一種相容性巖石物理建模方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種相容性巖石物理建模方法，屬于油汽地球物理領(lǐng)域。所述方法基于全部測井曲線約束同步反演各類模型參數(shù)；以巖石物理模型為基礎(chǔ)，以測井縱波速度或橫波速度和密度為約束條件，以常規(guī)測井計算得到的泥質(zhì)含量、孔隙度和含水飽和度為初始模型，反演泥質(zhì)含量、孔隙度和含水飽和度，最后在反演的泥質(zhì)含量、孔隙度和含水飽和度基礎(chǔ)上再進行巖石物理建模；所述各類模型參數(shù)包括孔隙度、泥質(zhì)含量和含水飽和度。本發(fā)明有利于提高井震相關(guān)性，有利于提高巖性及流體預(yù)測精度，有利于分析縱橫波速度與地震波頻散及能量衰減關(guān)系，同時有助于儲層孔隙度、飽和度及泥質(zhì)含量計算過程中的不確定性參數(shù)的確定。
【專利說明】一種相容性巖石物理建模方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于油氣地球物理領(lǐng)域，具體涉及一種相容性巖石物理建模方法。

【背景技術(shù)】
[0002]巖石物理模型是利用地震數(shù)據(jù)提取巖性、孔隙度和流體成分等參數(shù)的基礎(chǔ)，是研究地震響應(yīng)特征與巖石彈性參數(shù)、速度、密度和流體關(guān)系的基礎(chǔ)。
[0003]巖石物理研究的主要目的是用來弄清楚巖性、孔隙度、孔隙壓力、流體類型、飽和度、各向異性、溫度和頻率等對縱、橫波速度和地震波衰減的影響?，F(xiàn)在人們對地震波速度與此類重要儲層參數(shù)之間的關(guān)系已經(jīng)有了很好的認(rèn)識。J0hnSt0n&T0kS0Z(1981)，Nur&Wang (1988), ffang&Nur (1992)等實驗研究揭示各種不同因素對速度的影響。Tao&King(1993)和Tao等(1995)利用Cheng&Toksoz (1979)提出的迭代技術(shù)的散射介質(zhì)方法預(yù)測巖石的孔隙度和孔隙縱橫比頻譜。King(1988)應(yīng)用散射理論揭示實驗室中冰凍的松散沉積巖在永久凍結(jié)帶條件下超聲波P波和S波速度。Xu&ffhite(1995)聯(lián)合有效介質(zhì)理論和Gassmann理論,計算含頻散的砂巖粘土混合模型的P波和S波速度。Wang (2001)總結(jié)了巖石物理基本原理。Pham等(2002)基于三相模型(砂巖顆粒，粘土顆粒和流體)測定粘土相砂巖介質(zhì)的速度和衰減值。Gei&Carc1ne(2003)用相似的模型獲取了氣水合物方面沉積物的地震波速度和衰減的表達式。Anders (2011)提出新的巖石物理模型，將溫度作為模型參數(shù)。Ranjana(2011)提出一種基于Wshelbys入射模型和DEM理論的模型。Amrita(2011)運用毛細(xì)管壓力理論，建立更有效的描述非均值巖石和流體入侵模型。
[0004]同時巖石物理在地震解釋中的應(yīng)用非常普及。曾忠玉(2011)利用流體置換的Xu-White模型計算橫波速度，充分利用井的縱波時差、地層密度、泥質(zhì)含量、孔隙度、含水飽和度等常規(guī)測井資料以及巖石骨架和流體的各種彈性參數(shù)構(gòu)建流體置換的Xu-White模型，用以計算橫波時差。王賢(2011)將測井環(huán)境校正、井震標(biāo)定等技術(shù)應(yīng)用于巖石物理建模，并對建模計算橫波速度進行了質(zhì)量控制。郭棟(2007)基于Gassman方程和Xu-White、Kuster-Toksoz等巖石物理模型估算橫波速度。并用測井約束反演與疊前波形反演對估算的橫波速度進行修正，最終得到符合實際地震波性質(zhì)的橫波速度計算方法。李敬功(2007)、黃偉傳(2007)、王玉梅(2006)、謝月芳(2012)等均利用不同的巖石物理模型對橫波進行估笪
[0005]在巖石物理分析中，在建模算法與巖石物理模型應(yīng)用之外，在巖石物理建模中用到的測井曲線(飽和度、泥質(zhì)含量(礦物含量)、孔隙度)也至關(guān)重要。劉之的(2010)提出了變m值法計算火山巖含油飽和度。何俊平(2009)通過電阻率測井原理計算飽和度。曾珍(2007)對P0R程序與SANDA程序計算孔隙度與泥質(zhì)含量進行了對比研究，張德梅(2011)引入了對儲層細(xì)粒分子敏感的中子-密度孔隙度差值，建立了不同測井曲線綜合求取泥質(zhì)含量的算法。張雅晨(2012)在準(zhǔn)確識別巖性的基礎(chǔ)上，將多元回歸方法應(yīng)用于孔隙度計算中。范銘濤(2005)利用巖心分析數(shù)據(jù)和測井信息，采用Bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算儲層孔隙度。張娟(2012)提出根據(jù)不同的地質(zhì)特征來選擇不同的計算模型，進而計算孔隙度。
[0006]以上所有研究都著力于改進算法，尋求得到更為可靠的某種特定儲層參數(shù)，如飽和度、泥質(zhì)含量(礦物含量)、孔隙度、聲波速度等，但他們之間的關(guān)系則未予關(guān)注。
[0007]在檢索到的的國內(nèi)外文獻中，不同專業(yè)領(lǐng)域各自致力于某一算法精度的提高，測井技術(shù)人員在對不同儲層情況下孔隙度、飽和度及泥質(zhì)含量的計算進行了改進，精度得到很大提高。地震技術(shù)人員對巖石物理建模中不同假設(shè)條件，不同儲層情況下的算法進行了深入研究，并對巖石物理技術(shù)在儲層預(yù)測的應(yīng)用進行了廣泛研究，取得了很大進展。
[0008]但是，在測井解釋時，泥質(zhì)含量是由伽瑪曲線計算得到，飽和度是由電阻率曲線計算得到，孔隙度由密度、中子等曲線計算得到。這些參數(shù)之間及其與計算的地震速度、密度的巖石物理模型之間的關(guān)系，則沒有統(tǒng)一考慮，這就導(dǎo)致在巖石物理模擬中無論如何改變各組分彈性參數(shù)，不能保證模型計算結(jié)果與所有實測曲線能夠吻合。由于對于一個巖石樣本而言，其內(nèi)在系統(tǒng)應(yīng)該是相容的，存在互相能夠一致的屬性，即孔隙度、飽和度、泥質(zhì)含量、縱橫波速度以及密度等應(yīng)該存在內(nèi)在統(tǒng)一性，只有內(nèi)在屬性一致儲層物性數(shù)據(jù)才是精確的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種相容性巖石物理建模方法，實現(xiàn)巖石樣本各類屬性(孔隙度、流體飽和度、泥質(zhì)含量、縱橫波速度以及密度等)滿足計算結(jié)果與所有實測曲線吻合為前提的相容性巖石物理建模。
[0010]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0011]一種相容性巖石物理建模方法，所述方法基于全部測井曲線約束同步反演各類模型參數(shù)；以巖石物理模型為基礎(chǔ)，以測井縱波速度或橫波速度和密度為約束條件，以常規(guī)測井計算得到的泥質(zhì)含量、孔隙度和含水飽和度為初始模型，反演泥質(zhì)含量、孔隙度和含水飽和度，最后在反演的泥質(zhì)含量、孔隙度和含水飽和度基礎(chǔ)上再進行巖石物理建模；
[0012]所述各類模型參數(shù)包括孔隙度、泥質(zhì)含量和含水飽和度。
[0013]所述方法包括以下步驟:
[0014](1)根據(jù)孔隙度、泥質(zhì)含量和含水飽和度計算得到計算密度；
[0015](2)將實測密度與計算密度進行比較，如果一致，則轉(zhuǎn)入步驟(3)，如果不一致，則優(yōu)化孔隙度和含水飽和度，然后返回步驟(1);
[0016](3)計算縱波和橫波速度得到計算速度(通常測井?dāng)?shù)據(jù)中沒有橫波速度，所以只計算縱波速度，如果有橫波速度，則縱、橫波速度均計算)；
[0017](4)將實測速度與計算速度進行比較，如果一致，則確定了巖石物理模型參數(shù)，轉(zhuǎn)入步驟(6)，如果不一致，則轉(zhuǎn)入步驟(5)；
[0018](5)判斷是否達到邊界條件，如果否，則優(yōu)化泥質(zhì)含量，然后返回步驟(1)，如果是，則優(yōu)化孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)(在步驟3中計算速度時要用到孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù))，然后返回步驟
(3)；
[0019](6)輸出最終的速度、密度以及儲層泥質(zhì)含量、孔隙度、含水飽和度和孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)。
[0020]所述步驟(2)中優(yōu)化孔隙度和含水飽和度是這樣實現(xiàn)的:將實測密度與計算密度進行比較，如果計算密度大于實測密度，則增加孔隙度，同時減小含水飽和度；如果計算密度小于實測密度，則減小孔隙度，同時增加含水飽和度。
[0021]所述步驟(5)中的邊界條件是指實際地質(zhì)情況下泥質(zhì)含量在0-1之間。
[0022]所述步驟(5)中優(yōu)化泥質(zhì)含量是這樣實現(xiàn)的:將實測速度與計算速度進行比較，如果計算速度小于實測速度，則按步長增加泥質(zhì)含量；如果計算速度大于實測速度，則按步長減小泥質(zhì)含量。
[0023]具體實施時，可以將初始步長設(shè)計為1%，如果第一次增加泥質(zhì)含量后，計算速度大于實測速度則將步長縮減一半，如果第一次增加泥質(zhì)含量后計算速度小于實測速度則將步長增加一倍，如此循環(huán)直到計算速度達到要求精度。
[0024]所述步驟(5)中的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)是指孔隙寬長比，所述優(yōu)化孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)是這樣實現(xiàn)的:將實測速度與計算速度進行比較，如果計算速度小于實測速度，則按步長增加孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)，如果計算速度大于實測速度，則按步長減小孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0026]利用相容性巖石物理反演得到的泥質(zhì)含量、孔隙度、含水飽和度，與計算或?qū)崪y的縱橫波速度及密度互相關(guān)聯(lián)，反應(yīng)了巖石內(nèi)部各屬性的統(tǒng)一性，說明該方法計算得到的儲層物性參數(shù)更可靠。有利于提高井震相關(guān)性；有利于提高巖性及流體預(yù)測精度；有利于分析縱橫波速度與地震波頻散及能量衰減關(guān)系。同時有助于儲層孔隙度、飽和度及泥質(zhì)含量計算過程中的不確定性參數(shù)的確定。
[0027]該技術(shù)將測井技術(shù)與地震技術(shù)結(jié)合在一起，在豐谷地區(qū)砂泥巖儲層預(yù)測中取得了較好效果，提高了豐谷地區(qū)現(xiàn)有幾口井的井震標(biāo)定相關(guān)系數(shù)，將反演得到的儲層泥質(zhì)含量、孔隙度及飽和度數(shù)據(jù)應(yīng)用于后續(xù)的頻變AV0分析中，提高了頻變AV0預(yù)測流體的精確度。同時提高了全區(qū)須四段儲層預(yù)測精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明相容性巖石物理建模方法的步驟框圖。
[0029]圖2是常規(guī)巖石物理模型計算結(jié)果(實測曲線無法與模型計算曲線吻合)。
[0030]圖3是利用本發(fā)明方法的計算結(jié)果(實測曲線與模型計算曲線吻合)。
[0031]圖4是本發(fā)明方法與常規(guī)方法計算測井曲線與疊后地震標(biāo)定對比圖。
[0032]圖5是本發(fā)明方法與常規(guī)方法計算測井曲線與疊前地震標(biāo)定對比圖。

【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述:
[0034]本發(fā)明相容性巖石物理建模的理論基礎(chǔ)是，就一個巖石樣本而言，其內(nèi)在系統(tǒng)應(yīng)該是相容的，存在互相能夠一致的屬性，即孔隙度、流體飽和度、泥質(zhì)含量、縱橫波速度以及密度等應(yīng)該存在內(nèi)在統(tǒng)一性。目前相容性巖石物理算法主要應(yīng)用于砂泥巖儲層，在砂泥巖儲層中，泥質(zhì)含量是一個重要的屬性，而其它巖性樣品，可以用不同硬度的礦物組分表示。
[0035]本發(fā)明相容性巖石物理建模是一種基于全部測井曲線約束同步反演各類模型參數(shù)方法。如圖1所示，本發(fā)明以巖石物理模型(通過巖石物理建模方法得到模型)為基礎(chǔ)，測井縱波速度(如有橫波速度則包括橫波速度)和密度為約束條件，常規(guī)測井計算得到的泥質(zhì)含量、孔隙度和飽和度為初始模型(通過高斯算法或者徐懷特等算法(算法可以根據(jù)儲層特征及初次建模計算與實測數(shù)據(jù)最接近的方法來確定)，輸入泥質(zhì)含量、孔隙度、含水飽和度、孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以得到初始模型)，反演泥質(zhì)含量、孔隙度和飽和度。在反演過程中，首先以測井中最可靠、巖石物理模型計算中相對最精確的參數(shù)(巖石物理計算過程中，密度與計算所選方法無關(guān)，所有計算方法得出的密度曲線均一致，也就是說密度計算不受計算方法干擾，因此對于所有實例，均以密度曲線作為第一判斷條件)(如密度曲線)作為第一判斷條件，將可靠性相對較差的參數(shù)(如孔隙度、含水飽和度)作為第一階段需要調(diào)整的參數(shù)；當(dāng)密度計算曲線與實測曲線吻合時，再進入聲波速度判斷，將實測速度曲線與巖石物理模擬計算速度(密度計算與速度計算方法如下:通過理論泥巖、砂巖、地層水、氣或油的密度、體積模量及固體的剪切模量，利用gassmann方程或者近似方程計算礦物和流體混合后的巖石體積模量、剪切模量，進而計算混合后的巖石縱橫波速度、密度。(此處涉及公式較多，且需要根據(jù)不同情況選用不同公式，均屬于常規(guī)公式，故未羅列)對比，不一致時調(diào)整泥質(zhì)含量，如此迭代。如果調(diào)整變量到達邊界條件仍不滿足速度一致，則加入孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)(在巖石物理模型計算中加入孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù))。在反演的泥質(zhì)含量、孔隙度和飽和度基礎(chǔ)上再進行巖石物理建模，實現(xiàn)流體替換和橫波預(yù)測(若無橫波測井)(流體替換和橫波預(yù)測屬于常規(guī)應(yīng)用，是本發(fā)明方法的后續(xù)應(yīng)用)。利用該巖石物理模型計算得到的縱波速度(橫波速度)及密度與實測結(jié)果吻合。
[0036]圖2是常規(guī)巖石物理模型計算結(jié)果，可以看出實測曲線與模型計算曲線有差異，圖3是利用本發(fā)明方法的計算結(jié)果，可以看出實測曲線無法與模型計算曲線吻合。從圖4可以看出，相比常規(guī)方法，利用本發(fā)明相容性巖石物理模型計算得到測井?dāng)?shù)據(jù)與地震數(shù)據(jù)相關(guān)性較高。從圖5可以看出，相比常規(guī)方法，利用本發(fā)明相容性巖石物理模型計算得到測井?dāng)?shù)據(jù)與地震數(shù)據(jù)相關(guān)性較高。
[0037]利用本發(fā)明反演得到的泥質(zhì)含量、孔隙度、飽和度參數(shù)與計算或?qū)崪y的縱橫波速度及密度互相關(guān)聯(lián)，反應(yīng)了巖石內(nèi)部各屬性的統(tǒng)一性。有利于提高井震相關(guān)性；有利于提高巖性及流體預(yù)測精度；有利于分析縱橫波速度與地震波頻散及能量衰減關(guān)系。同時有助于減少儲層孔隙度、飽和度及泥質(zhì)含量計算過程中的不確定性。
[0038]本發(fā)明的重點是，通過對測井原理分析，對測量得到測井曲線(密度、速度)的可靠性進行了排序(測量密度的儀器可靠性較高，其次是速度)，其次將利用測井曲線計算得到的孔隙度、飽和度、泥質(zhì)含量的可靠性(可靠性排序:泥質(zhì)含量、孔隙度、飽和度；原因如下:泥質(zhì)含量是根據(jù)伽馬曲線計算得來，伽馬曲線測量非常準(zhǔn)確；孔隙度是根據(jù)密度或者聲波計算得來，可靠性次之；飽和度是根據(jù)孔隙度計算得來，因此可靠性低于飽和度)進行排序，通過巖石物理模擬，反演出新的孔隙度、飽和度與泥質(zhì)含量數(shù)據(jù)。本發(fā)明以巖石內(nèi)部各屬性應(yīng)該自相關(guān)為基礎(chǔ)。計算過程中將測井?dāng)?shù)據(jù)與地震數(shù)據(jù)相結(jié)合。
[0039]本發(fā)明方法不僅可以得到較為可靠的橫波速度，同時可以得到可靠的儲層物性特征，并有助于儲層孔隙度、飽和度及泥質(zhì)含量計算過程中的不確定性參數(shù)選取。
[0040]本發(fā)明是以目前多種改進方法計算得到的泥質(zhì)含量、飽和度以及孔隙度為基礎(chǔ)，以密度和聲波速度為約束，反演得到與聲波、密度，以及儲層泥質(zhì)含量、飽和度、孔隙度自相關(guān)的改進后的儲層泥質(zhì)含量、飽和度、孔隙度曲線。
[0041]利用相容性巖石物理模型反演得到的泥質(zhì)含量、孔隙度、飽和度參數(shù)與計算或?qū)崪y的縱橫波速度及密度互相關(guān)聯(lián)，反應(yīng)了巖石內(nèi)部各屬性的統(tǒng)一性。有利于提高井震相關(guān)性；有利于提高巖性及流體預(yù)測精度；有利于分析縱橫波速度與地震波頻散及能量衰減關(guān)系。同時有助于減少儲層孔隙度、飽和度及泥質(zhì)含量計算過程中的不確定性。
[0042]上述技術(shù)方案只是本發(fā)明的一種實施方式，對于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本發(fā)明公開了應(yīng)用方法和原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類型的改進或變形，而不僅限于本發(fā)明上述【具體實施方式】所描述的方法，因此前面描述的方式只是優(yōu)選的，而并不具有限制性的意義。
【權(quán)利要求】
1.一種相容性巖石物理建模方法，其特征在于:所述方法基于全部測井曲線約束同步反演各類模型參數(shù)；以巖石物理模型為基礎(chǔ)，以測井縱波速度或橫波速度和密度為約束條件，以常規(guī)測井計算得到的泥質(zhì)含量、孔隙度和含水飽和度為初始模型，反演泥質(zhì)含量、孔隙度和含水飽和度，最后在反演的泥質(zhì)含量、孔隙度和含水飽和度基礎(chǔ)上再進行巖石物理建模； 所述各類模型參數(shù)包括孔隙度、泥質(zhì)含量和含水飽和度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相容性巖石物理建模方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: (1)根據(jù)孔隙度、泥質(zhì)含量和含水飽和度計算得到計算密度； (2)將實測密度與計算密度進行比較，如果一致，則轉(zhuǎn)入步驟(3)，如果不一致，則優(yōu)化孔隙度和含水飽和度，然后返回步驟(I); (3)計算縱波和橫波速度得到計算速度； (4)將實測速度與計算速度進行比較，如果一致，則轉(zhuǎn)入步驟￠)，如果不一致，則轉(zhuǎn)入步驟(5)； (5)判斷是否達到邊界條件，如果否，則優(yōu)化泥質(zhì)含量，然后返回步驟(I)，如果是，則優(yōu)化孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)，然后返回步驟(3)； (6)輸出最終的速度、密度以及儲層泥質(zhì)含量、孔隙度、含水飽和度和孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的相容性巖石物理建模方法，其特征在于:所述步驟(2)中優(yōu)化孔隙度和含水飽和度是這樣實現(xiàn)的:將實測密度與計算密度進行比較，如果計算密度大于實測密度，則增加孔隙度，同時減小含水飽和度；如果計算密度小于實測密度，則減小孔隙度，同時增加含水飽和度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的相容性巖石物理建模方法，其特征在于:所述步驟(5)中的邊界條件是指實際地質(zhì)情況下泥質(zhì)含量在0-1之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的相容性巖石物理建模方法，其特征在于:所述步驟(5)中優(yōu)化泥質(zhì)含量是這樣實現(xiàn)的:將實測速度與計算速度進行比較，如果計算速度小于實測速度，則按步長增加泥質(zhì)含量；如果計算速度大于實測速度，則按步長減小泥質(zhì)含量。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的相容性巖石物理建模方法，其特征在于:所述步驟(5)中的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)是指孔隙寬長比，所述優(yōu)化孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)是這樣實現(xiàn)的:將實測速度與計算速度進行比較，如果計算速度小于實測速度，則按步長增加孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)，如果計算速度大于實測速度，則按步長減小孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)。
【文檔編號】G01V1/40GK104252007SQ201310258125
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月26日
【發(fā)明者】魏修成, 劉春園, 陳冬, 陳天勝, 劉炯, 季玉新, 劉韜 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院