天然气水合物储层饱和度参数数值模拟

【摘要】：天然气水合物是一种资源潜力巨大的非常规能源，广泛分布于陆地的永久冻土带和海底沉积物中，有望成为石油、天然气的理想替代能源。 测井作为一种重要的地球物理手段，在天然气水合物勘探中具有不可替代的作用。首先，通过测井可以定性地识别天然气水合物储层；其次，利用各种测井解释技术可以为天然气水合物储量估算提供孔隙度、饱和度和储层厚度等必要的储层参数；更重要的是，测井是在原位的高压低温条件下对天然气水合物储层进行探测，其可靠性和精确度远高于其它勘探方法。 阿尔奇公式是利用测井资料计算储层饱和度最常用的公式，在传统的油气测井评价中发挥了重要的作用。天然气水合物与油气具有类似的高电阻率性质，在含天然气水合物的层段，电阻率测井响应异常明显，因此，对于天然气水合物呈分散状均匀分布于岩石孔隙空间的情况，可以用阿尔奇公式来计算天然气水合物饱和度。国外的学者在用阿尔奇公式对天然气水合物储层进行评价时，已取得了较好的应用效果。 阿尔奇公式是通过实验得到的客观规律，公式中的参数往往是通过岩电实验来确定的，并且因区域而异。然而，目前对含天然气水合物的岩心进行岩电实验存在一定的困难。首先，海洋天然气水合物往往分布在海底固结程度不好的浅层沉积物中，并且在常温常压下易分解，这就使得含天然气水合物岩心的完整性难以保证；另外，天然气水合物是固体矿产，与油气具有不同的物理状态，这就使得油气岩电实验设备不能直接用于对含天然气水合物的岩心进行测量,目前虽然有个别实验室做过这方面的尝试，但这些工作只是初步的探索。 为了准确地评价天然气水合物储层，本文尝试用数值模拟的方法来研究阿尔奇参数的变化规律及影响因素。具体包括两个步骤：（1）借鉴数字岩心技术的基本思想，构建不同天然气水合物分布形式（分散状、层状、脉状、块状）的孔隙介质模型；（2）用有限差分的方法计算分散状和层状分布模型的电阻率，并对二者进行比较分析，研究电阻率与孔隙度、饱和度的关系，进而研究阿尔奇参数的变化规律及影响因素。 研究结果表明，数值模拟结果与阿尔奇参数变化的一般规律较为一致。 【关键词】：天然气水合物 饱和度 阿尔奇参数 数字岩心 孔隙介质模型 数值模拟
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P618.13;P631.81
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 概述10
• 1.2 论文的研究目的及意义10-11
• 1.3 国内外研究现状11-14
• 1.3.1 饱和度解释模型及参数研究现状12-13
• 1.3.2 岩石物理数值模拟研究现状13-14
• 1.4 论文的研究内容和技术路线14-15
• 1.5 本文取得的主要成果及创新点15-17
• 1.5.1 取得的主要成果15
• 1.5.2 创新点15-17
• 第2章 天然气水合物及其储层的基本性质17-21
• 2.1 天然气水合物的物理性质17
• 2.2 天然气水合物储层的基本性质17-21
• 2.2.1 天然气水合物的成藏性质17-18
• 2.2.2 天然气水合物储层的测井响应特征18-21
• 第3章 天然气水合物储层饱和度解释的基本方法21-26
• 3.1 电阻率测井系列饱和度解释模型21-24
• 3.2 声波测井系列饱和度解释模型24-26
• 第4章 孔隙介质模型的构建26-35
• 4.1 数字岩心技术概述26-27
• 4.2 孔隙介质模型的基本构想27-30
• 4.3 两相孔隙介质模型30-31
• 4.3.1 分散状30
• 4.3.2 层状30-31
• 4.3.3 脉状31
• 4.4 三相孔隙介质模型31-35
• 4.4.1 分散状32-33
• 4.4.2 层状33-34
• 4.4.3 脉状34
• 4.4.4 块状34-35
• 第5章 孔隙介质电阻率数值模拟35-60
• 5.1 数值模拟的理论基础35-37
• 5.1.1 方法原理35-36
• 5.1.2 岩心内部电场满足的方程36
• 5.1.3 边界条件36-37
• 5.2 有限差分数值计算37-52
• 5.2.1 求解区域离散化37-39
• 5.2.2 微分方程离散化39-40
• 5.2.3 边界条件的处理40-42
• 5.2.4 求解线性代数方程组42-43
• 5.2.5 单元能量的计算43-52
• 5.2.6 计算模型的电阻率52
• 5.3 数值模拟结果分析52-60
• 5.3.1 两相孔隙介质模型52-56
• 5.3.2 三相孔隙介质模型56-60
• 第6章 结论及认识60-61
• 参考文献61-64
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果64-65
• 后记和致谢65

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