构建地层孔隙压力预测模型的方法、装置及存储介质

1.本技术涉及油气田开发技术领域，具体地涉及一种构建地层孔隙压力预测模型的方法、装置及存储介质。


背景技术：

2.异常高压对常规和非常规油气藏开发具有重要的影响，可能会造成井壁失稳、钻井液漏失、井喷等众多复杂事故。随着油气藏开发向着复杂超深地层迈进，地层孔隙压力预测在油气藏开发的未来发挥着愈来愈重要的作用。合理且精确的地层孔隙压力预测是合理设计钻井液密度、设计井身结构和保持井筒压力的基础，是安全、有效、快速钻井的保障。地层孔隙压力预测包括具有前瞻性的钻前预测、具有及时性的随钻监测和具有参考性的钻后检测，其中，钻后检测的精度最高，邻井和探井的测井数据可以为目的井的地层孔隙压力检测提供理论支撑和参考依据。
3.现有技术在碎屑岩的地层孔隙压力预测和检测方面进行了大量的研究，建立了如等效深度法、伊顿法、有效应力法等多种地层孔隙压力预测方法，但皆是基于正常压实和欠压实理论建立的经验性方法。而碳酸盐岩区别于碎屑岩。首先，其成岩作用复杂，除压实作用外，另有诸如胶结、溶蚀等作用，导致以欠压实作用为基础建立的地层孔隙压力预测方法不适用于碳酸盐岩地层。其次，碳酸盐岩的骨架刚度大，非均质性强，测井和地震相应参数得不到响应，纵波速度、体积压缩系数等无明显变化规律。最后，碳酸盐岩地层异常高压成因受沉积过程中强烈的后生改造作用，导致其响应特征存在多解性，因此适用于碎屑盐岩的常规地层孔隙压力预测很难适用于碳酸盐岩。因此，现有技术的地层孔隙压力预测方式存在难以适用于碳酸盐岩的问题。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的是提供一种构建地层孔隙压力预测模型的方法、装置及存储介质，用以解决现有技术的地层孔隙压力预测方式难以适用于碳酸盐岩的问题。
5.为了实现上述目的，本技术第一方面提供一种构建地层孔隙压力预测模型的方法，应用于构建地层孔隙压力预测模型的装置，该方法包括：
6.获取碳酸盐岩的目的层系压力结构、岩心矿物组分和孔隙结构特征；
7.根据目的层系压力结构、岩心矿物组分和孔隙结构特征对xu-payne模型进行优化，以得到优化后的xu-payne模型；
8.基于优化后的xu-payne模型，分别确定碳酸盐岩基质的体积模量、岩石骨架的体积模量和孔隙流体的等效体积模量；
9.根据碳酸盐岩基质的体积模量、岩石骨架的体积模量和孔隙流体的等效体积模量，确定饱和岩石的体积模量；
10.基于饱和岩石的体积模量构建地层孔隙压力预测模型。
11.在本技术实施例中，基于优化后的xu-payne模型，分别确定碳酸盐岩基质的体积
模量、岩石骨架的体积模量和孔隙流体的等效体积模量，包括：
12.基于优化后的xu-payne模型，确定碳酸盐岩基质的等效矿物组分、孔隙类型和孔隙流体；
13.基于等效矿物组分确定碳酸盐岩基质的体积模量；
14.基于孔隙类型确定岩石骨架的体积模量；
15.基于孔隙流体对应的体积模量和饱和度确定孔隙流体的等效体积模量。
16.在本技术实施例中，基于等效矿物组分确定碳酸盐岩基质的体积模量包括：
17.根据等效矿物组分对应的体积百分比和体积模量分别确定体积模量上界限和体积模量下界限；
18.结合体积模量上界限和体积模量下界限，通过vrh平均理论确定碳酸盐岩基质的体积模量。
19.在本技术实施例中，基于孔隙流体对应的体积模量和饱和度确定孔隙流体的等效体积模量，包括：
20.针对孔隙流体均匀填充的情况，通过wood模型，根据孔隙流体对应的体积模量和饱和度确定第一等效体积模量；
21.针对孔隙流体分离的情况，通过patchy模型，根据孔隙流体对应的体积模量和饱和度确定第二等效体积模量；
22.对第一等效体积模量和第二等效体积模量进行算术平均，以确定孔隙流体的等效体积模量。
23.在本技术实施例中，岩石骨架的体积模量满足公式(1)：
[0024][0025]
其中，k
*
(φ)为岩石骨架的体积模量，φ为孔隙度，n为孔隙类型的数量，ki为第i种孔隙类型的体积模量，vi为第i种孔隙类型的体积分数，p
(*)
(φ)为第i种孔隙类型的几何因数，由孔隙类型的纵横比决定。
[0026]
在本技术实施例中，基于饱和岩石的体积模量构建地层孔隙压力预测模型，包括：
[0027]
确定碳酸盐岩基质、岩石骨架和孔隙流体的弹性模量耦合参量；
[0028]
确定多个方向的地应力的平均值；
[0029]
根据多个方向的地应力的平均值和饱和岩石的体积模量确定饱和岩石的体积应变；
[0030]
根据弹性模量耦合参量和饱和岩石的体积应变构建地层孔隙压力预测模型。
[0031]
在本技术实施例中，确定碳酸盐岩基质、岩石骨架和孔隙流体的弹性模量耦合参量，包括：
[0032]
根据碳酸盐岩基质的体积模量和孔隙流体的等效体积模量确定孔隙流体弹性性质的表征量；
[0033]
根据碳酸盐岩基质的体积模量和岩石骨架的体积模量确定比奥系数；
[0034]
根据孔隙流体弹性性质的表征量和比奥系数，确定弹性模量耦合参量。
[0035]
在本技术实施例中，地层孔隙压力预测模型满足公式(2)：
[0036][0037]
其中，p
p
为地层孔隙压力，α为比奥系数，m为孔隙流体弹性性质的表征量，为多个方向的地应力的平均值，k为饱和岩石的体积模量。
[0038]
本技术第二方面提供一种构建地层孔隙压力预测模型的装置，包括：
[0039]
存储器，被配置成存储指令；以及
[0040]
处理器，被配置成从存储器调用指令以及在执行指令时能够实现上述的构建地层孔隙压力预测模型的方法。
[0041]
本技术第三方面提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的构建地层孔隙压力预测模型的方法。
[0042]
通过上述技术方案，获取碳酸盐岩的目的层系压力结构、岩心矿物组分和孔隙结构特征，再根据目的层系压力结构、岩心矿物组分和孔隙结构特征对xu-payne模型进行优化，以得到优化后的xu-payne模型。然后基于优化后的xu-payne模型，分别确定碳酸盐岩基质的体积模量、岩石骨架的体积模量和孔隙流体的等效体积模量，进而根据碳酸盐岩基质的体积模量、岩石骨架的体积模量和孔隙流体的等效体积模量，确定饱和岩石的体积模量。最后基于饱和岩石的体积模量构建地层孔隙压力预测模型。本技术基于优化后的xu-payne模型，能够构建适用于碳酸盐岩的地层孔隙压力预测模型，从而提高预测碳酸盐岩的地层孔隙压力的准确度。
[0043]
本技术实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0044]
附图是用来提供对本技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本技术实施例，但并不构成对本技术实施例的限制。在附图中：
[0045]
图1示意性示出了根据本技术实施例的一种构建地层孔隙压力预测模型的方法的流程图；
[0046]
图2示意性示出了根据本技术一具体实施例的一种矿物组成的示意图；
[0047]
图3示意性示出了根据本技术一具体实施例的一种地层孔隙压力与实测地层压力对比的示意图；
[0048]
图4示意性示出了根据本技术一具体实施例的一种构建地层孔隙压力预测模型的方法的流程图；
[0049]
图5示意性示出了根据本技术一具体实施例的一种目的层系压力结构的示意图；
[0050]
图6示意性示出了根据本技术实施例的一种构建地层孔隙压力预测模型的装置的结构框图。
具体实施方式
[0051]
为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本技术实施例，并不用于限制本技术实施例。基于本
申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0052]
需要说明，若本技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0053]
另外，若本技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
[0054]
图1示意性示出了根据本技术实施例的一种构建地层孔隙压力预测模型的方法的流程图。如图1所示，本技术实施例提供一种构建地层孔隙压力预测模型的方法，应用于构建地层孔隙压力预测模型的装置，该方法可以包括下列步骤：
[0055]
步骤101、获取碳酸盐岩的目的层系压力结构、岩心矿物组分和孔隙结构特征；
[0056]
步骤102、根据目的层系压力结构、岩心矿物组分和孔隙结构特征对xu-payne模型进行优化，以得到优化后的xu-payne模型；
[0057]
步骤103、基于优化后的xu-payne模型，分别确定碳酸盐岩基质的体积模量、岩石骨架的体积模量和孔隙流体的等效体积模量；
[0058]
步骤104、根据碳酸盐岩基质的体积模量、岩石骨架的体积模量和孔隙流体的等效体积模量，确定饱和岩石的体积模量；
[0059]
步骤105、基于饱和岩石的体积模量构建地层孔隙压力预测模型。
[0060]
下文将主要以处理器作为执行主体为例，对本技术实施例提供的构建地层孔隙压力预测模型的方法进行说明。
[0061]
在本技术实施例中，构建地层孔隙压力预测模型的方法应用于构建地层孔隙压力预测模型的装置，可以用于预测碳酸盐岩储层的地层孔隙压力。通过钻杆测试(drill stem testing，dst)反应的地层压力状态以及泥浆密度等实测资料，处理器可以获取碳酸盐岩的目的层系压力结构。同时，处理器可以通过x射线衍射(x-ray diffraction，xrd)和扫描电镜分别确定岩心矿物组分和孔隙结构特征。
[0062]
在现有技术中，xu-payne模型将碳酸盐岩等效为白云石、方解石、干黏土、孔隙流体和总孔隙度的混合物，然而xu-payne模型的参数难以获取，且碳酸盐岩的矿物组成和孔隙类型较为复杂，导致xu-payne模型在实际应用时效果不佳。为解决这一问题，本技术实施例根据目的层系压力结构、岩心矿物组分和孔隙结构特征对xu-payne模型进行优化，以得到优化后的xu-payne模型。优化后的xu-payne模型将碳酸盐岩基质的等效矿物组分确定为白云石、方解石、硬石膏、石英、岩盐和干黏土，将孔隙类型确定为黏土裂缝、微裂缝、粒间孔隙和溶蚀孔洞，以及将孔隙流体确定为水和气。图2示意性示出了根据本技术一具体实施例的一种矿物组成的示意图。如图2所述，在本技术一具体实施例中，矿物组成可以包括方解石、白云石、硬石膏、石英、岩盐、干黏土、钾长石、黄铁矿、黏土裂缝、微裂缝、粒间孔隙和溶蚀孔洞。
[0063]
基于优化后的xu-payne模型，处理器可以分别确定碳酸盐岩基质的体积模量、岩石骨架的体积模量和孔隙流体的等效体积模量，并进一步根据碳酸盐岩基质的体积模量、岩石骨架的体积模量和孔隙流体的等效体积模量，确定饱和岩石的体积模量。在确定饱和岩石的体积模量后，处理器可以确定碳酸盐岩基质、岩石骨架和孔隙流体的弹性模量耦合参量以及多个方向的地应力的平均值，并根据多个方向的地应力的平均值和饱和岩石的体积模量确定饱和岩石的体积应变。最后，处理器可以根据弹性模量耦合参量和饱和岩石的体积应变构建地层孔隙压力预测模型。
[0064]
通过上述技术方案，获取碳酸盐岩的目的层系压力结构、岩心矿物组分和孔隙结构特征，再根据目的层系压力结构、岩心矿物组分和孔隙结构特征对xu-payne模型进行优化，以得到优化后的xu-payne模型。然后基于优化后的xu-payne模型，分别确定碳酸盐岩基质的体积模量、岩石骨架的体积模量和孔隙流体的等效体积模量，进而根据碳酸盐岩基质的体积模量、岩石骨架的体积模量和孔隙流体的等效体积模量，确定饱和岩石的体积模量。最后基于饱和岩石的体积模量构建地层孔隙压力预测模型。本技术基于优化后的xu-payne模型，能够构建适用于碳酸盐岩的地层孔隙压力预测模型，从而提高预测碳酸盐岩的地层孔隙压力的准确度。
[0065]
在本技术实施例中，步骤103、基于优化后的xu-payne模型，分别确定碳酸盐岩基质的体积模量、岩石骨架的体积模量和孔隙流体的等效体积模量，可以包括：
[0066]
基于优化后的xu-payne模型，确定碳酸盐岩基质的等效矿物组分、孔隙类型和孔隙流体；
[0067]
基于等效矿物组分确定碳酸盐岩基质的体积模量；
[0068]
基于孔隙类型确定岩石骨架的体积模量；
[0069]
基于孔隙流体对应的体积模量和饱和度确定孔隙流体的等效体积模量。
[0070]
在本技术实施例中，处理器可以基于优化后的xu-payne模型，分别确定碳酸盐岩基质的体积模量、岩石骨架的体积模量和孔隙流体的等效体积模量。优化后的xu-payne模型将碳酸盐岩基质的等效矿物组分确定为白云石、方解石、硬石膏、石英、岩盐和干黏土，将孔隙类型确定为黏土裂缝、微裂缝、粒间孔隙和溶蚀孔洞，以及将孔隙流体确定为水和气。由此，处理器可以确定碳酸盐岩基质的等效矿物组分、孔隙类型和孔隙流体。进一步地，处理器可以基于等效矿物组分确定碳酸盐岩基质的体积模量，基于孔隙类型确定岩石骨架的体积模量，以及基于孔隙流体对应的体积模量和饱和度确定孔隙流体的等效体积模量。这样，处理器可以基于优化后的xu-payne模型，分别确定碳酸盐岩基质的体积模量、岩石骨架的体积模量和孔隙流体的等效体积模量，便于后续构建地层孔隙压力预测模型。
[0071]
在本技术实施例中，基于等效矿物组分确定碳酸盐岩基质的体积模量可以包括：
[0072]
根据等效矿物组分对应的体积百分比和体积模量分别确定体积模量上界限和体积模量下界限；
[0073]
结合体积模量上界限和体积模量下界限，通过vrh平均理论确定碳酸盐岩基质的体积模量。
[0074]
在本技术实施例中，处理器可以基于等效矿物组分确定碳酸盐岩基质的体积模量。处理器可以根据等效矿物组分对应的体积百分比和体积模量分别确定体积模量上界限和体积模量下界限。其中，体积模量上界限满足公式(3)：
[0075][0076]
体积模量下界限满足公式(4)：
[0077][0078]
其中，mv为体积模量上界限，mr为体积模量下界限，ni为等效矿物组分中第i种矿物的体积百分比，ki为第i种矿物的体积模量，h为矿物的种类数。
[0079]
碳酸盐岩地层中各深度处的岩石组分的物理参数可以根据对井口返出岩屑进行分析，并结合测录井资料确定，也可以通过xrd分析得到。表1示意性示出了根据本技术一具体实施例的一种岩石组分的物理参数。如表1所示，处理器可以确定每种矿物对应的体积模量，从而根据等效矿物组分中每种矿物对应的体积百分比和体积模量，分别确定体积模量上界限和体积模量下界限。
[0080]
表1
[0081]
矿物或流体体积模量(gpa)密度(g/cm3)方解石71.052.71白云石75.932.87硬石膏66.092.98石英37.562.65岩盐26.242.04干黏土27.012.68钾长石48.022.56黄铁矿158.084.99水2.181.00气1.150.80
[0082]
在确定体积模量上界限和体积模量下界限后，处理器可以通过vrh平均理论确定碳酸盐岩基质的体积模量。碳酸盐岩基质的体积模量满足公式(5)：
[0083][0084]
其中，ks为碳酸盐岩基质的体积模量，ni为等效矿物组分中第i种矿物的体积百分比，ki为第i种矿物的体积模量，h为矿物的种类数。
[0085]
在本技术实施例中，岩石骨架的体积模量可以满足公式(1)：
[0086][0087]
其中，k
*
(φ)为岩石骨架的体积模量，φ为孔隙度，n为孔隙类型的数量，ki为第i种孔隙类型的体积模量，vi为第i种孔隙类型的体积分数，p
(*)
(φ)为第i种孔隙类型的几何因数，由孔隙类型的纵横比决定。
[0088]
在本技术实施例中，处理器可以基于孔隙类型确定岩石骨架的体积模量。孔隙类型可以包括黏土裂缝、微裂缝、粒间孔隙和溶蚀孔洞。根据孔隙度以及孔隙类型对应的体积模量、体积分数和几何因数，处理器可以确定岩石骨架的体积模量。这样，处理器可以基于
孔隙类型确定岩石骨架的体积模量。
[0089]
在本技术实施例中，基于孔隙流体对应的体积模量和饱和度确定孔隙流体的等效体积模量，可以包括：
[0090]
针对孔隙流体均匀填充的情况，通过wood模型，根据孔隙流体对应的体积模量和饱和度确定第一等效体积模量；
[0091]
针对孔隙流体分离的情况，通过patchy模型，根据孔隙流体对应的体积模量和饱和度确定第二等效体积模量；
[0092]
对第一等效体积模量和第二等效体积模量进行算术平均，以确定孔隙流体的等效体积模量。
[0093]
在本技术实施例中，处理器可以基于孔隙流体对应的体积模量和饱和度确定孔隙流体的等效体积模量。孔隙流体的充填方式应当处于充分混合情况和饱和斑块充填情况之间，因此，处理器可以针对孔隙流体均匀填充的情况，通过wood模型，根据孔隙流体对应的体积模量和饱和度确定第一等效体积模量。针对孔隙流体分离的情况，通过patchy模型，根据孔隙流体对应的体积模量和饱和度确定第二等效体积模量。第一等效体积模量满足公式(6)：
[0094][0095]
第二等效体积模量满足公式(7)：
[0096]kf2
＝s
wkw
+sgkg；
ꢀꢀꢀ
(7)
[0097]
其中，k
f1
为第一等效体积模量，k
f2
为第二等效体积模量，sw为水的饱和度，sg为气的饱和度，sw+g＝1，kw为水的体积模量，kg为气的体积模量。
[0098]
处理器可以进一步对第一等效体积模量和第二等效体积模量进行算术平均，从而确定孔隙流体的等效体积模量。孔隙流体的等效体积模量满足公式(8)：
[0099][0100]
其中，kf为孔隙流体的等效体积模量，k
f1
为第一等效体积模量，k
f2
为第二等效体积模量。这样，处理器可以确定孔隙流体的等效体积模量。
[0101]
在本技术实施例中，步骤105、基于饱和岩石的体积模量构建地层孔隙压力预测模型，可以包括：
[0102]
确定碳酸盐岩基质、岩石骨架和孔隙流体的弹性模量耦合参量；
[0103]
确定多个方向的地应力的平均值；
[0104]
根据多个方向的地应力的平均值和饱和岩石的体积模量确定饱和岩石的体积应变；
[0105]
根据弹性模量耦合参量和饱和岩石的体积应变构建地层孔隙压力预测模型。
[0106]
在本技术实施例中，处理器可以基于饱和岩石的体积模量构建地层孔隙压力预测模型。首先，处理器可以根据biot-gassmann方程确定饱和岩石的体积模量。饱和岩石的体积模量满足公式(9)：
[0107]
k＝k
*
(φ) +α2m；
ꢀꢀꢀ
(9)
[0108]
其中，k为饱和岩石的体积模量，k
*
(φ)为岩石骨架的体积模量，α为比奥系数，m为
孔隙流体弹性性质的表征量。
[0109]
孔隙流体弹性性质的表征量满足公式(10)：
[0110][0111]
比奥系数满足公式(11)：
[0112][0113]
其中，m为孔隙流体弹性性质的表征量，α为比奥系数，φ为孔隙度，ks为碳酸盐岩基质的体积模量，k
*
(φ)为岩石骨架的体积模量，kf为孔隙流体的等效体积模量。
[0114]
由此，处理器可以确定碳酸盐岩基质、岩石骨架和孔隙流体的弹性模量耦合参量。弹性模量耦合参量满足公式(12)：
[0115]
a＝αm；
ꢀꢀꢀ
(12)
[0116]
其中，a为弹性模量耦合参量，α为比奥系数，m为孔隙流体弹性性质的表征量。
[0117]
并且，处理器可以确定多个方向的地应力的平均值，从而根据多个方向的地应力的平均值和饱和岩石的体积模量确定饱和岩石的体积应变。饱和岩石的体积应变满足公式(13)：
[0118][0119]
其中，ε为饱和岩石的体积应变，为多个方向的地应力的平均值，k为饱和岩石的体积模量。
[0120]
由于目的层系的碳酸盐岩地层较为致密，超压系统中孔隙流体排出困难，可将其视为封闭系统，地层超压的大小由岩石骨架形变以及孔隙流体的受力共同决定，因此采用封套不排水模型耦合地层超压与地层所受外力之间的关系。孔隙流体只受到部分地应力的作用，孔隙流体的量不发生变化，地层孔隙压力与外部应力的关系可表示为公式(14)：
[0121]
p
p
＝aε；
ꢀꢀꢀ
(14)
[0122]
结合公式(12)和公式(13)，可得地层孔隙压力预测模型满足公式(2)：
[0123][0124]
其中，p
p
为地层孔隙压力，a为弹性模量耦合参量，ε为饱和岩石的体积应变，α为比奥系数，m为孔隙流体弹性性质的表征量，为多个方向的地应力的平均值，k为饱和岩石的体积模量。
[0125]
在本技术实施例中，确定碳酸盐岩基质、岩石骨架和孔隙流体的弹性模量耦合参量，可以包括：
[0126]
根据碳酸盐岩基质的体积模量和孔隙流体的等效体积模量确定孔隙流体弹性性质的表征量；
[0127]
根据碳酸盐岩基质的体积模量和岩石骨架的体积模量确定比奥系数；
[0128]
根据孔隙流体弹性性质的表征量和比奥系数，确定弹性模量耦合参量。
[0129]
在本技术实施例中，处理器可以根据比奥系数、孔隙度、碳酸盐岩基质的体积模量和孔隙流体的等效体积模量确定孔隙流体弹性性质的表征量。同时，处理器可以根据碳酸
盐岩基质的体积模量和岩石骨架的体积模量确定比奥系数。将孔隙流体弹性性质的表征量与比奥系数相乘，处理器可以确定弹性模量耦合参量。这样，处理器可以确定弹性模量耦合参量，以便后续建立地层孔隙压力预测模型。
[0130]
在本技术实施例中，地层孔隙压力预测模型可以满足公式(2)：
[0131][0132]
其中，p
p
为地层孔隙压力，α为比奥系数，m为孔隙流体弹性性质的表征量，为多个方向的地应力的平均值，k为饱和岩石的体积模量。
[0133]
在本技术实施例中，处理器可以构建地层孔隙压力预测模型。在实际应用时，通过确定比奥系数、孔隙流体弹性性质的表征量、多个方向的地应力的平均值和饱和岩石的体积模量，处理器可以通过地层孔隙压力预测模型实现对地层孔隙压力的预测。图3示意性示出了根据本技术一具体实施例的一种地层孔隙压力与实测地层压力对比的示意图。如图3所示，在本技术一具体实施例中，可以通过地层孔隙压力预测模型实现对地层孔隙压力的预测，且预测到的地层孔隙压力准确度较高。
[0134]
图4示意性示出了根据本技术一具体实施例的一种构建地层孔隙压力预测模型的方法的流程图。如图4所示，在本技术一具体实施例中，构建地层孔隙压力预测模型的方法可以包括：
[0135]
s1、分析目的层系压力结构；
[0136]
s2、基于碳酸盐岩的结构优化xu-payne模型，以得到优化后的xu-payne模型；
[0137]
s3、依据vrh平均理论确定碳酸盐岩基质的体积模量；
[0138]
s4、利用dem模型确定岩石骨架的体积模量；
[0139]
s5、根据孔隙流体的充填情况分类确定孔隙流体的等效体积模量；
[0140]
s6、根据biot-gassmann方程确定饱和岩石的体积模量；
[0141]
s7、建立地层孔隙压力预测模型。
[0142]
在本技术一具体实施例中，处理器可以分析目的层系压力结构。图5示意性示出了根据本技术一具体实施例的一种目的层系压力结构的示意图。如图5所示，以鄂尔多斯盆地某区块奥陶系为目的层系对目的层系压力结构进行说明。马五段以常压-弱超压-强超压为主，地层压力系数为0.88至1.96，超压幅度差异较大且与深度无明显对应关系。马四段发育常压-弱超压-强超压，地层压力系数为0.92至1.80，压力纵向分布同样较为复杂，但超压幅度差异小于马五段。马三段发育弱超压-强超压，地层压力系数为1.46至1.81，压力纵向分布较为集中。
[0143]
随后，碳酸盐岩的结构包括目的层系压力结构、岩心矿物组分和孔隙结构特征。处理器可以基于目的层系压力结构、岩心矿物组分和孔隙结构特征优化xu-payne模型，以得到优化后的xu-payne模型。基于优化后的xu-payne模型，处理器可以依据vrh平均理论确定碳酸盐岩基质的体积模量，可以利用dem模型确定岩石骨架的体积模量，以及可以根据孔隙流体的充填情况分类确定孔隙流体的等效体积模量。进一步地，结合碳酸盐岩基质的体积模量、岩石骨架的体积模量和孔隙流体的等效体积模量，处理器可以根据biot-gassmann方程确定饱和岩石的体积模量，从而建立地层孔隙压力预测模型。
[0144]
图6示意性示出了根据本技术实施例的一种构建地层孔隙压力预测模型的装置的
结构框图。如图6所示，本技术实施例提供一种构建地层孔隙压力预测模型的装置，可以包括：
[0145]
存储器610，被配置成存储指令；以及
[0146]
处理器620，被配置成从存储器610调用指令以及在执行指令时能够实现上述的构建地层孔隙压力预测模型的方法。
[0147]
具体地，在本技术实施例中，处理器620可以被配置成：
[0148]
获取碳酸盐岩的目的层系压力结构、岩心矿物组分和孔隙结构特征；
[0149]
根据目的层系压力结构、岩心矿物组分和孔隙结构特征对xu-payne模型进行优化，以得到优化后的xu-payne模型；
[0150]
基于优化后的xu-payne模型，分别确定碳酸盐岩基质的体积模量、岩石骨架的体积模量和孔隙流体的等效体积模量；
[0151]
根据碳酸盐岩基质的体积模量、岩石骨架的体积模量和孔隙流体的等效体积模量，确定饱和岩石的体积模量；
[0152]
基于饱和岩石的体积模量构建地层孔隙压力预测模型。
[0153]
进一步地，处理器620还可以被配置成：
[0154]
基于优化后的xu-payne模型，确定碳酸盐岩基质的等效矿物组分、孔隙类型和孔隙流体；
[0155]
基于等效矿物组分确定碳酸盐岩基质的体积模量；
[0156]
基于孔隙类型确定岩石骨架的体积模量；
[0157]
基于孔隙流体对应的体积模量和饱和度确定孔隙流体的等效体积模量。
[0158]
进一步地，处理器620还可以被配置成：
[0159]
根据等效矿物组分对应的体积百分比和体积模量分别确定体积模量上界限和体积模量下界限；
[0160]
结合体积模量上界限和体积模量下界限，通过vrh平均理论确定碳酸盐岩基质的体积模量。
[0161]
进一步地，处理器620还可以被配置成：
[0162]
针对孔隙流体均匀填充的情况，通过wood模型，根据孔隙流体对应的体积模量和饱和度确定第一等效体积模量；
[0163]
针对孔隙流体分离的情况，通过patchy模型，根据孔隙流体对应的体积模量和饱和度确定第二等效体积模量；
[0164]
对第一等效体积模量和第二等效体积模量进行算术平均，以确定孔隙流体的等效体积模量。
[0165]
在本技术实施例中，岩石骨架的体积模量满足公式(1)：
[0166][0167]
其中，k
*
(φ)为岩石骨架的体积模量，φ为孔隙度，n为孔隙类型的数量，ki为第i种孔隙类型的体积模量，vi为第i种孔隙类型的体积分数，p
(*)
(φ)为第i种孔隙类型的几何因数，由孔隙类型的纵横比决定。
[0168]
进一步地，处理器620还可以被配置成：
[0169]
确定碳酸盐岩基质、岩石骨架和孔隙流体的弹性模量耦合参量；
[0170]
确定多个方向的地应力的平均值；
[0171]
根据多个方向的地应力的平均值和饱和岩石的体积模量确定饱和岩石的体积应变；
[0172]
根据弹性模量耦合参量和饱和岩石的体积应变构建地层孔隙压力预测模型。
[0173]
进一步地，处理器620还可以被配置成：
[0174]
根据碳酸盐岩基质的体积模量和孔隙流体的等效体积模量确定孔隙流体弹性性质的表征量；
[0175]
根据碳酸盐岩基质的体积模量和岩石骨架的体积模量确定比奥系数；
[0176]
根据孔隙流体弹性性质的表征量和比奥系数，确定弹性模量耦合参量。
[0177]
在本技术实施例中，地层孔隙压力预测模型满足公式(2)：
[0178][0179]
其中，p
p
为地层孔隙压力，α为比奥系数，m为孔隙流体弹性性质的表征量，为多个方向的地应力的平均值，k为饱和岩石的体积模量。
[0180]
通过上述技术方案，获取碳酸盐岩的目的层系压力结构、岩心矿物组分和孔隙结构特征，再根据目的层系压力结构、岩心矿物组分和孔隙结构特征对xu-payne模型进行优化，以得到优化后的xu-payne模型。然后基于优化后的xu-payne模型，分别确定碳酸盐岩基质的体积模量、岩石骨架的体积模量和孔隙流体的等效体积模量，进而根据碳酸盐岩基质的体积模量、岩石骨架的体积模量和孔隙流体的等效体积模量，确定饱和岩石的体积模量。最后基于饱和岩石的体积模量构建地层孔隙压力预测模型。本技术基于优化后的xu-payne模型，能够构建适用于碳酸盐岩的地层孔隙压力预测模型，从而提高预测碳酸盐岩的地层孔隙压力的准确度。
[0181]
本技术实施例还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的构建地层孔隙压力预测模型的方法。
[0182]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0183]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0184]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或
多个方框中指定的功能。
[0185]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0186]
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
[0187]
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。存储器是计算机可读介质的示例。
[0188]
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
[0189]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0190]
以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。

技术特征：
1.一种构建地层孔隙压力预测模型的方法，其特征在于，应用于构建地层孔隙压力预测模型的装置，所述方法包括：获取碳酸盐岩的目的层系压力结构、岩心矿物组分和孔隙结构特征；根据所述目的层系压力结构、所述岩心矿物组分和所述孔隙结构特征对xu-payne模型进行优化，以得到优化后的xu-payne模型；基于所述优化后的xu-payne模型，分别确定碳酸盐岩基质的体积模量、岩石骨架的体积模量和孔隙流体的等效体积模量；根据所述碳酸盐岩基质的体积模量、所述岩石骨架的体积模量和所述孔隙流体的等效体积模量，确定饱和岩石的体积模量；基于所述饱和岩石的体积模量构建地层孔隙压力预测模型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述优化后的xu-payne模型，分别确定碳酸盐岩基质的体积模量、岩石骨架的体积模量和孔隙流体的等效体积模量，包括：基于所述优化后的xu-payne模型，确定碳酸盐岩基质的等效矿物组分、孔隙类型和孔隙流体；基于所述等效矿物组分确定碳酸盐岩基质的体积模量；基于所述孔隙类型确定所述岩石骨架的体积模量；基于所述孔隙流体对应的体积模量和饱和度确定所述孔隙流体的等效体积模量。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述等效矿物组分确定碳酸盐岩基质的体积模量包括：根据所述等效矿物组分对应的体积百分比和体积模量分别确定体积模量上界限和体积模量下界限；结合所述体积模量上界限和所述体积模量下界限，通过vrh平均理论确定所述碳酸盐岩基质的体积模量。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述孔隙流体对应的体积模量和饱和度确定所述孔隙流体的等效体积模量，包括：针对所述孔隙流体均匀填充的情况，通过wood模型，根据所述孔隙流体对应的体积模量和饱和度确定第一等效体积模量；针对所述孔隙流体分离的情况，通过patchy模型，根据所述孔隙流体对应的体积模量和饱和度确定第二等效体积模量；对所述第一等效体积模量和所述第二等效体积模量进行算术平均，以确定所述孔隙流体的等效体积模量。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述岩石骨架的体积模量满足公式(1)：其中，k
*
(φ)为所述岩石骨架的体积模量，φ为孔隙度，n为孔隙类型的数量，k
i
为第i种孔隙类型的体积模量，v
i
为第i种孔隙类型的体积分数，p
(*)
(φ)为第i种孔隙类型的几何因数，由孔隙类型的纵横比决定。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述饱和岩石的体积模量构建地层孔隙压力预测模型，包括：
确定碳酸盐岩基质、岩石骨架和孔隙流体的弹性模量耦合参量；确定多个方向的地应力的平均值；根据所述多个方向的地应力的平均值和所述饱和岩石的体积模量确定所述饱和岩石的体积应变；根据所述弹性模量耦合参量和所述饱和岩石的体积应变构建地层孔隙压力预测模型。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述确定碳酸盐岩基质、岩石骨架和孔隙流体的弹性模量耦合参量，包括：根据碳酸盐岩基质的体积模量和孔隙流体的等效体积模量确定孔隙流体弹性性质的表征量；根据所述碳酸盐岩基质的体积模量和所述岩石骨架的体积模量确定比奥系数；根据所述孔隙流体弹性性质的表征量和所述比奥系数，确定所述弹性模量耦合参量。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述地层孔隙压力预测模型满足公式(2)：其中，p
p
为地层孔隙压力，α为所述比奥系数，m为所述孔隙流体弹性性质的表征量，为所述多个方向的地应力的平均值，k为所述饱和岩石的体积模量。9.一种构建地层孔隙压力预测模型的装置，其特征在于，包括：存储器，被配置成存储指令；以及处理器，被配置成从所述存储器调用所述指令以及在执行所述指令时能够实现根据权利要求1至8中任一项所述的构建地层孔隙压力预测模型的方法。10.一种机器可读存储介质，其特征在于，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行根据权利要求1至8中任一项所述的构建地层孔隙压力预测模型的方法。

技术总结
本申请公开了一种构建地层孔隙压力预测模型的方法、装置及存储介质。该方法包括：获取碳酸盐岩的目的层系压力结构、岩心矿物组分和孔隙结构特征；根据目的层系压力结构、岩心矿物组分和孔隙结构特征对Xu-Payne模型进行优化，以得到优化后的Xu-Payne模型；基于优化后的Xu-Payne模型，分别确定碳酸盐岩基质的体积模量、岩石骨架的体积模量和孔隙流体的等效体积模量；根据碳酸盐岩基质的体积模量、岩石骨架的体积模量和孔隙流体的等效体积模量，确定饱和岩石的体积模量；基于饱和岩石的体积模量构建地层孔隙压力预测模型。本申请能构建适用于碳酸盐岩的地层孔隙压力预测模型，从而提高预测碳酸盐岩的地层孔隙压力的准确度。预测碳酸盐岩的地层孔隙压力的准确度。预测碳酸盐岩的地层孔隙压力的准确度。


技术研发人员：张辉 吕坤鸿 李军 安锦涛 杨宏伟 连威 张更
受保护的技术使用者：中国石油大学（北京）
技术研发日：2023.07.17
技术公布日：2023/9/6