專利名稱：一種巖溶洞穴儲層埋藏保存程度的預測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油地質勘探的儲層預測領域，具體涉及一種巖溶洞穴儲層埋藏 保存程度的預測裝置。
背景技術：
表生巖溶造成的碳酸鹽巖洞穴是油氣勘探的重要目標。而地表形成的大尺度洞穴 在埋深、負荷增大的過程中可能發生力學失穩垮塌，洞穴被圍巖角礫充填，洞穴上覆巖層向 下壓實，造成儲集空間部分或全部損失。預測洞穴型儲層在含油氣盆地目前埋藏深度下能否有效保存下來，對于拓展碳酸 鹽巖深層勘探具有重要意義，而要解決這個問題，關鍵是建立一種定量方法來準確判斷巖 溶洞穴是否受壓垮塌。巖溶洞穴儲層保存問題已經過多年探索，巖心描述、鉆井放空及成像測井等手段 多年來被勘探地質家應用，可以較細致的描述已鉆井的巖溶洞穴的形態、構成及判斷垮塌 與否。而對于廣闊的未鉆井區，缺乏有效的預測方法。發明人在實現本實用新型的過程中發現，上世紀九十年代，美國德州經濟地質局 碳酸鹽巖儲層表征實驗室通過歐美油氣田和野外露頭大量統計得出了洞穴保存的大致深 度界限范圍是5000英尺(約1500米)到9000英尺(約2700米)，這種統計學方法及其所 得的認識被廣泛引用，而這種統計學方法未從原理上解決洞穴在埋藏負荷下保存深度的問 題，難以直接推廣到不同地質條件的其它地區，并且以上極限深度數據與我國許多巖溶洞 穴儲層可以保存至5000米以下的事實矛盾。近10年來，地球物理技術成功應用于碳酸鹽 巖縫洞雕刻，可以較準確地識別洞穴位置，并通過校正圖版計算洞穴的尺度大小，但是由于 地球物理資料的多解性以及地震分辨率難于大幅度提高的原因，無法直接有效地判識洞穴 是否垮塌或者保存。巖溶洞穴儲層保存問題解決的根本辦法需要建立在巖石力學原理的基礎。巖石力 學原理在相關領域的應用成果主要集中在煤礦等人工礦坑穩定性力學定量分析，而針對人 工礦坑的技術手段對于埋藏溫壓狀態、巖層成巖固結程度差異、地下水支撐的油氣田復雜 自然巖溶洞穴分析適用性不強。近期的研究表明，抗彎強度系數是眾多力學參數中最適合于表達巖溶洞穴在埋藏 負荷下垮塌的受力狀態的巖石力學參數。抗彎強度公式結合成巖固結程度和地下流體支撐 等地質條件，推導出方形截面洞穴垮塌理論公式Hitifi 45XRX (h/L)2，可以簡化揭示巖溶 洞穴在埋藏負荷下垮塌的主要控制因素及其相互之間的定量關系。這些工作為定量預測巖 溶洞穴儲層埋藏保存程度提供了新的思路。
實用新型內容本實用新型提供一種巖溶洞穴儲層埋藏保存程度的預測裝置，該裝置可以在無鉆 井區鉆前預測巖溶洞穴儲層埋藏保存程度，以提高勘探成功率。[0009]本實用新型的上述目的是通過如下技術方案實現的一種巖溶洞穴儲層埋藏保存程度的預測裝置，所述裝置包括關系建立單元，用 于根據不同洞穴的截面形狀系數以及圍巖抗彎強度系數建立對應不同洞穴的埋藏保存 深度與，洞穴頂板厚度和洞穴截面尺度的比值之間的洞穴垮塌初始深度數學關系H = 45XkXRX(h/L)2，其中，k為洞穴截面形狀系數，R為圍巖抗彎強度系數，H為埋藏保存極 限深度或初始垮塌深度，h為洞穴頂板厚度，L為洞穴截面尺度；圖版建立單元，用于根據所 述關系建立單元建立的對應不同洞穴的洞穴垮塌初始深度數學關系，建立對應不同洞穴的 洞穴垮塌保存深度圖版；預測單元，用于根據所述圖版建立單元建立的洞穴垮塌保存深度 圖版以及實測的洞穴頂板厚度、洞穴截面尺度，預測所述洞穴的儲層埋藏保存程度。本實用新型的裝置為碳酸鹽巖巖溶縫洞型儲層的預測評價提供了新的、定量的、 有效的技術手段。
此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分， 并不構成對本實用新型的限定。在附圖中圖1為根據本實用新型進行巖溶洞穴儲層埋藏保存程度的預測的方法流程圖；圖2為本實用新型實施例的巖溶洞穴埋藏受力示意圖；圖3為圖1所示的實施例中修正洞穴垮塌初始深度數學關系流程圖；圖4為根據本實用新型預測未鉆井區洞穴是否保存或垮塌的流程圖；圖5為本實用新型實施例的灰巖似圓形洞穴的垮塌保存深度圖版示意圖；圖6為根據本實用新型預測已垮塌洞穴的初始垮塌深度的流程圖；圖7為本實用新型的巖溶洞穴儲層埋藏保存程度的預測裝置組成框圖。
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例 和附圖，對本實用新型實施例做進一步詳細說明。在此，本實用新型的示意性實施例及其說 明用于解釋本實用新型，但并不作為對本實用新型的限定。圖1為利用本實用新型實施例提供的裝置進行巖溶洞穴儲層埋藏保存程度的預 測的方法流程圖，請參照圖1，該方法包括步驟101 根據不同洞穴的截面形狀系數以及圍巖抗彎強度系數建立對應不同洞 穴的埋藏保存深度與，洞穴頂板厚度和洞穴截面尺度的比值之間的洞穴垮塌初始深度數學 關系；其中，該數學關系可以通過如下公式來表示H = 45XkXRX (h/L)2，其中，k為洞穴截面形狀系數，R為圍巖抗彎強度系數，H為 埋藏保存極限深度或者初始垮塌深度，h為洞穴頂板厚度，L為洞穴截面尺度。研究表明，抗彎強度系數是眾多力學參數中最適合于表達巖溶洞穴在埋藏負荷下
垮塌的受力狀態的巖石力學參數。抗彎強度公式R = ^r結合成巖固結程度和地下流體支
2bhh
撐等地質條件，推導出方形截面洞穴垮塌理論公式H^a=45xRx (γ) 2，可以簡化揭示巖溶洞穴在埋藏負荷下垮塌的主要控制因素及其相互之間的定量關系。這些工作為定量預測 巖溶洞穴儲層埋藏保存程度提供了新的思路。推導過程如下如果采用國際標準單元，F為載荷，L為跨距，b為寬度，h為厚度，則F的計量單位為牛頓；R的計量單位為帕斯卡(牛頓/米2) ；g的單位為牛頓/千 克；L、b、h的單位為米；P的單位為kg/m3。
3FL由于P巖 2500kg t/m3, P水 1000kg/m3，巖石抗彎強度系數為R = ,則
2bhhF=Ap XgXV =ApXg XHXbXL地下水承擔了部分埋藏載荷，因此Δ ρ = ρ巖-ρ水。
權利要求1.一種巖溶洞穴儲層埋藏保存程度的預測裝置，其特征在于，所述裝置包括關系建立單元，用于根據不同洞穴的截面形狀系數以及圍巖抗彎強度系數建立對應不 同洞穴的埋藏保存深度與，洞穴頂板厚度和洞穴截面尺度的比值之間的洞穴垮塌初始深度 數學關系H = 45XkXRX (h/L)2，其中，k為洞穴截面形狀系數，R為圍巖抗彎強度系數，H 為埋藏保存極限深度或初始垮塌深度，h為洞穴頂板厚度，L為洞穴截面尺度；圖版建立單元，用于根據所述關系建立單元建立的對應不同洞穴的洞穴垮塌初始深度 數學關系，建立對應不同洞穴的洞穴垮塌保存深度圖版；預測單元，用于根據所述圖版建立單元建立的對應不同洞穴的洞穴垮塌保存深度圖版 以及實測的洞穴頂板厚度、洞穴截面尺度，預測所述洞穴的儲層埋藏保存程度。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括修正單元，用于根據不同洞穴的圍巖外來應力修正所述關系建立單元建立的洞穴垮塌 初始深度數學關系，以便所述圖版建立單元根據修改后的洞穴垮塌初始深度數學關系，建 立對應不同洞穴的洞穴垮塌保存深度圖版。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述修正單元包括外來應力獲取模塊，用于獲取圍巖外來應力，所述圍巖外來應力包括側向擠壓應力或 拉張應力；計算模塊，用于根據抗壓強度與抗彎強度之間的比例關系，計算所述外來應力獲取模 塊獲取的圍巖外來應力下的抗彎強度系數；修正模塊，用于根據所述計算模塊計算獲得的所述圍巖外來應力下的抗彎強度系數， 修正所述洞穴垮塌初始深度數學關系。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述外來應力獲取模塊具體用于獲取側 向擠壓應力或拉張應力。
5.根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述預測單元包括實測資料點獲取模塊，用于獲取未鉆井區洞穴或已垮塌區洞穴的洞穴頂板厚度以及洞 穴截面尺度；投點模塊，用于根據所述實測資料點獲取模塊獲取的所述未鉆井區洞穴的洞穴頂板厚 度以及洞穴截面尺度的比值，以及對應所述未鉆井區洞穴的洞穴垮塌保存深度圖版，采用 投點法預測所述未鉆井區洞穴是否保存或垮塌。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述預測單元還包括引線模塊，用于根據所述實測資料點獲取模塊獲取的所述已垮塌洞穴的洞穴頂板厚度 與洞穴截面尺度的比值，以及對應所述已垮塌洞穴的洞穴垮塌保存深度圖版，采用引線法 預測所述已垮塌洞穴的初始垮塌深度。
專利摘要本實用新型提供一種巖溶洞穴儲層埋藏保存程度的預測裝置，所述裝置包括關系建立單元，用于根據不同洞穴的截面形狀系數以及圍巖抗彎強度系數建立對應不同洞穴的埋藏保存深度與，洞穴頂板厚度和洞穴截面尺度的比值之間的洞穴垮塌初始深度數學關系H＝45×k×R×(h/L)2；圖版建立單元，用于根據所述對應不同洞穴的洞穴垮塌初始深度數學關系建立對應不同洞穴的洞穴垮塌保存深度圖版；預測單元，用于根據所述對應不同洞穴的洞穴垮塌保存深度圖版以及實測的洞穴頂板厚度、洞穴截面尺度預測所述洞穴的儲層埋藏保存程度。本實用新型的裝置為碳酸鹽巖巖溶縫洞型儲層的預測評價提供了新的、定量的、有效的技術手段。
文檔編號E21B49/00GK201915952SQ20102025940
公開日2011年8月3日 申請日期2010年7月7日 優先權日2010年7月7日
發明者佘敏, 壽建峰, 常少英, 沈安江, 莫妮亞, 鄭興平 申請人:中國石油天然氣股份有限公司