一種隨壓力變化的孔隙介質橫波速度預測方法
【專利摘要】一種隨壓力變化的孔隙介質橫波速度預測方法，對測量配位數(shù)進行擬合并且加權，得到配位數(shù)Cp，將配位數(shù)Cp代入考慮壓力變化的Digby公式得到Kdry，將配位數(shù)Cp代入考慮壓力變化的Mindlin公式中得到μdry，將Kdry與μdry代入Gassmann方程的變形公式中計算預測縱波速度由此得到加權系數(shù)W；將加權系數(shù)W代入公式（2），得到配位數(shù)Cp，得到Cp之后，把Cp值代入公式（8）中得到干巖石的切變模量μdry，進而將μdry代入Gassmann方程的變形公式中計算得到預測橫波速度依據(jù)隨壓力變化的橫波速度可以建立包括四維AVO模型及彈性阻抗模型等，進而預測開發(fā)階段儲層壓力變化的油氣藏屬性；這種預測得到的隨壓力變化的橫波速度更加符合實際儲層變化情況。
【專利說明】一種隨壓力變化的孔隙介質橫波速度預測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于地震勘探中巖石物理領域，具體涉及一種隨壓力變化的橫波速度預測方法。
【背景技術】
[0002]通過AVO分析，地球物理學家可以更好地評估油氣藏巖石屬性，包括孔隙度、密度、巖性與流體屬性，而橫波速度是建立AVO模型、轉換波分析過程中的一個不可缺少的彈性參數(shù)。多數(shù)情況下研究工區(qū)是沒有橫波速度測井資料的；人們通常用縱橫波速度比為常數(shù)來代替橫波速度，但是對于不同的介質縱橫波速度比應該是不同的，這樣的假設不合理。因此很多的地球物理學者都在研究橫波速度的預測方法。有經(jīng)驗公式，也有基于巖石物理理論的。
[0003]Pickett于1963年給出了灰?guī)r的縱橫波關系Vs=Vp/l.9，對于白云巖他則給出了 Vs=Vp/l.8。Castagna等人于1993年將這個公式進行了修改，灰?guī)r為Vs=-0.055Vp2+l.017Vp-l.031，而白云巖則為Vs=0.583Vp-0.078，他同時還提出了碎屑巖的縱橫波速度關系式為Vs=0.804Vp-0.856。
[0004]比較著名的經(jīng)驗公式包括Castagna等人在1985年提出的著名的泥巖線為Vs=0.862Vp-l.172。Gardner于1974年給出了不同的巖性之間的速度與密度的關系，其中它的平均變換式為P =0.23V°_25，這個平均變換式是對所有巖性的速度與密度關系的最佳擬合，它適合于所有巖性，不僅僅適用用某種巖性。而Castagna于1993年又對Gardner的
公式進行了擴充，得到了不同巖性的速度與密度之間的關系:對于砂巖有P = MwO2'對于頁巖有Z7 = ^K2b5，對于石灰?guī)r有P = a243C225，對于白云巖有P = 0.226V；243，
對硬石膏則是廣= (U)fK)C'。Wyllie等人在1958年和1963年陸續(xù)提出了充滿鹽水的孔`隙介質的孔隙度與速度之間的經(jīng)驗關系:l/V=(l-(j5)/VM+(j5/Vfl，其中V為巖石的整體速度，Vma為巖石骨架的速度，Vfl為孔隙流體的速度，Φ為孔隙度。這個公式還通常可以寫成層間旅行時的表達式:Λ?=(1_Φ) Λ--+Φ Atfl，其中At代表整個巖層的旅行時，Atma為骨架的旅行時，而Atfl為孔隙流體的旅行時，而Wyllie的這個時間平均公式還包括許多假設和限制，如:這個方程要用于孔隙流體是鹽水的情形，用于深度小于2700米的巖石，而且這個巖石的膠結程度和固結程度要很好，并且孔隙度為中等。當某些測井曲線缺失的時候，或者地震振幅異常都可以應用這些期限進行質量監(jiān)控，但是這些公式對于巖性的依賴很強，而且依賴于局部條件，而Mavko等人多次在他們的書中提到:“這些關系公式都是經(jīng)驗公式，因而嚴格來說它們只能用在當時研究的巖石上”，因此這些經(jīng)驗公式不具有普遍性。
[0005]隨著巖石物理理論的完善，基于巖石物理理論的橫波速度預測方法逐漸成為研究的主流。如 Greenberg 和 Castagna 于 1992 年利用 Biot-Gassmann Theory (BGT)進行橫波速度的預測，也就是假設在縱橫波速度之間存在一個穩(wěn)固的關系同時假設固體巖石成分之間的混合定律是線性的。J0rstad等人于1999年根據(jù)基于內含物的有效介質理論進行
橫波速度的預測，并且得出結論，即使有效介質理論比回歸統(tǒng)計方法更加復雜，但是它仍然有優(yōu)勢因為它可以將泥巖的影響以及孔隙形狀的影響體現(xiàn)在公式中。許多地球物理學家都喜歡用Gassmann方程進程橫波速度的預測，這是因為Gassmann方程的大部分參數(shù)如顆粒的體變模量Kma與切變模量μ ma等都是很好獲得的，因此很多方法的給出無論是對于砂巖還是對碳酸鹽都是基于Gassmann方程的。不過在Gassmann方程中干巖石的體變模量與切變模量是個很難解決的問題，因此很多的地球物理學家給出了干巖石體變模量與切變模量的計算方法，知道了干巖石的體變模量與切變模量，巖石的縱橫波速度就很好獲得。Xu和White將Kuster和Toks5z于1974年建立的理論與差分有效介質理論結合,進行巖石彈性模量的計算，具體表現(xiàn)為利用孔隙縱橫比來表征砂泥成分之間的關系。Nolen-Hoeksema與Wang Zhijing于1996年根據(jù)實驗室測得的干巖石的橫波速度,利用Gassmann方程計算出干巖石的彈性模量，進而用到流體飽和巖石的橫波速度預測中。在2006年的時候Lee提出的用固結參數(shù)聯(lián)系基質彈性模量與骨架彈性模量之間的關系，通過實測縱波速度與預測縱波速度的比較得出固結參數(shù)，然后利用固結參數(shù)計算橫波速度。2008年孫福利等人利用實際的數(shù)據(jù)對Lee的方法進行了驗證，并且提出了固結參數(shù)的取值范圍。
[0006]但是這些方法均未考慮到壓力對介質屬性的影響。比如在實際生產中，隨著油田開發(fā)的進行，無論是注水還是注氣，儲層壓力是會發(fā)生變化的。而在CCS(碳捕捉與封存)技術中，我們知道在CO2注入地下及C02-E0R的過程中，注入井點的壓力大而生產井點的壓力較小。隨著CO2的不斷注入，包括在CO2地質封存的不同階段(注入過程中、注入完畢和注入完成后相當長的時間內)，儲層內孔隙壓力會發(fā)生很大變化，會使得差異壓力發(fā)生變化，從而干巖石的體變模量和切變模量也發(fā)生了變化，那么縱橫波速度也會隨著發(fā)生變化。利用四維地震監(jiān)測CO2在地下封存的狀態(tài)過程中，無論是四維地震解釋還是四維AVO反演、彈性阻抗反演，都需要利用隨壓力變化的橫波速度才能進行。

【發(fā)明內容】
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[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種隨壓力變化的孔隙介質橫波速度預測的方法，利用采集的數(shù)據(jù)進行儲層橫波速度的預測，預測的橫波速度更加符合實際情況。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術方案:
[0009]本發(fā)明包括以下步驟:
[0010]I)采集數(shù)據(jù):采集巖石的孔隙度Φ，巖石的體積密度P，流體的體變模量Kf，實際縱波速度Vp_SUMd，巖石骨架的體變模量Kma，巖石骨架的切變模量μ ma，差異壓力P，測量配位數(shù)Cp’，巖石顆粒變形之前接觸區(qū)域的半徑a與巖石顆粒的半徑R ；
[0011]對測量配位數(shù)Cp’進行加權，得到配位數(shù)Cp的公式(2)，式中W為加權系數(shù):
[0012]Cp=W*Cp’(2)
[0013]2)利用配位數(shù)Cp以及Digby公式得到干巖石的體變模量Kty，利用配位數(shù)Cp以及Mindlin公式得到干巖石的切變模量μ ，然后根據(jù)得到的干巖石的體變模量Ktey、干巖石的切變模量μ dry以及Gassmann方程的變形公式，得到含有加權系數(shù)W的預測縱波速度Vpsm，根據(jù)預測的縱波速度等于測量的實際縱波速度Vpnreasural,得到加權系數(shù)W ；[0014]3)根據(jù)加權系數(shù)W以及Mindlin公式，得到干巖石的切變模量μ ，將干巖石的切變模量μ dry代入Gassmann方程的變形公式中得到預測橫波速度^
[0015]4)依據(jù)預測橫波速應K 建立四維AVO模型及彈性阻抗模型，預測開發(fā)階段儲層壓力變化的油氣藏屬性。
[0016]所述步驟I)中測量配位數(shù)Cp’是通過以下過程得到的:對C；與eH進行線性擬合得到測量配位數(shù)與孔隙度的關系，如公式(I)所示:
[0017]C； =11.759θ1_φ-12.748(I)。
[0018]所述步驟2)中加權系數(shù)W是通過以下過程得到的:
[0019]利用Gassmann方程的變形公式進行縱橫波速度的預測，公式(3)-(5)為Gassmann方程的變形公式:
【權利要求】
1.一種隨壓力變化的孔隙介質橫波速度預測方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)采集數(shù)據(jù):采集巖石的孔隙度Φ，巖石的體積密度P，流體的體變模量Kf，實際縱波速度Vp_SUMd，巖石骨架的體變模量Kma，巖石骨架的切變模量μ ma，差異壓力P，測量配位數(shù)cp’，巖石顆粒變形之前接觸區(qū)域的半徑a與巖石顆粒的半徑R ； 對測量配位數(shù)Cp’進行加權，得到配位數(shù)Cp的公式(2)，式中W為加權系數(shù): Cp=ff*C；(2) 2)利用配位數(shù)Cp以及Digby公式得到干巖石的體變模量Kty，利用配位數(shù)Cp以及Mindlin公式得到干巖石的切變模量μ dl7，然后根據(jù)得到的干巖石的體變模量Kdl7、干巖石的切變模量μ 以及Gassmann方程的變形公式，得到含有加權系數(shù)W的預測縱波速度，根據(jù)預測的縱波速度等于測量的實際縱波速度Vpnreasural,得到加權系數(shù)W ； 3)根據(jù)加權系數(shù)W以及Mindlin公式，得到干巖石的切變模量μ，將干巖石的切變模量μ dry代入Gassmann方程的變形公式中得到預測橫波速度K、; 4)依據(jù)預測橫波速度，建立四維AVO模型及彈性阻抗模型，預測開發(fā)階段儲層壓力變化的油氣藏屬性。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種隨壓力變化的孔隙介質橫波速度預測方法，其特征在于，所述步驟I)中測量配位數(shù)Cp’是通過以下過程得到的:對Cp’與e1—1*.進行線性擬合得到測量配位數(shù)與孔隙度的關系，如公式(I)所示: Cp' =11.759θ1_φ-12.748(I)。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種隨`壓力變化的孔隙介質橫波速度預測方法，其特征在于，所述步驟2)中加權系數(shù)W是通過以下過程得到的: 利用Gassmann方程的變形公式進行縱橫波速度的預測,公式(3)- (5)為Gassmann方程的變形公式:
(1-^)2
K / 4
K H--"Ui__μ η
1^drv 丁 / λ I V-> ^ sat
Φ , '-Φ3VJ^α?__π； Ilρ y sat= y dry⑷ V=Vrl = I— = 1-^z- 一 \丨 P ? PCS； 其中與分別為預測的縱波速度、橫波速度，Usat為孔隙介質的切變模量，Uty為干巖石的切變模量；Kdl7為干巖石的體變模量,Kma為巖石骨架的體變模量；Φ為巖石的孔隙度；Kf為流體的體變模量，P為巖石的體積密度； 將配位數(shù)Cp代入Digby公式中得到:舊(7) … 3kR(\-v)將配位數(shù)Cp代入Mindlin公式中得到:
4.根據(jù)權利要求1或3所述的一種隨壓力變化的孔隙介質橫波速度預測方法，其特征在于，所述Mindlin公式為:
5.根據(jù)權利要求4所述的一種隨壓力變化的孔隙介質橫波速度預測方法，其特征在于，所述Mindlin公式(9)中
6.根據(jù)權利要求1或3所述的一種隨壓力變化的孔隙介質橫波速度預測方法，其特征在于，所述Digby公式為 :
【文檔編號】G01V1/30GK103576196SQ201310521170
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月28日 優(yōu)先權日:2013年10月28日
【發(fā)明者】李琳, 馬勁風, 王香增, 高瑞民, 江紹靜, 黃春霞, 劉立 申請人:西北大學, 陜西延長石油(集團)有限責任公司研究院