儲層流體流度的角道集地震響應數值計算方法
【專利摘要】儲層流體流度的角道集地震響應數值計算方法是一種石油地震勘探數據處理與解釋技術，它實現了儲層流體流度的疊前角道集地震正演。首先利用巖石物理學、含流體介質的孔彈性理論，對測井數據或合成地質模型，計算各層段的頻率相關性縱橫波速度參數，獲得包含不同流體流度的儲層物理參數地質模型，再利用二維角度-頻率域AVO地震反射系數分布公式，獲得隨入射角度和頻率同時變化的入射角度-頻率域AVO反射系數分布模型，然后，利用標量彌散粘滯方程進行地震波場的正演計算，獲得疊前角道集數據，可用于刻畫儲層流體流度對疊前角道集中地震響應的影響及其對應關系，為油氣地震勘探中儲層的油氣識別提供更加可靠的指導。
【專利說明】儲層流體流度的角道集地震響應數值計算方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及石油地震勘探數據處理與解釋領域，是一種利用巖石物理學、含流體 介質的孔彈性理論與波動方程方法，實現儲層流體流度的疊前角道集地震正演，用于描述 含流體儲層流度在疊前角道集上的地震響應特征和規律，為油氣地震勘探中儲層流體識別 提供指導的技術。
【背景技術】
[0002] 儲層流體流度是反映孔隙介質中流體流動性的物理參數，定義為儲層滲透率與孔 隙流體粘度的比值，它反映了儲層巖石骨架中孔隙結構的滲透性（或連通性）和孔隙流體 的類型、粘度、飽和度的共同作用，因此，儲層流體流度對于確定儲層巖石的彈性參數、內部 結構和含流體性質等具有重要意義，利用數值計算方法分析儲層流體流度在疊前角道集上 的地震響應特征，可以指導實際勘探中儲層流體流度參數的反演，為油氣地震勘探提供更 加可靠的技術支持。
[0003] 孔隙介質中的流體可引起顯著的地震衰減與頻散異常，而地震波所激發的孔 隙流體流動（wave-induced fluid flow-WIFF)是引起地震衰減與頻散的重要原 因（Chapman, 2003 ;Maultzsch et al.，2003 ;Chapman&Odebeatu, 2005 ;2006 ;Miiller, 2010)，目前，進行含流體孔隙介質彈性參數與地震記錄的數值模擬的主要工作如下：利用 基于Biot孔彈性理論的數值方法對部分飽和薄層模型的速度頻散和衰減進行數值分析 (Carione&Picotti，2006)，或利用類似方法在孔彈性互層模型上進行數值分析，并通過有 限元法獲得其地震響應（Quintal et al，2012);以濾波理論為基礎推導的滲透地層依賴頻 率的低頻地震反射系數，可反映儲層流體流度的作用（Si 1 in&Go 1 〇shub iη，2010);利用局 部噴射流理論計算單層模型依賴頻率的反射系數，同時考慮了含流體儲層的地震譜響應和 AV0 特征（Chapman 和 Odebeatu 等，2006)。
[0004] 由于儲層流體流度與地震振幅隨炮檢距的變化（即Amplitude Versus Offset--AV0)兩者存在相互關聯和復雜的共同作用，從而在油氣儲層的疊前角道集上表 現出獨特的地震響應特征和規律，然而，如何模擬和刻畫儲層流體流度在疊前角道集上的 地震響應，目前尚缺乏系統的數值計算方法，而這是研究儲層流體流度在疊前角道集上的 頻散和衰減等地震異常特征、指導實際地震疊前角道集上儲層流體流度參數反演，實現儲 層描述和流體檢測的重要基礎工作。
【發明內容】
[0005] 本發明是要提供一種綜合利用巖石物理、含流體介質的孔彈性理論和波動方程方 法，實現儲層流體流度疊前角道集地震正演數值計算的技術，它能用于研究儲層流體流度 在疊前角道集上的頻散和衰減等地震異常特征和規律，指導實際地震疊角道集上儲層流體 流度參數反演，為油氣地震勘探中儲層流體識別提供支持。
[0006] 本發明的儲層流體流度的角道集地震響應數值計算方法，首先綜合利用巖石物理 數據、測井曲線、測井解釋數據、地質、地震和開發數據等，建立包含不同流體流度的儲層物 理參數地質模型，使地質模型更接近真實儲層的地質與地球物理特征。
[0007] 本發明的儲層流體流度的角道集地震響應數值計算方法，采用動態等效介質理 論，計算包含不同流體流度的儲層物理參數地質模型的頻率相關彈性張量矩陣，進而獲得 各地層的頻率相關縱橫速度參數，有效刻畫油氣儲層的縱橫波速度等參數隨流體流度和頻 率共同變化的物理規律，使儲層流體流度與依賴頻率的地震頻散和衰減特征建立了直接的 對應關系。
[0008] 本發明的儲層流體流度的角道集地震響應數值計算方法，將常規的AV0反射系數 公式拓展至入射角度-頻率域，建立頻率相關AV0反射系數分布公式，通過該公式，可以利 用頻率相關縱橫速度參數計算各層反射界面的頻率相關AV0反射系數分布，從而能反映二 維角度-頻率平面中，地震反射系數隨不同入射角度和頻率的共同變化。
[0009] 本發明的儲層流體流度的角道集地震響應數值計算方法，采用考慮了儲層流體彌 散性、流體粘度的波動方程實現，生成包含頻率相關特性的地震疊前角道集，使地震疊前角 道集中的地震波場充分反映了流體流度的作用和貢獻，可以刻畫油氣儲層依賴頻率的頻散 和衰減等特征。
[0010] 本發明的儲層流體流度的角道集地震響應數值計算方法，具有如下優越性：
[0011] ⑴建立了二維角度-頻率域頻率相關性AV0反射系數分布公式，利用動態等效介 質理論和頻率相關性AV0反射系數分布的計算方法，獲得儲層物理參數地質模型，使它能 體現頻率相關性和入射角度的共同作用與貢獻，更加符合油氣儲層的地球物理客觀規律；
[0012] ⑵利用標量彌散粘滯方程的波場延拓進行地震正演的數值計算，使生成的疊前角 道集能包含與儲層孔隙流體流度特征有關的地震波場信息，有利于分析流體流度對地震響 應的影響及其作用機理；
[0013] ⑶生成的頻率相關性疊前角道集主要反映地震縱波信息，無轉換波和層間多次波 的干擾和影響，同時不存在因動校拉抻在疊前角道集上造成的低頻效應的干擾，有利于準 確確定油氣儲層流體流度對疊前角道集中地震響應的作用及對應關系。
[0014] 本發明的具體實現原理如下：
[0015] 首先導入包含縱橫波速度、密度、孔隙度等參數的測井曲線，測井解釋的各層段 流體類型及飽和度參數，計算儲層孔隙流體的粘度，結合巖芯和巖石物理信息，如滲透率、 巖石顆粒尺寸、孔隙扁率、裂縫密度和長度等數據，計算儲層流體流度（用滲透率除以孔隙 流體的粘度，單位為m 4/(N · S),其中m為米，N為牛頓，S為秒）。利用動態等效介質理論 (Chapman等，2003)，計算各層段的頻率相關性彈性張量矩陣，進而獲得各層段的頻率相關 性縱橫波速度，從而使各地層的彈性參數體現了流體流度的作用和貢獻。
[0016] 基于Chapman動態等效介質理論（Chapman等，2003)，首先構建頻率相關性彈性張 量矩陣C (f)，該矩陣的元素 Cukl按如下計算：
[0017]
[0018] 其中，C°是彈性張量矩陣的各向同性背景彈性張量，C^C2和C3分別為與巖石孔隙 度Φ ρ、裂隙密度ε。和裂縫密度ef對應的彈性張量校正量。
[0019] 利用上述測井曲線中的已有參數，如縱波橫波速度（已知測量的頻率fQ) 4、< 和密度P、巖石孔隙度Φρ和裂隙密度ε。、流體流度參數計算已知頻率的初始背景彈性張 量C°(A，Μ)，其中彈性常數Λ和Μ如下計算
[0020] Λ -入 〇+ φ ρ (入 〇，μ 〇，f〇) + ε。（入 〇，μ 〇，f〇)，
[0021 ] Μ -
[0022] 其中2Λ?，凡=ρ?)2 ◎則可計算頻率相關性彈性張量矩陣：
[0023] CijU (./ ) = CijU ( Λ, Μ , ft)) - ( /t〇 ? /i〇 ? / ) - ScCijU , /iy ?/) - S f'CiiU ( l〇 ? //y ?/ )
[0024] 其中，f為頻率。
[0025] 得到考慮了儲層流體流度特征的頻率相關性彈性張量矩陣C(f)，繼而可以據此計 算頻率相關性縱橫波速度 Vp(f)和Vs(f)。
[0026] 計算二維入射角度-頻率域的AV0反射系數分布，是在Wiggins等人（1983)的縱 波AV0反射系數近似公式的基礎上，將其拓展至角度-頻率域，建立角度-頻率域AV0反射 系數分布計算公式如下：
[0027] R (f, Θ ) = A (f) +B (f) sin2 Θ +C (f) tan2 Θ sin2 Θ
[0028] 其中：
【權利要求】
1. 一種儲層流體流度的角道集地震響應數值計算方法，其特征在于采用以下具體步 驟：：輸入包含縱橫波速度、密度、孔隙度等參數的測井數據，以及測井解釋的各層段流體 類型及飽和度參數，計算儲層孔隙流體的粘度，結合巖芯和巖石物理信息，如滲透率、巖石 顆粒尺寸、孔隙扁率、裂縫密度和長度等數據，計算儲層流體流度；：利用動態等效介質理 論，計算各層段頻率相關性彈性張量矩陣的各個元素，然后以此計算各層段的頻率相關性 縱橫波速度參數，在設定的深度范圍內，沿測井深度方向逐點計算直至指定層段的所有采 樣點計算完畢，獲得包含不同流體流度的儲層物理參數地質模型；利用二維角度-頻率 域AVO反射系數分布公式，對各層段的頻率相關性縱橫波速度和密度，沿儲層物理參數地 質模型的深度方向逐點計算入射角度-頻率域AVO反射系數分布，獲得各層段的隨頻率和 入射角度同時變化的角度-頻率域AVO反射系數分布模型；=利用標量彌散粘滯方程，對 包含不同流體流度的儲層物理參數地質模型和角度-頻率域AVO反射系數分布模型進行疊 前地震波場的正演計算，獲得疊前角道集數據；_利用地震數據成圖軟件，將生成的疊前 道集數據轉化成剖面圖像或進行可視化顯示，或利用疊前角道集數據分析指定層段的儲層 流體流度對疊前角道集中地震響應的影響及其對應關系。
2. 根據權利要求1所述的一種儲層流體流度的角道集地震響應數值計算方法，其特征 在于：同時利用了測井數據、測井解釋及巖石物理信息，計算流體流度及其頻率相關性縱橫 波速度，建立包含不同流體流度地層的儲層物理參數地質模型。
3. 根據權利要求1或2所述的一種儲層流體流度的角道集地震響應數值計算方法，其 特征在于：建立了入射角度-頻率域AVO反射系數分布，體現了儲層流體流度對不同入射角 度和頻率的地震響應的影響和作用。
4. 根據權利要求1所述的一種儲層流體流度的角道集地震響應數值計算方法，其特征 在于：利用了標量彌散粘滯方程的相移波場延拓算法，計算疊前角道集的地震波場數據。
5. 根據權利要求1所述的一種儲層流體流度的角道集地震響應數值計算方法，其特征 在于：獲得的疊前角道集數據中包含了與儲層流體流度有關的地震波場頻散和衰減特征， 體現了兩者的對應關系。
【文檔編號】G01V1/28GK104155693SQ201410432577
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月29日 優先權日:2014年8月29日
【發明者】陳學華, 鐘文麗, 許迪, 賀振華 申請人:成都理工大學