一种水合物饱和度确定方法、装置及设备

摘要

本说明书实施例提供一种水合物饱和度确定方法、装置及设备。所述方法包括：获取目标储层的测井数据和岩石组分矿物参数；根据岩石组分矿物参数计算目标储层的岩石干骨架参数；利用岩石干骨架参数计算对应于至少两组候选模型参数的预估纵波速度；基于预估纵波速度和实测纵波速度的比较结果在候选模型参数中选取应用模型参数；结合应用模型参数、纵波逆品质因子和岩石干骨架参数计算对应于至少两个候选水合物饱和度的预估纵波逆品质因子；根据预估纵波逆品质因子和实测纵波逆品质因子的比较结果在候选水合物饱和度中确定目标水合物饱和度。上述方法提高了所确定的水合物饱和度的准确度，有利于生产开采过程的进行。

说明书

技术领域

本说明书实施例涉及天然气水合物勘探开发技术领域，特别涉及一种水合物饱和度确定方法、装置及设备。

背景技术

水合物，一般是指天然气水合物，是天然气和水在高压低温的条件下所形成的冰态、结晶状笼型化合物。我国具有较为庞大的天然气水合物储量，对这些水合物进行开发和利用，能够有效增加可利用的能源，缓解能源危机。

但是，由于天然气水合物的开采难度较大，在执行具体的开采过程之前，对所述天然气水合物储层进行定量评价是必不可少的步骤。天然气水合物的饱和度用于衡量所述天然气水合物中所具体包含的水合物的含量。而确定天然气水合物的饱和度是统计天然气水合物储量的关键因素。在实际开采过程中，针对具有不同水合物饱和度的区域进行开采时也需要设置不同的开采方案。综上，在针对储层进行开采过程之前确定储层的天然气水合物饱和度具有较为重要的指导意义。如何准确地计算天然气水合物的饱和度是当前所亟需解决的问题。

发明内容

本说明书实施例的目的是提供一种水合物饱和度确定方法、装置及设备，以解决如何准确地计算天然气水合物饱和度的问题。

为了解决上述技术问题，本说明书实施例提出一种水合物饱和度确定方法，包括：获取目标储层的测井数据和岩石组分矿物参数；所述测井数据包括实测纵波速度和实测纵波逆品质因子；所述岩石组分矿物参数包括岩石中至少一个组分的体积模量、剪切模量和密度；根据所述岩石组分矿物参数计算所述目标储层的岩石基质参数；所述岩石基质参数包括岩石基质的体积模量、剪切模量和密度；通过所述岩石基质参数求取所述目标储层的岩石干骨架参数；所述岩石干骨架参数包括岩石干骨架的体积模量和剪切模量；利用所述岩石干骨架参数分别计算对应于至少两组候选模型参数的预估纵波速度；所述候选模型参数包括混合流体粘度和特征喷射流长度中的至少一个；基于所述预估纵波速度和所述实测纵波速度的比较结果在所述候选模型参数中选取应用模型参数；结合所述应用模型参数和岩石干骨架参数分别计算对应于至少两个候选水合物饱和度的预估纵波逆品质因子；根据所述预估纵波逆品质因子和所述实测纵波逆品质因子的比较结果在所述候选水合物饱和度中确定目标水合物饱和度。

本说明书实施例还提出一种水合物饱和度确定装置，包括：数据获取模块，用于获取目标储层的测井数据和岩石组分矿物参数；所述测井数据包括实测纵波速度和实测纵波逆品质因子；所述岩石组分矿物参数包括岩石中至少一个组分的体积模量、剪切模量和密度；岩石基质参数计算模块，用于根据所述岩石组分矿物参数计算所述目标储层的岩石基质参数；所述岩石基质参数包括岩石基质的体积模量、剪切模量和密度；岩石干骨架参数求取模块，用于通过所述岩石基质参数求取所述目标储层的岩石干骨架参数；所述岩石干骨架参数包括岩石干骨架的体积模量和剪切模量；预估纵波速度计算模块，用于利用所述岩石干骨架参数分别计算对应于至少两组候选模型参数的预估纵波速度；所述候选模型参数包括混合流体粘度和特征喷射流长度中的至少一个；应用模型参数选取模块，用于基于所述预估纵波速度和所述实测纵波速度的比较结果在所述候选模型参数中选取应用模型参数；预估纵波逆品质因子计算模块，用于结合所述应用模型参数和岩石干骨架参数分别计算对应于至少两个候选水合物饱和度的预估纵波逆品质因子；水合物饱和度确定模块，用于根据所述预估纵波逆品质因子和所述实测纵波逆品质因子的比较结果在所述候选水合物饱和度中确定目标水合物饱和度。

本说明书实施例还提出一种水合物饱和度确定设备，包括存储器和处理器；所述存储器，用于存储计算机程序指令；所述处理器，用于执行所述计算机程序指令以实现以下步骤：获取目标储层的测井数据和岩石组分矿物参数；所述测井数据包括实测纵波速度和实测纵波逆品质因子；所述岩石组分矿物参数包括岩石中至少一个组分的体积模量、剪切模量和密度；根据所述岩石组分矿物参数计算所述目标储层的岩石基质参数；所述岩石基质参数包括岩石基质的体积模量、剪切模量和密度；通过所述岩石基质参数求取所述目标储层的岩石干骨架参数；所述岩石干骨架参数包括岩石干骨架的体积模量和剪切模量；利用所述岩石干骨架参数分别计算对应于至少两组候选模型参数的预估纵波速度；所述候选模型参数包括混合流体粘度和特征喷射流长度中的至少一个；基于所述预估纵波速度和所述实测纵波速度的比较结果在所述候选模型参数中选取应用模型参数；结合所述应用模型参数和岩石干骨架参数分别计算对应于至少两个候选水合物饱和度的预估纵波逆品质因子；根据所述预估纵波逆品质因子和所述实测纵波逆品质因子的比较结果在所述候选水合物饱和度中确定目标水合物饱和度。

由以上本说明书实施例提供的技术方案可见，本说明书实施例在获取目标储层的相应数据之后，依次进行计算而得到目标储层的岩石干骨架参数，进而通过所述岩石干骨架参数计算于不同候选模型参数的预估纵波速度。根据预估纵波速度与实测纵波速度之间的比较结果即可确定能够用于实际应用的候选模型参数。再利用该候选模型参数完成对应于不同水合物饱和度的预估纵波逆品质因子的计算，相应的，通过预估纵波逆品质因子和实测纵波逆品质因子之间的比较结果也可以确定最终对应于该位置的水合物饱和度。上述方法在计算水合物饱和度时考虑了地层声速的同时也应用了地层渗透率所造成的声波衰减造成的影响，从而在考虑多个因素共同作用的情况下完成对于水合物饱和度的确定，提高了最终所获取的水合物饱和度的准确性，有利于实际应用中的生产开采的进行。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本说明书实施例一种水合物饱和度确定方法的流程图；

图2为本说明书实施例一种单极子声波成像仪记录的声波波形的示意图；

图3为本说明书实施例一种纵波逆品质因子的示意图；

图4为本说明书实施例一种纵波速度和实测纵波速度的对比图；

图5为本说明书实施例一种纵波逆品质因子和水合物饱和度的对比图；

图6为本说明书实施例一种水合物饱和度确定装置的模块图；

图7为本说明书实施例一种水合物饱和度确定设备的结构图。

具体实施方式

下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书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说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，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，都应当属于本说明书保护的范围。

为了解决上述技术问题，本说明书实施例提出了一种水合物饱和度确定方法。所述水合物饱和度确定方法的执行主体为水合物饱和度确定设备，所述水合物饱和度确定设备包括但不限于服务器、工控机、PC机等。如图1所示，所述水合物饱和度确定方法具体可以包括以下步骤。

S110：获取目标储层的测井数据和岩石组分矿物参数；所述测井数据包括实测纵波速度和实测纵波逆品质因子；所述岩石组分矿物参数包括岩石中至少一个组分的体积模量、剪切模量和密度。

目标储层可以是存在有所述天然气水合物的地层。在对所述目标储层进行开采之前，确定所述目标储层中的天然气水合物的饱和度，对于确定目标储层的储量具有重要的意义。

因此，在确定目标储层之后，首先可以收集对应于目标储层的测井数据。所述测井数据具体的可以包括目标储层中各个测量点的深度值，以及各个测量点所采集到的样本的密度、孔隙度、单极子震源频率、测井实测密度、孔隙水密度等参数。相应的，根据测量得到的声波波形还可以进一步计算出纵波逆品质因子等信息。

如图2所示，为利用单极子声波成像仪器记录的声波波形，通过该声波波形可以确定其所对应的纵波逆品质因子。

如图3所示，为根据常规测井曲线以及测量得到的声波波形所转化得到的电阻率、纵波深度(Vp)、密度、孔隙度以及纵波逆品质因子(1/Qp)的示意图。通过测量得到的上述数据即可在后续步骤中完成纵波水合物饱和度的计算。

相应的，还可以获取对应于目标储层的岩石组分矿物参数。所述岩石组分矿物参数包括岩石中至少一个组分的体积模量、剪切模量和密度。

所述岩石组分矿物参数首选可以包括目标储层中的岩石组分矿物类型。所述岩石组分矿物类型用于描述具体的岩石类别组分，例如可以是石英、粘土等组分。相应的，在确定岩石的不同组分之后，可以依次获取对应于不同组分的体积模量、剪切模量和密度等参数，从而用于后续计算过程中的进一步计算。

具体的，所述岩石组分矿物参数包括岩石组分矿物类型、井中地层矿物体积模量、井中地层矿物剪切模量、井中地层矿物体积百分比、井中地层矿物密度、孔隙水体积模量、孔隙水密度、纯水合物体积模量、纯水合物剪切模量、纯水合物密度中的至少一种，即用于分别描述井中地层矿物、孔隙水和纯水合物的体积模量、剪切模量和密度等信息。

S120：根据所述岩石组分矿物参数计算所述目标储层的岩石基质参数；所述岩石基质参数包括岩石基质的体积模量、剪切模量和密度。

在获取到所述岩石组分矿物参数之后，可以根据所述岩石组分矿物参数计算目标储层的岩石基质参数。岩石基质参数包括对应于岩石基质的体积模量、剪切模量和密度。岩石基质即用于表示所述目标储层中的岩石部分。

具体的，可以利用公式

S130：通过所述岩石基质参数求取所述目标储层的岩石干骨架参数；所述岩石干骨架参数包括岩石干骨架的体积模量和剪切模量。

在获取到所述岩石基质参数之后，可以利用所述岩石基质参数求取对应于所述目标储层的岩石干骨架参数。所述岩石干骨架参数可以包括岩石干骨架的体积模量和剪切模量。岩石干骨架可以是对岩石储层起支撑作用的岩石部分。

具体的，可以利用公式

还可以利用公式

S140：利用所述岩石干骨架参数分别计算对应于至少两组候选模型参数的预估纵波速度；所述候选模型参数包括混合流体粘度和特征喷射流长度中的至少一个。

在确定所述岩石干骨架参数之后，可以利用所述岩石干骨架参数计算预估纵波速度。具体的，可以利用BISQ模型进行计算。但是，基于实际应用中的地质参数的不同，直接根据经验设置BISQ中的模型参数，可能会造成计算结果的准确性较低。

在该实施例中，可以预先设置有多组候选模型参数。不同组的候选模型参数中具有包含有不同参数值的候选模型参数。根据不同组的候选模型参数，带入所述BISQ模型中，分别计算对应于所述岩石干骨架参数的预估纵波速度。

所述预估纵波速度即为利用所设置的候选模型参数计算得到的纵波速度。预估纵波速度与实际的纵波速度之间可能会具有一定的偏差。根据偏差程度的大小可以确定所选取的候选模型参数与实际应用中所需要的参数之间的差异，从而确定出最符合实际应用的模型参数。

具体的，可以利用公式

在一些实施方式中，可以设定上述计算过程是在水合物饱和度S

在所述候选模型参数包括水合物和水的混合流体粘度和特征喷射流长度的情况下，可以分别设置多组混合流体粘度和特征喷射流长度的值，再利用这些值分别计算不同的预估纵波速度，已在后续步骤中选取得到应用模型参数。具体的计算过程可以是通过改变上述公式中对应于η及R的值，以计算得到不同的预估纵波速度的值。

在一些实施方式中，当需要设置具有不同参数值的多组候选模型参数的情况下，可以预先针对所述候选模型参数设置模型参数范围，进而根据所述模型参数范围确定不同的候选模型参数所对应的具体参数值。所述模型参数范围用于限定一般情况下实际应用中模型参数的取值范围，从而保证计算结果符合实际应用的需求。

所述模型参数范围可以是直接基于工区经验设置得到的，也可以是基于历史数据而归纳得到的。实际应用中也可以采用其他方式获取所述模型参数范围，并不限于上述示例，在此不再赘述。

S150：基于所述预估纵波速度和所述实测纵波速度的比较结果在所述候选模型参数中选取应用模型参数。

在获取所述预估纵波速度后，可以通过将所述预估纵波速度与实测纵波速度进行比较，基于比较结果选取相应的应用模型参数。例如，可以选取与所述实测纵波速度宗伟接近的预估纵波速度，进而确定对应于所述预估纵波速度的候选模型参数作为应用模型参数，即将所述应用模型参数代入上述公式中进行相应的计算。

具体的，在针对目标储层确定有多个深度点的情况下，可以在步骤S140中利用所述岩石干骨架参数和至少两组候选模型参数，依次计算至少两个深度点处的预估纵波速度。针对每组候选模型参数所对应的多个预估纵波速度，根据各个深度点处的预估纵波速度和实测纵波速度，分别计算对应于各组候选模型参数的最小二乘差值。通过比较这些最小二乘差值，将其中最小的最小二乘差值对应的候选模型参数作为应用模型参数。优选的，所述最小二乘差值可以趋近于零以获取更为准确的计算结果。具体的，可以利用公式

如图4所示，为在η＝0.0014Pa·s、R＝0.001m、S

S160：结合所述应用模型参数和岩石干骨架参数分别计算对应于至少两个候选水合物饱和度的预估纵波逆品质因子。

当确定所述应用模型参数后，即可将所述应用模型参数代入BISQ模型中，进行相应的计算。

在该步骤中，将所述应用模型参数代入BISQ模型后，还可以设置至少两个候选水合物饱和度。根据所述岩石干骨架参数和候选水合物饱和度输入BISQ模型中，分别计算对应的预估纵波逆品质因子，从而在后续步骤中根据预估纵波逆品质因子和实测纵波逆品质因子确定对应于该点的水合物饱和度。

具体的，可以利用公式

具体的，在上述计算过程中，可以针对各个深度点依次进行计算，例如，可以分别利用至少两个候选水合物饱和度，结合所述应用模型参数、所述纵波逆品质因子和所述岩石干骨架参数计算对应于待测深度点的预估纵波逆品质因子。所述待测深度点可以是所选取的某一深度点，从而确定该深度点的水合物饱和度。

S170：根据所述预估纵波逆品质因子和所述实测纵波逆品质因子的比较结果在所述候选水合物饱和度中确定目标水合物饱和度。

具体的，在计算得到对应于不同候选水合物饱和度的预估纵波逆品质因子后，可以将所述预估纵波逆品质因子和所述实测纵波逆品质因子进行比较，选取最接近所述实测纵波逆品质因子作为目标纵波逆品质因子，并将所述目标纵波逆品质因子对应的水合物饱和度作为对应于所述待测深度点的水合物饱和度。

例如，可以利用公式Q

如图5所示，为在η＝0.0014Pa·s、R＝0.001m时、f＝12000Hz的条件下，分别利用本说明书实施例中的方法和利用电阻率法估算得到的纵波逆品质因子(1/Q)和水合物饱和度的对比图。从图中可以看出，上述计算结果较为一致，证明了本说明书实施例中所介绍的方法的准确性。

利用一个具体的场景示例进行说明，在该场景示例中，设定工区为某含水合物井位，收集其测井数据，并通过岩心分析，获得此研究区地层矿物组分为石英、粘土，体积分数分别为85％、15％，其各自体积模量、剪切模量、密度的取值如下表1所示。

表1此研究区的孔隙水及纯水合物的体积模量、剪切模量、密度的取值如下表2所示。

表2

基于上述参数，利用步骤S120中的公式计算岩石基质的体积模量、剪切模量、密度，再利用步骤S130中的公式计算岩石干骨架的体积模量、剪切模量。其中，在计算时设定临界孔隙度

进一步的，利用步骤S140中的公式计算多个预估纵波速度，通过与实测纵波速度进行比较后，选取误差最小的预估纵波速度所对应的候选模型参数作为目标模型参数，得到水合物与水的混合流体粘度η＝0.0014Pa·s，特征喷射流长度R＝0.001m。

将上述水合物与水的混合流体粘度η＝0.0014Pa·s，特征喷射流长度R＝0.001m以及该工区实测得到的单极子震源频率的值f＝12000Hz带入步骤S160中的公式，得到预估纵波逆品质因子，在将所述预估纵波逆品质因子分别与实测纵波逆品质因子进行比较从而确定对应的水合物饱和度。

基于上述方法和场景示例的说明，可以看出，所述方法在获取目标储层的相应数据之后，依次进行计算而得到目标储层的岩石干骨架参数，进而通过所述岩石干骨架参数计算于不同候选模型参数的预估纵波速度。根据预估纵波速度与实测纵波速度之间的比较结果即可确定能够用于实际应用的候选模型参数。再利用该候选模型参数完成对应于不同水合物饱和度的预估纵波逆品质因子的计算，相应的，通过预估纵波逆品质因子和实测纵波逆品质因子之间的比较结果也可以确定最终对应于该位置的水合物饱和度。上述方法在计算水合物饱和度时考虑了地层声速的同时也应用了地层渗透率所造成的声波衰减造成的影响，从而在考虑多个因素共同作用的情况下完成对于水合物饱和度的确定，提高了最终所获取的水合物饱和度的准确性，有利于实际应用中的生产开采的进行。

基于上述水合物饱和度确定方法，本说明书还提出一种水合物饱和度确定装置的实施例。如图6所示，所述水合物饱和度确定装置具体包括以下模块。

数据获取模块610，用于获取目标储层的测井数据和岩石组分矿物参数；所述测井数据包括实测纵波速度和实测纵波逆品质因子；所述岩石组分矿物参数包括岩石中至少一个组分的体积模量、剪切模量和密度。

岩石基质参数计算模块620，用于根据所述岩石组分矿物参数计算所述目标储层的岩石基质参数；所述岩石基质参数包括岩石基质的体积模量、剪切模量和密度。

岩石干骨架参数求取模块630，用于通过所述岩石基质参数求取所述目标储层的岩石干骨架参数；所述岩石干骨架参数包括岩石干骨架的体积模量和剪切模量。

预估纵波速度计算模块640，用于利用所述岩石干骨架参数分别计算对应于至少两组候选模型参数的预估纵波速度；所述候选模型参数包括混合流体粘度和特征喷射流长度中的至少一个。

应用模型参数选取模块650，用于基于所述预估纵波速度和所述实测纵波速度的比较结果在所述候选模型参数中选取应用模型参数。

预估纵波逆品质因子计算模块660，用于结合所述应用模型参数和岩石干骨架参数分别计算对应于至少两个候选水合物饱和度的预估纵波逆品质因子。

水合物饱和度确定模块670，用于根据所述预估纵波逆品质因子和所述实测纵波逆品质因子的比较结果在所述候选水合物饱和度中确定目标水合物饱和度。

基于上述水合物饱和度确定方法，本说明书实施例还提出一种水合物饱和度确定设备。如图7所示，所述水合物饱和度确定设备包括存储器和处理器。

在本实施例中，所述存储器可以按任何适当的方式实现。例如，所述存储器可以为只读存储器、机械硬盘、固态硬盘、或U盘等。所述存储器可以用于存储计算机程序指令。

在本实施例中，所述处理器可以按任何适当的方式实现。例如，处理器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式等等。所述处理器可以执行所述计算机程序指令实现以下步骤：获取目标储层的测井数据和岩石组分矿物参数；所述测井数据包括实测纵波速度和实测纵波逆品质因子；所述岩石组分矿物参数包括岩石中至少一个组分的体积模量、剪切模量和密度；根据所述岩石组分矿物参数计算所述目标储层的岩石基质参数；所述岩石基质参数包括岩石基质的体积模量、剪切模量和密度；通过所述岩石基质参数求取所述目标储层的岩石干骨架参数；所述岩石干骨架参数包括岩石干骨架的体积模量和剪切模量；利用所述岩石干骨架参数分别计算对应于至少两组候选模型参数的预估纵波速度；所述候选模型参数包括混合流体粘度和特征喷射流长度中的至少一个；基于所述预估纵波速度和所述实测纵波速度的比较结果在所述候选模型参数中选取应用模型参数；结合所述应用模型参数和岩石干骨架参数分别计算对应于至少两个候选水合物饱和度的预估纵波逆品质因子；根据所述预估纵波逆品质因子和所述实测纵波逆品质因子的比较结果在所述候选水合物饱和度中确定目标水合物饱和度。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本说明书可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本说明书的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本说明书各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本说明书可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

本说明书可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

虽然通过实施例描绘了本说明书，本领域普通技术人员知道，本说明书有许多变形和变化而不脱离本说明书的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本说明书的精神。