基于花岗岩孔隙半径分形模型的储层热储集性能评价方法

技术领域

本发明涉及储层孔隙流体的流动活跃程度研究领域，更具体地，涉及一种基于花岗岩孔隙半径分形模型的储层热储集性能评价方法。

背景技术

储层热储集性能代表储层孔隙流体的流动活跃程度，与储层岩石孔隙结构特征密切相关。孔隙结构中的孔喉大小和连通性的不同，造成储层热储集性能的差异。现有岩石储集性能的评价方法多是利用地震资料对影响地层储集性能的关键参数进行宏观预测，主要包括：TOC预测和孔隙度预测。TOC预测是依据地震采集资料进行密度反演，但是地热储层埋藏较深，很难采集到的地震资料；孔隙度预测是采用地质统计学反演的方法，建立孔隙度与岩石弹性参数之间的函数关系，得到基于孔隙度的地质反演。依据岩石孔隙度来呈现地质情况具有局限性，不能够反映地层微观结构的复杂程度。这两种评价方法都是从岩石宏观角度预测结果，在实际地热开发中，储层内部结构是在发生变化的，需要从微观的角度解释岩石孔隙结构的复杂程度。基于这些认识，可以看出利用地震勘测的方法很难采集深部地热储层的情况，对地热储层储集性能的评价技术还不成熟。因此，有必要提出一种以室内试验为数据来源，基于花岗岩孔隙半径分形模型的储层热储集性能评价方法。

发明内容

针对现有技术的不足之处，提供一种步骤简单，测算准确，评价精度高的基于花岗岩孔隙半径分形模型的储层热储集性能评价方法，从岩石微观角度出发，利用孔隙结构的复杂程度来表征热储集性能。

为实现上述技术目的，本发明的一种基于花岗岩孔隙半径分形模型的储层热储集性能评价方法，通过对岩石试样进行核磁共振试，利用分形几何学基本原理构建基于孔隙半径的分形维数模型，对不同花岗岩试样的分形维数进行计算，设处于同一温度区间的岩层受到的热损伤是一致的，定量表征热损伤花岗岩孔隙结构的分布及变化特征，对不同岩石的分形维数进行比较，通过微观结构的变化，来表征热储集性能，最终评价地热储层的热储集性能；

具体步骤如下：

S1、获取花岗岩试样，之后对花岗岩试样进行饱水处理；

S2、利用核磁共振成像分析仪对饱水处理后的花岗岩试样进行核磁测试，得到不同花岗岩试样的孔隙度及横向弛豫时间信息；

S3、通过检测花岗岩试样孔隙半径大于r的孔隙数量，从而获得N与半径r之间的关系，从而获得每个花岗岩试样的孔径分布密度函数；

S4、设孔隙为规则形状，建立空隙半径大于r的积累体积表达式；

S5、根据不同花岗岩试样的空隙参数信息，构建花岗岩的空隙半径的分形模型；

S6、根据核磁测试的花岗岩横向驰豫信息，对岩石试样孔径r和对应孔径累积孔隙体积分数φr取对数值，确定花岗岩的空隙半径的分形模型参数；

S7、通过实际花岗岩试样孔径r的对数值与对应孔径累积孔隙体积分数φr的对数值进行线性拟合，利用最小二乘法拟合，确定分段曲线线性斜率为花岗岩石试样不同孔隙尺寸的的分形维数；

S8、通过比较花岗岩石试样的分形维数，所有的分形维数集中形成区间，定义花岗岩石试样的分形维数越接近分形区间起始端则连通性最强，而越接近分形区间末端则岩石连通性越差；由于岩石连通性代表了孔隙流体的流动活跃程度，连通性越强热储集性越优从而实现评价花岗岩石的热储集性能。

进一步，获取花岗岩试样通过原位钻取储层岩石获取，或者使用高温箱式马弗炉对非原位钻取的花岗岩试样进行加热，当实时温度达到模拟目标储层岩石温度后保温2h，以便花岗岩试样充分达到目标温度后停止加热，花岗岩试样充分达到目标温度后，将其以遇水冷却的方式进行冷却处理，遇水冷却是将加热后的花岗岩试样放入循环水系统进行冷却，以流体在不同受热温度花岗岩表面流动的方式模拟快速冷却过程。

进一步，定义花岗岩试样孔隙半径大于r的孔隙数量为N，将N与半径r之间的关系表示为：

其中，r

对关系式(1)两边进行求导，得到孔径分布密度函数f(r)的表达式为：

进一步，设花岗岩试样的孔隙为规则形状，则孔隙半径大于r的孔隙累积体积V(>r)表达式为：

其中，β

将式(2)代入式(3)中，并积分得到总孔隙累积体积V：

其中λ

根据式(5)和式(6)得到孔隙半径小于r的孔隙累积体积分数

实际孔隙结构中，r

进一步，将式(8)等号两边取对数得到孔隙半径的分形模型公式：

进一步，将式(9)转化为：

y＝m

其中，y为lg(φ

则分形维数表示为：

D＝3-m

其中，m

有益效果：

本发明通过对经过高低温依次热处理后的岩石试样进行核磁测试，得到花岗岩试样的弛豫时间。核磁共振技术对花岗岩试样没有任何损伤，并且能够测试到的岩石孔径范围最广。依据测试结果得到的岩石弛豫时间，借助分形理论进行数理统计。分形理论是用于研究不规则性、复杂性事物的部分与整体之间相似关系，可以定量表征花岗岩孔隙结构的复杂程度。因此，本发明具有精度高，理论先进的优点。

附图说明

图1是本发明基于花岗岩孔隙半径分形模型的储层热储集性能评价方法的流程示意图；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚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，描述的实施例是本发明一部分而不是全部的实施例。

如图1所示，本发明的一种基于花岗岩孔隙半径分形模型的储层热储集性能评价方法，通过对岩石试样进行核磁共振试，利用分形几何学基本原理构建基于孔隙半径的分形维数模型，对不同花岗岩试样的分形维数进行计算，设处于同一温度区间的岩层受到的热损伤是一致的，定量表征热损伤花岗岩孔隙结构的分布及变化特征，对不同岩石的分形维数进行比较，通过微观结构的变化，来表征热储集性能，最终评价地热储层的热储集性能；

具体步骤如下：

步骤1：对目标区域进行原位钻取储层岩石，或者采用KSL-1700X高温箱式马弗炉作为花岗岩试样的加热设备。当实时温度达到目标温度后保温2h，以便岩石试样充分达到目标温度后停止加热。花岗岩试样充分达到目标温度后，将其以遇水冷却的方式进行冷却处理。遇水冷却是将加热后的岩石放入循环水系统进行冷却，以流体在不同受热温度花岗岩表面流动的方式模拟快速冷却过程。

步骤2：将饱水处理24h的岩石试样，利用苏州纽迈MesoMR23-060H-I核磁共振成像分析仪进行测试，得到不同花岗岩试样的孔隙度及横向弛豫时间。

步骤3：定义花岗岩试样孔隙半径大于r的孔隙数量为N，将N与半径r之间的关系表示为：

其中，r

步骤4：假设孔隙为规则形状，则孔隙半径大于r的孔隙累积体积V(>r)表达式为：

其中，β

其中λ

和/>

步骤5：将式(8)等号两边取对数得到孔隙半径的分形模型公式：

步骤6：可将式(9)转化为：y＝m

步骤7：则分形维数可以表示为：D＝3-m

步骤8：拟合结果可以得到每组岩石试样不同孔隙尺寸的分形维数，分形维数会集中于一个区间，定义分形维数接近分形区间起始端的岩石均质性最强，而接近分形区间末端的岩石均质性最差。