本發(fā)明涉及油田開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及到一種建立基于改進(jìn)pride-lee模型的巖石物理新模型的方法。
背景技術(shù)：
過(guò)去的幾十年間，在研究與地震勘探學(xué)和天然地震學(xué)有關(guān)的巖石物理特性方面取得了巨大的進(jìn)步，在此期間，發(fā)展了很多的理論，同時(shí)進(jìn)行了很多實(shí)驗(yàn)，許多巖石物理理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果已經(jīng)在推進(jìn)地球科學(xué)和勘探技術(shù)方面起到了重要準(zhǔn)則的作用。
在勘探地震學(xué)中，地震波以旅行時(shí)間、反射波振幅及相位變化的形式帶來(lái)了地下巖石和流體的信息。在早期的勘探地震學(xué)中，地震數(shù)據(jù)主要用作構(gòu)造解釋，這些構(gòu)造可能含有油氣。隨著計(jì)算能力的提高和地震處理、解釋技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在對(duì)地震數(shù)據(jù)的分析一般是為了預(yù)測(cè)巖性、孔隙度、孔隙流體以及飽和度。因?yàn)閹r石物理學(xué)為地震數(shù)據(jù)與油藏特性和參數(shù)之間架起了橋梁，近年來(lái)它已在有關(guān)新技術(shù)的開發(fā)中發(fā)揮作用，諸如4d地震油藏監(jiān)測(cè)，地震巖性識(shí)別，以及“亮點(diǎn)”和反射系數(shù)隨人射角變化的分析等油氣直接檢測(cè)技術(shù)。
巖石物理是把油藏特性和參數(shù)與地震數(shù)據(jù)相連的橋梁，在許多試圖從地震數(shù)據(jù)中導(dǎo)出儲(chǔ)層巖石和流體特性及油藏參數(shù)的技術(shù)方法中，它起到一種基本準(zhǔn)則的作用。隨著越來(lái)越多的油氣田進(jìn)入成熟期以及許多方法技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)和發(fā)展，包括孔隙度和流體流的成圖，儲(chǔ)層壓力、溫度、飽和度變化的測(cè)定，甚至推斷含油氣的類型。在這樣一種發(fā)展過(guò)程中，巖石物理將是定量解釋地震數(shù)據(jù)的一項(xiàng)十分重要的技術(shù)手段。
如何準(zhǔn)確地構(gòu)建實(shí)用和準(zhǔn)確的巖石物理模型是儲(chǔ)層物性估計(jì)和橫波估計(jì)的巖石物理新模型構(gòu)建部分。以橫波估計(jì)為例，目前，在沒有橫波信息的情況下，估計(jì)橫波速度的方法主要有兩種，一是統(tǒng)計(jì)擬合法；二是理論公式法。但是這些方法往往具有一定的局限性。針對(duì)存在的局限性，很多學(xué)者基于巖石物理模型，進(jìn)行了橫波速度預(yù)測(cè)方法的綜合研究，greenberg等假設(shè) 縱橫波速度間有穩(wěn)健的關(guān)系，基于biot-gassmann理論預(yù)測(cè)橫波速度，xu等使用kuster-
然而，大多數(shù)基于巖石物理模型的橫波速度預(yù)測(cè)方法需要對(duì)孔隙形態(tài)進(jìn)行假設(shè)。但是，與砂巖有關(guān)的孔隙縱橫比并不是定值，通過(guò)實(shí)際電鏡觀察也會(huì)發(fā)現(xiàn)，很難用確定的縱橫比來(lái)描述孔隙的變化，這在一定程度上增加了橫波預(yù)測(cè)過(guò)程復(fù)雜性和不確定性。為此我們發(fā)明了一種新的建立基于改進(jìn)pride-lee模型的巖石物理新模型的方法，解決了以上技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種可以有效地提高儲(chǔ)層物性估計(jì)和橫波估計(jì)的精度和穩(wěn)定性以及實(shí)用性的建立基于改進(jìn)pride-lee模型的巖石物理新模型的方法。
本發(fā)明的目的可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：建立基于改進(jìn)pride-lee模型的巖石物理新模型的方法，該建立基于改進(jìn)pride-lee模型的巖石物理新模型的方法包括：步驟1，采集測(cè)井資料和巖石基質(zhì)參數(shù)；步驟2，采用voigt-reuss-hill平均構(gòu)建巖石基質(zhì)模量，利用wood公式計(jì)算構(gòu)建混合流體體積模量，利用改進(jìn)的pride-lee模型構(gòu)建干巖石骨架的模量；步驟3，應(yīng)用加斯曼方程，得到包涵流體巖石的彈性模量；步驟4，構(gòu)建基于改進(jìn)pride-lee模型的巖石物理新模型。
本發(fā)明的目的還可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：
在步驟1中，通過(guò)測(cè)井解釋，獲得密度、泥質(zhì)含量、孔隙度、含水飽和度曲線，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室獲得粘土、石英的彈性模量。
在步驟2中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室?guī)r芯測(cè)試或統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲得巖石礦物的組成部分，由voigt-reuss-hill平均，即對(duì)上下界限求取算術(shù)平均的方法來(lái)構(gòu)建巖石基質(zhì)模量。
在步驟2中，改進(jìn)的pride-lee模型將干巖石模量和巖石基質(zhì)模量聯(lián)系起 來(lái)，計(jì)算干巖石骨架的模量的公式為：
其中：
其中：kd、km分別為干巖石骨架和巖石基質(zhì)的體積模量，μd、μm分別為干巖石骨架和巖石基質(zhì)的剪切模量，
將式(3)稱為改進(jìn)的pride-lee模型，其中的φ和ξ被稱為擬固結(jié)指數(shù)。
在步驟3中，應(yīng)用加斯曼方程通過(guò)巖石基質(zhì)模量、混合流體體積模量、干巖石骨架的模量，得到包涵流體巖石的彈性模量。
在步驟4中，根據(jù)縱波速度vp_calculate的計(jì)算公式，計(jì)算飽和巖石的縱波速度需要用到飽和巖石體積模量、飽和巖石剪切模量和密度信息：
其中：ks為飽和巖石的體積模量，μs為飽和巖石的剪切模量，ρs為飽和巖石的密度，飽和巖石的密度信息由測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)獲得；
ks由低頻加斯曼方程獲得：
其中：kd為干巖石骨架的體積模量，km為巖石基質(zhì)的體積模量，kf為混合流體的體積模量，
飽和巖石的剪切模量μs與巖石骨架的剪切模量μd相同，即：
μs＝μd(7)
將上面的公式相結(jié)合，則得到：
式(8)即為基于改進(jìn)pride-lee模型的巖石物理新模型；
其中：vp_calculate為理論公式得到的縱波速度，kd為干巖石骨架的體積模量，km為巖石基質(zhì)的體積模量，kf為混合流體的體積模量，
本發(fā)明中的建立基于改進(jìn)pride-lee模型的巖石物理新模型的方法，構(gòu)建了可用于儲(chǔ)層物性估計(jì)和橫波估計(jì)的巖石物理新模型，對(duì)pride模型和lee模型(pride-lee模型)進(jìn)行改進(jìn)，提出擬固結(jié)指數(shù)的概念，將干巖石模量和巖石基質(zhì)模量聯(lián)系起來(lái)，改進(jìn)的pride-lee模型在沒有降低原始pride-lee模型準(zhǔn)確度的情況下簡(jiǎn)化了問題的復(fù)雜度。同時(shí)采用加斯曼方程建立起了飽和流體巖石彈性模量與干巖石模量、巖石基質(zhì)模量、混合流體模量之間的關(guān)系，進(jìn)而構(gòu)建了一種新的實(shí)用的巖石物理模型，用于進(jìn)一步的地球物理分析。該建立基于改進(jìn)pride-lee模型的巖石物理新模型的方法可用于儲(chǔ)層物性估計(jì)和橫波估計(jì)的巖石物理新模型構(gòu)建部分，是這兩種儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)的核心之一，該發(fā)明可以有效地提高儲(chǔ)層物性估計(jì)和橫波估計(jì)的精度和穩(wěn)定性以及實(shí)用性。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的建立基于改進(jìn)pride-lee模型的巖石物理新模型的方法的一具體實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出 較佳實(shí)施例，并配合附圖所示，作詳細(xì)說(shuō)明如下。
如圖1所示，圖1為本發(fā)明的建立基于改進(jìn)pride-lee模型的巖石物理新模型的方法的流程圖。
在步驟101，采集測(cè)井資料和巖石基質(zhì)參數(shù)。
首先通過(guò)測(cè)井解釋，獲得密度、泥質(zhì)含量、孔隙度、含水飽和度曲線，密度數(shù)據(jù)是為了較小巖石物理新模型的復(fù)雜度，提高實(shí)用性，如果沒有密度數(shù)據(jù)，就需要對(duì)密度進(jìn)行計(jì)算，泥質(zhì)含量數(shù)據(jù)是用來(lái)計(jì)算巖石基質(zhì)模量，孔隙度數(shù)據(jù)在計(jì)算巖石基質(zhì)模量、骨架彈性模量、混合流體模量時(shí)都要用到，因此十分關(guān)鍵，含水飽和度是用來(lái)計(jì)算混合流體模量。其次是需要獲得粘土、石英的彈性模量，這個(gè)可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)室獲得。
在步驟102，計(jì)算不同巖石模量。
采用voigt-reuss-hill平均構(gòu)建巖石基質(zhì)模量；利用wood公式計(jì)算構(gòu)建混合流體體積模量；利用改進(jìn)的pride-lee模型構(gòu)建干巖石骨架的模量。計(jì)算巖石骨架的彈性模量，首先需要知道巖石礦物的組成部分。這個(gè)可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)室?guī)r芯測(cè)試獲得，也可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲得，如砂泥巖的基質(zhì)可以認(rèn)為是石英和粘土組成的，粘土的百分含量可以由伽馬測(cè)井曲線獲得。一旦巖石礦物的組成部分確定了，巖石骨架的彈性模量就可以由voigt-reuss-hill平均(v-r-h平均)來(lái)獲得，hill(1952)提出對(duì)上下界限求取算術(shù)平均的方法來(lái)近似巖石有效彈性模量值，vrh平均是求取巖石有效彈性模量的一種非常簡(jiǎn)單的方法，在等效模量計(jì)算方面得到了廣泛的使用與推廣。
利用wood(1955)公式計(jì)算得到混合流體體積模量，在通常測(cè)井條件下，往往只給出含水飽和度，而另外的含油與含氣飽和度需要根據(jù)實(shí)際含油\氣情況進(jìn)行判別。
儲(chǔ)層中流體的體積模量會(huì)隨地層壓力的增加而增大，隨溫度的升高而降低，對(duì)于油和水，這種影響可以忽略不計(jì)，但是對(duì)于氣體來(lái)說(shuō)，壓力和溫度會(huì)對(duì)其體積模量產(chǎn)生很大的影響，因此，不能忽略，考慮到壓力和溫度的影響，會(huì)增加橫波預(yù)測(cè)解雇偶的準(zhǔn)確度，因此是十分有必要的。
對(duì)pride模型和lee模型(pride-lee模型)進(jìn)行改進(jìn)，提出擬固結(jié)指數(shù) 的概念，將干巖石模量和巖石基質(zhì)模量聯(lián)系起來(lái)，改進(jìn)的pride-lee模型在沒有降低原始pride-lee模型準(zhǔn)確度的情況下簡(jiǎn)化了問題的復(fù)雜度。改進(jìn)的pride-lee模型是的計(jì)算過(guò)程得到了簡(jiǎn)化。
改進(jìn)的pride-lee模型
pride等(2004)引入固結(jié)指數(shù)的概念，由巖石基質(zhì)彈性模量來(lái)計(jì)算干巖石彈性模量，如下式所示：
其中：kd、km分別為干巖石骨架和巖石基質(zhì)的體積模量，μd、μm分別為干巖石骨架和巖石基質(zhì)的剪切模量，
lee(2006)對(duì)式(1)中計(jì)算剪切模量公式做了如下修正：
可以看出，在pride-lee模型中，固結(jié)指數(shù)α處于分母的位置，因此，基質(zhì)模量和巖石模量之間是一種非線性的關(guān)系，這在一定程度上增加了求解α的復(fù)雜度。
因此，本發(fā)明對(duì)pride-lee模型進(jìn)行如下的修改：
其中：
γ為一常數(shù)，一般取1.5；
將式(3)稱為改進(jìn)的pride-lee模型，其中的φ和ξ被稱為擬固結(jié)指數(shù)。
在步驟103，應(yīng)用加斯曼方程，加斯曼方程的作用是通過(guò)巖石基質(zhì)模量、混合流體體積模量、干巖石骨架的模量，得到包涵流體巖石的彈性模量。
將步驟102得到的巖石基質(zhì)模量、混合流體體積模量、干巖石骨架的模量作為輸入，基于加斯曼方程建立起了它們之間的關(guān)系。加斯曼方程中干巖石的彈性模量是個(gè)很難解決的問題，因此很多的地球物理學(xué)家給出了干巖石骨架彈性模量的計(jì)算方法。本模型是用改進(jìn)pride-lee模型來(lái)計(jì)算干巖石骨架的模量，使得模型的實(shí)用性更強(qiáng)。通過(guò)加斯曼方程將改進(jìn)的pride-lee模型與現(xiàn)有的部分巖石物理模型相結(jié)合，建立了一種新的巖石物理模型，該模型可進(jìn)一步用于儲(chǔ)層物性估計(jì)和橫波估計(jì)等研究中，提高了巖石物理模型在油田實(shí)際勘探開發(fā)等生產(chǎn)中的應(yīng)用范圍和應(yīng)用的實(shí)用性。
在步驟104，構(gòu)建巖石物理新模型。
根據(jù)縱波速度的計(jì)算公式，將密度、泥質(zhì)含量、孔隙度、含水飽和度曲線位基礎(chǔ)資料，在得到巖石基質(zhì)模量、混合流體體積模量、干巖石骨架的模量的基礎(chǔ)上，通過(guò)加斯曼方程，最終可以得到基于改進(jìn)pride-lee模型的巖石物理新模型。
根據(jù)縱波速度的計(jì)算公式，計(jì)算飽和巖石的縱波速度需要用到飽和巖石體積模量、飽和巖石剪切模量和密度信息。
其中：ks為飽和巖石的體積模量，μs為飽和巖石的剪切模量，ρs為飽和巖石的密度，為了簡(jiǎn)化問題的復(fù)雜度，飽和巖石的密度信息由測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)獲得。
ks由低頻加斯曼方程獲得：
其中：kd為干巖石骨架的體積模量，km為巖石基質(zhì)的體積模量，kf為 混合流體的體積模量，
加斯曼方程是加斯曼于1951年提出的關(guān)于預(yù)測(cè)巖石體積壓縮模量的計(jì)算公式。通過(guò)該方程建立了巖石體積壓縮模量、孔隙度孔隙流體的體積壓縮模量、巖石骨架的體積壓縮模量以及造巖礦物的體積壓縮模量之間的關(guān)系。同時(shí)加斯曼方程還推導(dǎo)出含氣飽和巖石的剪切模量和含水飽和巖石的剪切模量基本相同。加斯曼方程在實(shí)際應(yīng)用中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
由于流體不傳播橫波，所以飽和巖石的剪切模量與巖石骨架的剪切模量相同，即：
μs＝μd(7)
將上面的公式相結(jié)合，則得到：
式(8)即為基于改進(jìn)pride-lee模型的巖石物理新模型。
其中：vp_calculate為理論公式得到的縱波速度，kd為干巖石骨架的體積模量，km為巖石基質(zhì)的體積模量，kf為混合流體的體積模量，