基于等效横纵比的有机质岩石横纵波速度确定方法及设备技术

本发明专利技术实施例提供了一种基于等效横纵比的有机质岩石横纵波速度确定方法及设备。所述方法包括：将有机质岩石等效为典型混合物，根据典型混合物，获取有机质岩石的体积模量和剪切模量；构建目标函数，根据目标函数，获取典型混合物的横纵比；根据典型混合物的横纵比，以及所述有机质岩石的体积模量和剪切模量，获取有机质岩石的横纵波速度。本发明专利技术实施例提供的基于等效横纵比的有机质岩石横纵波速度确定方法及设备，通过将有机质岩石等效为相应的混合物，采用非线性多元优化算法，得到干酪根颗粒横纵比和孔隙横纵比，从而能够同时考虑干酪根颗粒形状、孔隙形状对有机质岩石横纵波速度的影响作用，可以提高有机质岩石横纵波速度的预测精度。

Method and Equipment for Determining S-P Wave Velocity of Organic Rocks Based on Equivalent S-P Ratio

【技术实现步骤摘要】
基于等效横纵比的有机质岩石横纵波速度确定方法及设备
本专利技术实施例涉及油气地球物理
，尤其涉及一种基于等效横纵比的有机质岩石横纵波速度确定方法及设备。
技术介绍
为储层预测服务的岩石物理研究的一个关键技术是地震波速度预测，既通过建立能够反映储层特征的岩石物理模型，在常规测井资料基础上计算纵、横波速度。地震波速度预测的关键点是岩石物理模型，不同储层的特征需要能够反映这种特征的岩石物理模型。有机质岩石与常规的砂岩和碳酸盐岩储层不同，重要的一个不同点是其含有一定的有机质(干酪根)，部分有机质岩石表现为低孔隙度，例如Bakken页岩；但也有一些有机质岩石表现为中高孔隙度，例如Monterey页岩。干酪根的弹性特征与流体近似，与矿物差别较大。将干酪根与盐水、粘土进行对比作为例子，盐水的体积模量是2.2GPa、密度是1.03g/cm3、剪切模量为0，粘土的体积模量是21GPa、剪切模量是9GPa、密度是2.55g/cm3，而干酪根的体积模量是2.9GPa、剪切模量是2.7GPa、密度是1.3g/cm3。虽然干酪根与流体的体积模量、剪切模量、密度数值差别较小，但是两者之间又有本质上的不同，即干酪根是具有剪切性的固体，而流体的剪切模量为零。此外，研究者认为，岩石中的孔隙形状极为复杂；同时，扫描电子显微镜(SEM)观察显示，干酪根以斑块状离散分布在岩石矿物颗粒间,且其形状也是多种多样的。岩石的孔隙形状极大的影响着岩石的速度，球形孔隙使得岩石速度变高，裂缝使得岩石速度变低。据此认识，一些岩石物理学家针对砂岩、碳酸盐岩构建了多个描述孔隙形状、孔隙度与速度之间关系的数学函数(岩石物理模型)，并以此为基础进行横波速度预测。在研究有机质岩石的过程中，参考砂岩、碳酸盐岩的岩石物理建模思路，将干酪根等效为包含物颗粒，构建描述干酪根颗粒、干酪根含量与速度之间关系的岩石物理模型，并基于此进行弹性参数计算。还可以将孔隙、干酪根同时看作包含物，利用SCA-DEM模型将孔隙加入岩石基质中，再利用固体替代理论将干酪根加入含孔隙岩石中；这种方法考虑了孔隙形状，但是没有考虑干酪根颗粒的形状，且计算过程中干酪根与孔隙是分步骤加入岩石中，因此没有考虑干酪根与孔隙之间的相互作用。还可以将干酪根和孔隙作为包含物，基于SCA岩石物理模型将干酪根与矿物、孔隙结合构建有机质岩石的岩石物理模型；该方法将干酪根假设为一种固定形状的颗粒，将孔隙假设为多种形状；这种方法考虑了孔隙形状的复杂性，但是没有考虑不同干酪根颗粒之间形状的不同。实际上，岩石中的孔隙形状是极为复杂的，干酪根形状也是多种多样的。将干酪根作为固定形状的包含物，利用DEM模型将干酪根与矿物、孔隙结合构建有机质岩石的岩石物理模型。基于有效场理论，将干酪根作为包含物加入岩石基质中。每个样点中的干酪根颗粒形状不同，因此用颗粒的横纵比表征岩石中干酪根颗粒的形状。该方法所得弹性参数与实测结果极为吻合。但是，这种方法仅仅考虑了干酪根及其形状的作用，忽略了孔隙及其形状对岩石速度的影响，因此在低孔或者超低孔岩石中应用效果较好，在孔隙度较高的岩石中则效果不好。在有机质岩石的岩石物理模型构建及速度预测研究中，如何同时考虑结构复杂的孔隙及不同形状的干酪根，并建立岩石物理模型，进一步对有机质岩石横纵波速度进行高精度预测，就成为业界广泛关注的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术实施例提供了一种基于等效横纵比的有机质岩石横纵波速度确定方法及设备。第一方面，本专利技术的实施例提供了一种基于等效横纵比的有机质岩石横纵波速度确定方法，包括：将有机质岩石等效为典型混合物，根据所述典型混合物，获取有机质岩石的体积模量和剪切模量；构建目标函数，根据所述目标函数，获取典型混合物的横纵比；根据所述典型混合物的横纵比，以及所述有机质岩石的体积模量和剪切模量，获取有机质岩石的横纵波速度。进一步地，所述将有机质岩石等效为典型混合物，包括：将有机质岩石等效为岩石基质、干酪根颗粒和孔隙。进一步地，所述根据所述典型混合物，获取有机质岩石的体积模量和剪切模量，包括：其中，Vk为干酪根的体积分数，为孔隙度，Kk和Gk为干酪根的体积模量和剪切模量，Kf为流体的体积模量；Pmk和Qmk为干酪根颗粒的形状因子，Pmf和Qmf为等效孔隙的形状因子；KKT和GKT为有机质岩石的体积模量和剪切模量；Km和Gm为岩石基质的体积模量和剪切模量；ζm为简化系数。进一步地，所述目标函数，包括：OF＝Wp|(vpm-vpc)|/vpm+Ws|(vsm-vsc)|/vsm其中，vpm和vsm为测量的纵波和横波速度；vpc和vsc为预测的有机质岩石的纵波和横波速度；Wp和Ws为加权因子；vpm、vsm、vpc和vsc均为关于干酪根颗粒横纵比和孔隙横纵比的二元非线性关系式。进一步地，所述根据所述目标函数，获取典型混合物的横纵比，包括：采用非线性粒子群算法求解所述目标函数，得到干酪根颗粒横纵比和孔隙横纵比。进一步地，所述根据所述典型混合物的横纵比，以及所述有机质岩石的体积模量和剪切模量，获取有机质岩石的横纵波速度，包括：其中，ρk、ρf和ρm分别为干酪根、孔隙流体和岩石基质的密度；vp和vs为有机质岩石的纵波速度和横波速度。第二方面，本专利技术的实施例提供了一种基于等效横纵比的有机质岩石横纵波速度确定装置，包括：有机质岩石参数获取模块，用于将有机质岩石等效为典型混合物，根据所述典型混合物，获取有机质岩石的体积模量和剪切模量；典型混合物的横纵比获取模块，用于构建目标函数，根据所述目标函数，获取典型混合物的横纵比；有机质岩石的横纵波速度获取模块，用于根据所述典型混合物的横纵比，以及所述有机质岩石的体积模量和剪切模量，获取有机质岩石的横纵波速度。第三方面，本专利技术的实施例提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与处理器通信连接的至少一个存储器，其中：存储器存储有可被处理器执行的程序指令，处理器调用程序指令能够执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的基于等效横纵比的有机质岩石横纵波速度确定方法。第四方面，本专利技术的实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的基于等效横纵比的有机质岩石横纵波速度确定方法。本专利技术实施例提供的基于等效横纵比的有机质岩石横纵波速度确定方法及设备，通过将有机质岩石等效为相应的混合物，采用非线性多元优化算法，得到干酪根颗粒横纵比和孔隙横纵比，从而能够同时考虑干酪根颗粒形状、孔隙形状对有机质岩石横纵波速度的影响作用，可以提高有机质岩石横纵波速度的预测精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的基于等效横纵比的有机质岩石横纵波速度确定方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的基于等效横纵比的有机质岩石横纵波速度确定装置结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的电子设备的实体结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于等效横纵比的有机质岩石横纵波速度确定方法，其特征在于，包括：将有机质岩石等效为典型混合物，根据所述典型混合物，获取有机质岩石的体积模量和剪切模量；构建目标函数，根据所述目标函数，获取典型混合物的横纵比；根据所述典型混合物的横纵比，以及所述有机质岩石的体积模量和剪切模量，获取有机质岩石的横纵波速度。

【技术特征摘要】
1.一种基于等效横纵比的有机质岩石横纵波速度确定方法，其特征在于，包括：将有机质岩石等效为典型混合物，根据所述典型混合物，获取有机质岩石的体积模量和剪切模量；构建目标函数，根据所述目标函数，获取典型混合物的横纵比；根据所述典型混合物的横纵比，以及所述有机质岩石的体积模量和剪切模量，获取有机质岩石的横纵波速度。2.根据权利要求1所述的基于等效横纵比的有机质岩石横纵波速度确定方法，其特征在于，所述将有机质岩石等效为典型混合物，包括：将有机质岩石等效为岩石基质、干酪根颗粒和孔隙。3.根据权利要求2所述的基于等效横纵比的有机质岩石横纵波速度确定方法，其特征在于，所述根据所述典型混合物，获取有机质岩石的体积模量和剪切模量，包括：其中，Vk为干酪根的体积分数，为孔隙度，Kk和Gk为干酪根的体积模量和剪切模量，Kf为流体的体积模量；Pmk和Qmk为干酪根颗粒的形状因子，Pmf和Qmf为等效孔隙的形状因子；KKT和GKT为有机质岩石的体积模量和剪切模量；Km和Gm为岩石基质的体积模量和剪切模量；ζm为简化系数。4.根据权利要求3所述的基于等效横纵比的有机质岩石横纵波速度确定方法，其特征在于，所述目标函数，包括：OF＝Wp|(vpm-vpc)|/vpm+Ws|(vsm-vsc)|/vsm其中，vpm和vsm为测量的纵波和横波速度；vpc和vsc为预测的有机质岩石的纵波和横波速度；Wp和Ws为加权因子；vpm、vsm、vpc和vsc均为关于干酪根颗粒横纵比和孔隙横纵比的二元非线性关系式。5.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘致水，包乾宗，刘俊州，刘致秀，折向毅，夏红敏，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61