一种碎屑岩岩性替换的弹性参数计算方法及系统技术方案

本发明专利技术属于地震岩石物理研究领域，具体提出一种碎屑岩岩性替换的弹性参数计算方法及系统，该方法包括：步骤1：采集目标层岩石样本进行地质薄片鉴定，得到岩石基本参数；步骤2：结合岩心数据、测井数据和岩相，建立岩相、矿物含量与孔隙度的经验关系；步骤3：用岩心标定测井，利用测井资料确定目标层的岩性特征；步骤4：根据岩石基本参数、孔隙度参数和沉积特征，建立岩石物理模型；步骤5：进行岩性替换计算出新岩性的岩石弹性参数，从而计算出纵、横波速度。采用本方法外推的地层弹性参数更符合实际岩石，提高了在外推时不同岩性的弹性参数计算精度，解决储层定量预测、油藏描述中岩性变化的模拟难题。

A Calculating Method and System of Elastic Parameters for Lithological Replacement of Clastic Rocks

The present invention belongs to the research field of seismic petrophysics. A calculation method and system of elastic parameters for lithologic replacement of clastic rocks are proposed in detail. The method includes: step 1: collecting rock samples of target strata for identification of geological thin sections and obtaining basic rock parameters; step 2: combining core data, logging data and lithofacies, establishing empirical relationship between lithofacies, mineral content and porosity; Step 3: Use core calibration logging to determine lithological characteristics of target formation by logging data; Step 4: Establish rock physical model according to basic rock parameters, porosity parameters and sedimentary characteristics; Step 5: Calculate rock elastic parameters of new lithology by lithologic replacement, and then calculate P and S wave velocities. The elastic parameters extrapolated by this method are more in line with the actual rock, which improves the accuracy of calculating elastic parameters of different lithologies in extrapolation, and solves the difficult problems of quantitative reservoir prediction and Simulation of lithologic changes in reservoir description.

【技术实现步骤摘要】
一种碎屑岩岩性替换的弹性参数计算方法及系统
本专利技术属于岩石物理学研究领域，具体涉及一种碎屑岩地层岩性替换的方法及系统，从沉积特征和岩石物理理论出发，推导出碎屑岩孔隙度、岩性变化的置换模拟岩石弹性参数计算方法。
技术介绍
地震岩石物理是油气勘探开发的基础。地震岩石物理研究主要由岩石物理建模和岩石物理分析组成。岩石物理分析是基于合适的岩石物理模型，分析岩石的结构特征、流体对宏观响应特征的影响。在地球物理油气勘探开发领域，地震岩石物理的作用越来越重要。在地震储层预测、油藏描述与监测过程，一般开展流体替换分析，假设储层孔隙度不变，对充填孔隙的流体及其类型进行变化，模拟出地震弹性性质的变化及其地震相应特征，为地震储层预测和流体识别建立依据。在实际的碎屑岩油藏条件下，储层的孔隙度和造岩矿物含量受成岩作用控制，孔隙度、岩石骨架矿物组分和岩相有关。对已知井的储层特性都进行详细的研究，对于储层的横向变化，往往只能依靠地震资料进行外推和预测。根据已知井资料进行外推，分析流体、压力的变化引起的地震特征变化，很多时候预测的结果与实际相差很远，主要是因为沉积环境的不同、储层的孔隙度、孔隙中的充填物在横向上是变化的，造成储集性能的变化，在外推过程没有考虑。例如，一个冲积扇砂体，在扇体的中部、根部、翼部，其岩石骨架组分和孔隙度都不同，如果不考虑岩石组分和孔隙度的变化，造成外推的地震特征与实际不符，同样，对于泥页岩地层也一样。岩石物理是进行储层外推的强有力的手段，但是，目前对孔隙流体及其类型变化(即流体替换)的关注有加，而对岩性变化的模拟研究做的不多。有学者进行了孔隙度变化的岩石物理模拟研究，通常的做法是，不考虑骨架的变化、简单地假设孔隙变化及其孔隙中流体的变化，这与实际储层情况不符。在岩石物理分析时候，不仅考虑孔隙度的变化，还需要考虑在孔隙度变化时岩石骨架变化。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术研究一种在孔隙度变化的同时骨架也变化的岩性替换计算方法。本专利技术是提出一种基于沉积学原理与岩石物理理论进行岩性替换的弹性参数计算方法，为储层参数与地震响应之间建立关系，指导地震储层预测和流体识别。根据本专利技术的一个专利技术，提供一种碎屑岩岩性替换的弹性参数计算方法，该方法包括：步骤1：采集目标层岩石样本进行地质薄片鉴定和测试，得到岩石基本参数；岩石基本参数包括岩石矿物组分及其含量、沉积相带、孔隙度；步骤2：结合岩心数据、测井数据和岩相，建立岩相、矿物含量与孔隙度的经验关系；步骤3：用岩心标定测井，利用测井资料确定目标层的岩性特征；步骤4：根据岩石基本参数、孔隙度参数和沉积特征，建立岩石物理模型；步骤5：进行岩性替换计算出新岩性的岩石弹性参数，从而计算出纵、横波速度。进一步地，用岩心标定测井，分别利用测井资料确定可靠的岩性特征包括岩石矿物含量、孔隙度、流体特征及其参数。进一步地，建立岩相、矿物含量与孔隙度的经验关系包括：建立不同位置岩石的石英含量变化量dQ、黏土含量变化量dC与孔隙度dφ的关系：dQ＝f(dφ，a)dC＝f(dφ，b)其中a、b为系数。进一步地，建立岩石物理模型包括：①利用Voigt-Reuss-Hill平均计算骨架的等效模量与等效密度；②利用Wood模型求解孔隙流体体积模量Kfl；③计算干岩石模量Kdry、μdry；④利用Gsssman方程构建饱和流体岩石模型，计算饱和流体的岩石弹性模量。进一步地，岩石骨架等效模量为：其中，KV、μV分别是Voigt获得的体积模量和剪切模量，KR、μR分别是Reuss获得的体积模量和剪切模量，Km、μm分别是Hill平均获得的等效体积模量和剪切模量；岩石骨架等效密度为：其中，fi、ρi分别为第i个矿物组分的体积含量、密度，N为岩石的矿物组分数量。进一步地，用Batzle-Wang方程计算气体、流体弹性参数，再利用Wood模型求解获得孔隙流体体积模量Kfl，Wood模型为：其中，Kw，Ko、Kg分别为水、油、气的体积模量，Sw，So、Sg分别为水、油、气体积含量，且Sw+So+Sg＝1。进一步地，通过实验室测定数据确定干岩石模量Kdry、μdry，或者采用以下公式计算：其中，φ为岩石孔隙度，φc为临界孔隙度，Km、μm分别为岩石骨架的体积模量和剪切模量。进一步地，通过以下公式计算饱和流体的岩石弹性模量：μsat＝μdryρsat＝ρm(1-φ)+ρflφ其中，K、μ分别为体积模量和剪切模量，ρ为密度，下标sat、dry、fl、m分别代表流体饱和、干岩石、流体和骨架，φ为孔隙度。进一步地，进行岩性替换包括：改变地层孔隙度，并按照所建立的岩相、矿物含量与孔隙度的经验关系确定新岩性的基本参数，按照步骤4的岩石模型，计算出新岩性的弹性模量和密度。进一步地，孔隙度变化为dφ＝φnew-φ，φ为地层原始孔隙，φnew为新岩性孔隙度；按照石英含量变化量与孔隙度的关系，计算出石英含量的增量dQ，按照粘土含量变化量与孔隙度关系，计算出粘土含量的计算增量dC，获得新岩性的石英含量Qnew、粘土含量Cnew，其它矿物组分保持不变；根据新的岩石骨架参数和原来的流体参数，重复步骤4的①③④，计算出新岩性的岩石弹性参数Knew、μnew、ρnew，最后计算出纵、横波速度：ρnew＝ρm(1-φnew)+ρflφnew其中，ρnew、Vpnew、Vsnew分别为新岩性的密度、纵波速度和横波速度，φnew为新岩性的孔隙度，ρfl为流体密度，ρm代表骨架密度，Knew、μnew为新岩性的体积模量和剪切模量。完成岩性替换，外推了孔隙度和流体都发生变化时的地层弹性参数。根据本专利技术的另一方面，提供一种碎屑岩岩性替换的弹性参数计算系统，该系统包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：步骤1：采集目标层岩石样本进行地质薄片鉴定和测试，得到岩石基本参数，岩石基本参数包括岩石矿物组分及其含量、沉积相带(微相)、孔隙度；步骤2：结合岩心数据、测井数据和岩相，建立岩相、矿物含量与孔隙度的经验关系；步骤3：用岩心标定测井，利用测井资料确定目标层的岩性特征；步骤4：根据岩石基本参数、孔隙度参数和沉积特征，建立岩石物理模型；步骤5：进行岩性替换计算出新岩性的岩石弹性参数，从而计算出纵、横波速度。本专利技术相对于已有技术的创新点在于引入沉积学原理、岩性(组分)与孔隙度的关系，岩性变化更符合实际岩石，提高了在外推时不同岩性的弹性参数计算精度，解决储层定量预测、油藏描述中岩性变化的模拟难题。附图说明通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。图1示出了根据本专利技术实施例的方法流程框图。图2显示了根据本专利技术实施例的S1井的砂岩层孔隙度与粘土含量曲线以及岩性替换前后的纵、横波速度和密度曲线，其中1(虚线)-代表＝8％，2(实线)-代表原始孔隙度，3(点划线)-代表＝22％。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碎屑岩岩性替换的弹性参数计算方法，其特征在于，该方法包括：步骤1：采集目标层岩石样本进行地质薄片鉴定和测试，得到岩石基本参数，岩石基本参数包括岩石矿物组分及其含量、沉积相带、孔隙度；步骤2：结合岩心数据、测井数据和岩相，建立岩相、矿物含量与孔隙度的经验关系；步骤3：用岩心标定测井，利用测井资料确定目标层的岩性特征；步骤4：根据岩石基本参数、孔隙度参数和沉积特征，建立岩石物理模型；步骤5：进行岩性替换计算出新岩性的岩石弹性参数，从而计算出纵、横波速度。

【技术特征摘要】
1.一种碎屑岩岩性替换的弹性参数计算方法，其特征在于，该方法包括：步骤1：采集目标层岩石样本进行地质薄片鉴定和测试，得到岩石基本参数，岩石基本参数包括岩石矿物组分及其含量、沉积相带、孔隙度；步骤2：结合岩心数据、测井数据和岩相，建立岩相、矿物含量与孔隙度的经验关系；步骤3：用岩心标定测井，利用测井资料确定目标层的岩性特征；步骤4：根据岩石基本参数、孔隙度参数和沉积特征，建立岩石物理模型；步骤5：进行岩性替换计算出新岩性的岩石弹性参数，从而计算出纵、横波速度。2.根据权利要求1所述的碎屑岩岩性替换的弹性参数计算方法，其特征在于，建立岩相、矿物含量与孔隙度的经验关系包括：建立不同位置岩石的石英含量变化量dQ、黏土含量变化量dC与孔隙度dφ的关系：dQ＝f(dφ，a)dC＝f(dφ，b)其中，a、b为系数。3.根据权利要求1所述的碎屑岩岩性替换的弹性参数计算方法，其特征在于，建立岩石物理模型包括：①利用Voigt-Reuss-Hill平均计算骨架的等效模量Km和μm与等效密度ρm；②利用Wood模型求解孔隙流体体积模量Kfl；③计算干岩石模量Kdry、μdry；④利用Gsssman方程构建饱和流体岩石模型，计算饱和流体的岩石弹性模量。4.根据权利要求3所述的碎屑岩岩性替换的弹性参数计算方法，其特征在于，岩石骨架等效模量为：其中，KV、μV分别是Voigt获得的体积模量和剪切模量，KR、μR分别是Reuss获得的体积模量和剪切模量，Km、μm分别是Hill平均获得的等效体积模量和剪切模量；岩石骨架等效密度为：其中，fi、ρi分别为第i个矿物组分的体积含量、密度，N为岩石的矿物组分数量。5.根据权利要求3所述的碎屑岩岩性替换的弹性参数计算方法，其特征在于，用Batzle-Wang方程计算气体、流体弹性参数，再利用Wood模型求解获得孔隙流体体积模量Kfl，Wood模型为：其中，Kw，Ko、Kg分别为水、油、气的体积模量，Sw，So、Sg分别为水、油、气体积含量，且Sw+So+Sg＝1。6.根据权利要求3所述的碎屑岩岩性替换的弹性参数计算方法，其特征在于，通过实验室测定数据确定干岩石体积模量Kdry、剪切模量μdry，或者采用以下公式计算：其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：马中高，杨勤勇，李呈呈，周枫，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11