1.一种基于岩石压缩系数计算碳酸盐岩地层孔隙压力的方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:获取待预测碳酸盐岩地层的岩石样品,测试岩石常压孔隙度φ和孔隙体积;
S2:根据岩石样品常压孔隙度,优选一系列样品,采用PoroPDP-200型覆压孔隙度渗透率测量仪测试岩石地层压实系数,得到不同有效应力下一系列碳酸盐岩样品的岩石地层压实系数Cpc和孔隙体积离散值;
S3:根据各个碳酸盐岩岩样孔隙体积与有效应力的离散测试值,对各个样品孔隙体积和有效应力σm的非线性乘幂关系进行拟合;
根据对岩样孔隙度、有效应力和岩石地层压实系数进行拟合,得到如下公式:Cpc=f(φ,σm)
式中,Cpc为地层压实系数,σm为有效应力,φ为孔隙度;
S4:根据S3中的拟合公式和Biot-Willis有效应力定理联立方程组,求解得到物理模拟不同围压、孔隙压力下的岩石孔隙度φ、有效应力σm和地层压实系数Cpc;
S5:对所有碳酸盐岩石样品进行全岩X衍射测试,得到组成岩石样品的各矿物体积百分数fi;
S6:根据组成岩石样品的各矿物体积百分数fi,采用Voigt-Reuss-Hill平均模量模型,计算待预测碳酸盐岩地层的岩石基质压缩系数Cs;
S7:采用Wood模型和Patch模型计算岩石样品的孔隙流体压缩系数Cf;
S8:根据岩石样品的岩石基质压缩系数Cs、孔隙流体压缩系数Cf和岩石地层压实系数Cpc,计算获得待预测碳酸盐岩地层的孔隙压力p。
2.如权利要求1所述的一种基于岩石压缩系数计算碳酸盐岩地层孔隙压力的方法,其特征在于:所述步骤S1中,采用氦气法测试岩石样品孔隙度、孔隙体积。
3.如权利要求1所述的一种基于岩石压缩系数计算碳酸盐岩地层孔隙压力的方法,其特征在于:所述步骤S3中,先将每个岩样有效应力测试范围进行扩展,然后通过实测和扩展模拟数据拟合得到岩样孔隙体积、有效应力和岩石地层压实系数的三维曲面关系式,并由拟合曲面关系式与实验测试点和扩展数据点的误差平方和决定系数验证该三维曲面关系式的吻合效果。
4.如权利要求1所述的一种基于岩石压缩系数计算碳酸盐岩地层孔隙压力的方法,其特征在于:所述步骤S3中,将孔隙体积转换为孔隙度,其中用到的公式为:φ=Vp/V
式中,Vp为孔隙体积;V为岩石总体积,为实验前岩石基础数据,为先验值。
5.如权利要求1所述的一种基于岩石压缩系数计算碳酸盐岩地层孔隙压力的方法,其特征在于:所述步骤S3中,根据对岩样孔隙度、有效应力和岩石地层压实系数进行拟合,采用的拟合方式为非线性最小二乘法。
6.如权利要求1所述的一种基于岩石压缩系数计算碳酸盐岩地层孔隙压力的方法,其特征在于:所述步骤S4中,联立得到的方程组为:式中,σv为围压,为物理模拟实验给定先验值;p′为孔隙压力,为物理模拟实验给定先验值;α为有效应力系数;Cs为岩石基质压缩系数。
7.如权利要求6所述的一种基于岩石压缩系数计算碳酸盐岩地层孔隙压力的方法,其特征在于,所述步骤S4中方程组的求解步骤如下:S4-1:由S3中公式整理得到非线性方程组;所述未知数包括:地层压实系数、有效应力和孔隙度;
S4-2:通过粒子群算法搜索一个接近于解的初值;
S4-3:根据初值,采用非线性约束优化方法得到地层压实系数、有效应力和孔隙度的准确解。
8.如权利要求1所述的一种基于岩石压缩系数计算碳酸盐岩地层孔隙压力的方法,其特征在于:所述步骤S6中,采用Voigt-Reuss-Hill平均模量模型,计算岩石样品的岩石基质压缩系数Cs的计算公式如下:上式中,Ci为岩石样品中N种矿物成分等效模量,i为大于等于1的整数。
9.如权利要求1所述的一种基于岩石压缩系数计算碳酸盐岩地层孔隙压力的方法,其特征在于:所述步骤S7中,计算孔隙流体压缩系数Cf的计算公式如下所示:上式中,Cif为岩石样品中n种混合物流体成分体积模量,为先验值;xi为岩石样品中n种混合物流体各部分百分含量,为物理模拟实验给定值,i为大于等于1的整数。
10.如权利要求1所述的一种基于岩石压缩系数计算碳酸盐岩地层孔隙压力的方法,其特征在于:所述步骤S8中,根据岩石样品的岩石基质压缩系数Cs、孔隙流体压缩系数Cf和岩石地层压实系数Cpc,计算获得待预测碳酸盐岩地层的孔隙压力p的具体方法为:首先根据Cs、Cf、Cpc和φ计算获得复合压缩系数组合项Q,计算公式如下所示:然后,根据下述公式计算获得孔隙压力p:
公式中,φ为岩石孔隙度,为平均主应力,为先验值。