z)的纵波速度(时差)。测量的方岩心纵波时差数据见表2。由实验数据可知：声波表现出各向异性，垂直方向(Z)比水平方向(X、Y)偏大。
方岩心纵波时差实验数据表：
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种基于方岩心实验模拟的页岩气水平井声波时差校正方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.首先准备仪器设备；
S2.再选取多块实验岩样
实验岩样取自泸206井、泸207井、泸210井共12块；
S3.测定仪器系统及纵波换能器的声波零时间
将发射换能器与接收换能器直接对接记录纵波传播到达时间，即为测量系统及纵波换能器零时间T0；
S4.岩样纵波速度测定
计算岩样在单轴压力下的声波速度，具体公式为：Vp＝L/(T一T0)；
S5.测量纵波速度随含气饱和度的变化
两种饱和度的岩样采用饱和方式：抽真空饱和2小时得到一种饱和度进行测量，再抽真空120小时达到完全饱和，再进行测量，可得到不同岩样的纵波速度随含气饱和度的变化关系。
2.根据权利要求1所述的一种基于方岩心实验模拟的页岩气水平井声波时差校正方法，其特征在于：所述步骤S1中，仪器设备具体包括：CTS-45型非金属超声波检测分析仪及600Khz纵波换能器一对，岩样夹持器，LY-BH-50型真空加压饱和装置，AE200电子天平。
3.根据权利要求1所述的一种基于方岩心实验模拟的页岩气水平井声波时差校正方法，其特征在于：所述步骤S4中，
Vp为岩样的纵波速度，单位为m/s；
L为岩样的长度，单位为m；
T为岩样的纵波传播时间；
T0为系统及纵波传播的零时间。
4.根据权利要求2所述的一种基于方岩心实验模拟的页岩气水平井声波时差校正方法，其特征在于：通过LY-BH-50型真空加压饱和装置，实验中先对烘干后岩心抽真空2小时，岩心尺寸为5cm×5cm×5cm，然后饱和配置好的氯化钠溶液，加压至30MPa压力，饱和120小时后取出测量，达到一种饱和度测量XYZ三个方向纵波速度的目的。
5.根据权利要求1所述的一种基于方岩心实验模拟的页岩气水平井声波时差校正方法，其特征在于：所述步骤S4中，Vp＝L/(T一T0)的声波测井响应特征—方岩心声波各向异性实验如下表：
12块2种饱和度X、Y、Z(3个方向)的声波时差实验
其中，声波表现出各向异性，Z方向比X、Y方向偏大，层内水平井声波时差小于直井声波时差。
6.根据权利要求5所述的一种基于方岩心实验模拟的页岩气水平井声波时差校正方法，其特征在于：所述声波测井响应特征—水平井和直井对比分析，其中，水平井补偿声波测井响应随水平井井眼轨迹位置和对应直井变化而变化，距离高速地层0.15米以内纵波时差有影响(减小)，随着离高速地层越近，纵波时差影响越大，同时水平井阵列声波测井响应随水平井井眼轨迹位置和对应直井变化而变化，距离高速地层0.8米以内纵波时差有影响，随着离高速地层越近，纵波时差影响越大。
7.根据权利要求5所述的一种基于方岩心实验模拟的页岩气水平井声波时差校正方法，其特征在于：所述声波测井响应特征—方岩心声波各向异性实验结果验证如下：声波测井响应特征—方岩心声波各向异性实验结果验证
其中，计算出岩样不同孔隙度下X、Y、Z3个方向的声波时差计算的结果和实验结果一致。
8.根据权利要求5所述的一种基于方岩心实验模拟的页岩气水平井声波时差校正方法，其特征在于：所述干样的X、Y、Z方向声波时差各向异性实验如下表：
理论模型∆t=1−∅∆tma+∅∆tgas的骨架声波时差如下表：
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