一種地球物理勘探橫波估算方法和系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種地球物理勘探橫波估算方法和系統。該方法包括根據測井曲線分析儲層的巖性特征和流體特征；根據儲層的巖性特征和流體特征分別確定相應的巖性物理模量參數和流體物理模量參數；建立儲層的巖石物理模型；根據巖石物理模型估算儲層的縱波速度，分析估算的縱波速度與實測的縱波速度之間的誤差，以最小化此誤差為目標，求取相應的虛擬孔隙度；基于虛擬孔隙度求取儲層含水巖石的橫波速度；通過流體替換求取儲層含油氣巖石的橫波速度；輸出橫波速度曲線。本發明方法通過引入虛擬孔隙度的概念，重構一條虛擬孔隙度曲線用來描述儲層實際地質與理論模型之間的差異，從而避免了現有技術中必須基于縱橫速度比進行地層分析的難題，大大簡化了預測流程，并且提高了估算結果的精度，使得計算出的橫波速度更為合理和準確。
【專利說明】一種地球物理勘探橫波估算方法和系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油地球物理勘探【技術領域】，尤其涉及一種能夠應用于石油地球物理勘探中的儲層精細描述和流體識別的橫波估算方法和系統。
【背景技術】
[0002]隨著油氣勘探開發的不斷深入，隱蔽性油氣藏的比例越來越高，儲層描述難度也越來越大，因此迫切需要新的技術對儲層巖性、物性和含油氣性的準確描述給予支撐。這其中對于包含很多信息的疊前地震信息處理解釋方法的研究尤其重要。而疊前地震信息處理解釋方法的關鍵技術則是疊前地震反演。通過疊前地震反演技術，在已知縱波震源地震資料的情況下，利用疊前地震時間偏移道集資料，不僅可以得到縱波速度，而且可以得到橫波速度和密度參數，從而可以通過多種反演參數和彈性參數對儲層巖性、物性和流體性質進行有效的分析解釋。例如，縱橫波速度比是儲層重要的油氣指示，利用它計算出的泊松比是儲層巖性劃分的重要指標；同時對于疊前地震彈性反演和AVO(振幅隨偏移距變化)處理，需要已知井的縱、橫波測井速度作為約束條件才有意義。但是在實際勘探中，考慮到橫波測井成本和數量的限制，絕大多數井并不做橫波測井。這就導致疊前地震反演缺失某些約束條件，進而在一定程度上影響疊前地震反演結果的準確度。因此如何基于有限的測井資料進行巖石物理建模以及在此基礎上完成準確的橫波估算是疊前地震反演技術中一個重要的課題。
[0003]巖石物理建模的主要任務是研究地球物理勘探所獲得的物理量與地下儲層參數的對應關系，以了解巖石物性與地震波特性的關系，從而獲得各種用于儲層識別及含油氣性分析的敏感巖石物理參數，為準確地預測儲層性質(巖性、物性)及其狀態(飽和度、孔隙壓力等)提供有力的支持。
[0004]目前實際生產應用中較為流行的巖石物理建模主要為以下幾種:
[0005]I) Gassmann 方程:
[0006]在研究巖石孔隙以及含流體性質對地震性質的影響時，普遍采用Gassmann方程，基于固體礦物、干骨架及孔隙流體的體積模量計算流體飽和多孔介質的體積模量。在Gassmann方程中，干骨架的彈性模量及密度是指在束縛水狀態下的彈性模量和體密度。在此基礎上，B1t、Gassmann又發展了適用于地震勘探頻率范圍的縱橫波速度計算方法(簡稱B-G方程)。Gassmann和B-G方程中都要涉及介質的總孔隙度參數。除了巖石骨架的彈性性質、巖石中流體性質以及孔隙度大小以外，孔隙的形狀(即縱橫比)也是影響縱橫波速度的一個重要因素。孔隙的形狀對縱橫波速度的影響主要是通過干骨架體積模量體現。在使用Gassmann和B-G方程模型時均假設飽和流體不影響巖石的剪切模量，而這種假設條件只有在球形孔隙條件下才成立，因此Gassmann和B-G方程實際上隱含了孔隙形狀為球形的應用條件。但是由于實際的孔隙形狀通常非常復雜，涵蓋了球形、橢球形、扁球形至裂隙所有譜系，因此基于該方法建立的模型與實際的地層模型有一定的偏差。
[0007]2)利用縱波速度預測橫波速度:
[0008]如利用Castagna泥巖趨勢線和Greenberg — Castanga砂泥巖公式等。
[0009]Vs = 0.862Vp-l.172
[0010]以及Castagna (1993)的拋物線關系法
[0011]Vs = AVp2+BVp+C
[0012]Vp為縱波速度；VS為橫波速度；A、B、C為常數。
[0013]由于使用該方法時需要憑經驗估計很多參數，因此基于該方法獲得的結果精度較低。
[0014]3)理論模型法:
[0015]目前主要流行的理論模型法是基于Kuster-TokWz模型和XU-WHITE模型的方法。
[0016]Kuster- ToksSz基于散射理論，導出了長波長一階近似條件下流體飽和孔隙介質的彈性模量方程，即Kuster- ToksSz方程(簡稱K-T方程)。與Gassmann方程類似，K-T方程中隱含孔隙形狀為橢球和扁球形的應用條件，同時考慮介質的孔隙度及其縱橫比對縱波速度和橫波速度的影響。因此基于該方法建立的模型與實際的地層模型也有一定的偏差。
[0017]XU-WHITE提出了一種根據巖石孔隙度和粘土含量來預測聲波速度的方法。該方法從礦物的組成入手，綜合了幾種理論方法，主要分析泥、砂混合狀態下的縱橫波的速度、密度與孔隙度、泥質含量的關系，并把粘土成分對聲波的影響歸因于泥巖和砂巖的孔隙幾何形狀和面孔率的差異。其中，由于泥頁巖孔隙的面孔率比砂巖小，因此泥頁巖孔隙更易變形，對聲波速度有明顯的影響。相比于前面幾種方法，基于該方法獲得的結果更加準確。但是由于該方法需要輸入的參數繁多，計算過程復雜，因此整體上效率偏低，并且非測井專業人士很難掌握。
[0018]綜上所述，雖然上述幾種方法能夠在一定程度上解決特定地層段的巖石物理建模問題，但是由于所建立的模型與實際的地層模型有一定的偏差，因此最終獲得的橫波速度估算結果精度不高。
【發明內容】
[0019]針對上述問題，本發明提出了一種基于虛擬孔隙度曲線的橫波估算方法和系統。
[0020]該方法包括以下步驟:
[0021]步驟一，根據測井曲線分析儲層的巖性特征和流體特征；
[0022]步驟二，根據儲層的巖性特征和流體特征分別確定相應的巖性物理模量參數和流體物理模量參數；
[0023]步驟三，建立儲層的巖石物理模型；
[0024]步驟四，根據巖石物理模型估算儲層的縱波速度，分析估算的縱波速度與實測的縱波速度之間的誤差，以最小化此誤差為目標，求取相應的虛擬孔隙度；
[0025]步驟五，基于虛擬孔隙度求取儲層含水巖石的橫波速度；
[0026]步驟六，通過流體替換求取儲層含油氣巖石的橫波速度；
[0027]步驟七，輸出橫波速度曲線。
[0028]根據本發明的實施例，上述步驟一中，測井曲線可以包括伽瑪曲線、密度曲線、縱波速度曲線、橫波速度曲線、孔隙度曲線、滲透率曲線、電阻率曲線和巖性曲線，以及泥質含量曲線。
[0029]根據本發明的實施例，上述步驟二中，巖性物理模量參數可以包括砂巖和泥巖的體積模量、剪切模量和密度，以及孔隙扁度。
[0030]根據本發明的實施例，上述步驟二中，流體物理模量參數可以包括流體的體積模量、剪切模量和密度。
[0031]根據本發明的實施例，上述步驟三中，根據以下Xu-White方程模型，計算儲層的孔隙度，建立巖石物理模型:
[0032]
【權利要求】
1.一種地球物理勘探橫波估算方法，包括以下步驟: 步驟一，根據測井曲線分析儲層的巖性特征和流體特征； 步驟二，根據儲層的巖性特征和流體特征分別確定相應的巖性物理模量參數和流體物理模量參數； 步驟三，建立儲層的巖石物理模型； 步驟四，根據巖石物理模型估算儲層的縱波速度，分析估算的縱波速度與實測的縱波速度之間的誤差，以最小化此誤差為目標，求取相應的虛擬孔隙度； 步驟五，基于虛擬孔隙度求取儲層含水巖石的橫波速度； 步驟六，通過流體替換求取儲層含油氣巖石的橫波速度； 步驟七，輸出橫波速度曲線。
2.根據權利要求1所述的橫波估算方法，其特征在于，所述步驟一中，測井曲線包括伽瑪曲線、密度曲線、縱波速度曲線、橫波速度曲線、孔隙度曲線、滲透率曲線、電阻率曲線和巖性曲線，以及泥質含量曲線。
3.根據權利要求1所述的橫波估算方法，其特征在于，所述步驟二中，巖性物理模量參數包括砂巖和泥巖的體積模量、剪切模量和密度，以及孔隙扁度。
4.根據權利要求1所述的橫波估算方法，其特征在于，所述步驟二中，流體物理模量參數包括流體的體積模量、剪切模量和密度。
5.根據權利要求1所述的橫波估算方法，其特征在于，所述步驟三中，根據以下Xu-White方程模型，計算儲層的孔隙度，建立巖石物理模型:
其中，Vsh、9、a #、a $分別表示儲層的泥質含量、孔隙度以及砂和泥的孔隙扁度， VP、VS、P分別表示實測的縱波速度、橫波速度和密度， other parameters代表計算時所使用的其他的已知的巖性物理模量參數和流體物理模量參數。
6.根據權利要求1所述的橫波估算方法，其特征在于，所述步驟五中，首先根據以下Gassmann經驗方程求取含水巖石的體積模量和剪切模量:
上式中，K7jc為含水巖石體積模量；Kd為干巖石骨架的體積模量；kf7jc為水的體積模量；Km為基質的體積模量；Φ為虛擬孔隙度；μ為剪切模量；μ d為干巖石的剪切模量， 然后再根據以下公式求取含水巖石的縱波速度vp#和橫波速度Vs#:
上式中，P 7jc為含水巖石的密度。
7.根據權利要求6所述的橫波估算方法，其特征在于，所述步驟六中，根據目的層的含水飽和度曲線，在其中含水飽和度Sw〈l的區域，通過以下Gassmann經驗方程求取含油氣巖石的體積模量和剪切模量:
上式中，為含油氣巖石體積模量；Kd為干巖石骨架的體積模量；kf_n為油氣的體積模量；Km為基質的體積模量；9為虛擬孔隙度；μ為剪切模量；μ d為干巖石的剪切模量，然后再根據以下公式求取含油氣巖石的縱波速度和橫波速度
上式中，P 為含油氣巖石的密度。
8.—種地球物理勘探橫波估算系統，包括: 第一單元，其根據測井曲線分析儲層的巖性特征和流體特征； 第二單元，其根據儲層的巖性特征和流體特征分別確定相應的巖性物理模量參數和流體物理模量參數； 第三單元，其建立儲層的巖石物理模型； 第四單元，其根據巖石物理模型估算儲層的縱波速度，分析估算的縱波速度與實測的縱波速度之間的誤差，以最小化此誤差為目標，求取相應的虛擬孔隙度； 第五單元，其基于虛擬孔隙度求取儲層含水巖石的橫波速度； 第六單元，其通過流體替換求取儲層含油氣巖石的橫波速度； 第七單元，其輸出橫波速度曲線。
【文檔編號】G01V1/28GK104181585SQ201410302430
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年6月27日 優先權日:2014年6月27日
【發明者】孫振濤, 馬永強 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物探技術研究院