一种碳酸盐岩岩石物理参数地震反演方法技术

本发明专利技术提供了一种碳酸盐岩岩石物理参数地震反演方法，属于石油地球物理勘探领域。本方法包括：(1)基于叠前角度道集进行叠前AVO三参数反演，得到地层弹性参数M，所述M包括纵波速度、横波速度和密度；(2)基于测井资料建立统计岩石物理模型；(3)结合步骤(2)得到的岩石物理模型，对储层物性条件进行随机模拟，得到随机模拟结果；(4)对步骤(3)得到的随机模拟结果进行贝叶斯分类模拟，得到后验概率分布，将步骤(1)得到的M作为反演的输入，找到具有最大后验概率分布的R即为最终的反演结果。

【技术实现步骤摘要】
一种碳酸盐岩岩石物理参数地震反演方法
本专利技术属于石油地球物理勘探领域，具体涉及一种碳酸盐岩岩石物理参数地震反演方法，基于改进的Xu&White模型实现基于地震数据的多种碳酸盐岩岩石物理参数同时反演。
技术介绍
随着油气勘探的不断深入，不断涌现新的勘探区块和新的领域，随着南方和西部大型海相油气田的陆续发现，使得海相碳酸盐岩油气勘探成为我国油气勘探的重要组成部分，因此碳酸盐岩储层及流体综合解释成为地球物理学家越来越关注的重点研究课题。基于地震资料的储层预测及流体检测必须以岩石物理研究为基础。地震反射特征(振幅、相位和频率)与地下岩石的弹性性质直接相关，而地下岩石的弹性性质是由岩石本身的岩石物理性质(岩性、矿物组分、孔隙结构、饱和流体类型、成岩作用、压力、温度)决定的。测井及岩芯资料能够提供井点处的岩性、流体及储层物性条件等各类详细信息，且纵向分辨率高，基于测录井资料开展岩石物理研究可以建立地层岩石物理性质同地层弹性性质之间的对应关系，从而在叠前地震反演得到地层弹性参数的基础上进一步反演地层岩石物理参数。但这个关系通常是复杂的、非线性的，常规储层物性参数反演都是基于统计反演理论来建立两者之间的关系，比如模拟退火、遗传算法和神经网络方法等。这类方法由于完全基于统计的假定，进行黑箱反演使储层预测的可信度低，物理意义不明确，缺乏横向外推的理论依据，是一种完全基于数据的反演。而且这类反演方法对工区内井的数量的空间分布规律都有比较苛刻的要求，方法的适用性也受到一定的限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种碳酸盐岩岩石物理参数地震反演方法，针对现有岩石物理参数地震反演技术对于复杂储层存在的不足，重点围绕在碳酸盐岩岩石物理参数反演中由于岩石物理关系不明确导致的横向外推稳定性不足的缺点，通过研究适合碳酸盐岩的岩石物理模型，结合统计理论建立适合横向外推的统计岩石物理模型，利用随机模拟方法和非线性反演方法，综合应用地质、测井、地震资料，最终反演得到多种岩石物理参数，包括矿物含量、孔隙度和含流体饱和度等，其中矿物含量可以揭示岩性，而孔隙度和含流体饱和度可以对储层实现更加精细的评价。本专利技术是通过以下技术方案实现的：(1)基于叠前角度道集进行叠前AVO三参数反演，得到地层弹性参数M，所述M包括纵波速度、横波速度和密度，即M={纵波速度、横波速度和密度}；(2)基于测井资料建立统计岩石物理模型；(3)结合步骤(2)得到的岩石物理模型，对储层物性条件进行随机模拟，得到随机模拟结果；(4)对步骤(3)得到的随机模拟结果进行贝叶斯分类模拟，得到后验概率分布，将步骤(1)得到的M作为反演的输入，找到具有最大后验概率分布的R即为最终的反演结果。所述步骤(2)中统计岩石物理模型的建立需要针对目标储层的不同地质背景，建立相应的岩石物理模型：M=fRPM(R)+ε其中，R为岩石物理性质，包括孔隙度、含水饱和度、泥质含量、白云石含量和石灰石含量，即R={孔隙度，含水饱和度，泥质含量，白云石含量，石灰石含量}；fRPM代表岩石物理模型，ε为模型误差，其服从零均值的截断高斯分布，基于统计理论计算模型误差ε的方差和截断值；对于碳酸盐岩，其岩石物理模型fRPM是通过岩石物理模型标定实现的，具体包括：①利用Voigt-Reuss-Hill模型计算碳酸盐岩骨架弹性模量，具体公式为：其中，Kma代表岩石基质弹性模量，是Voigt提出的n个组分的等效弹性模量的上限，是Reuss提出的n个组分的等效弹性模量下限，Kmai是第i种组分的弹性模量；ci为是第i种组分的体积含量，分别指泥质含量、白云石含量和石灰石含量；②利用连续一阶差分理论实现等效模量计算，其体积模量和剪切模量分别为：Kd=Kma(1-φ)pUd=Uma(1-φ)q其中，Kd和Ud分别是孔隙度为φ时的干岩骨架体积模量和剪切模量，Km和Um分别是岩石基质的体积模量和剪切模量，p和q是一组只与纵横比有关的系数，与溶洞、裂缝、粒间孔隙体积分量及孔隙纵横比成正比；③通过Wood方程计算孔隙流体体积模量：其中，Kf为混合流体体积模量，Ki为单相流体体积模量，fi是相应的单相流体饱和度，这里的fi是相应的单相流体饱和度，不是含水饱和度。因为Kf为混合流体体积模量，混合流体一般指的是水和气、水和油或者水和油气的混合，这里的fi在i取不同值时分别代表含水饱和度、含气饱和度或者含油饱和度，但存在一个关系是所以通常只需要反演出含水饱和度就可以计算得到含气饱和度或者含油饱和度；④基于体积平均计算含饱和流体岩石的体积密度ρ：其中ρfi为单相流体体积密度，fi是相应的单相流体饱和度；ci和ρmai分别是第i种组分的体积含量和弹密度‘⑤基于Gassmann-Biot-Geertsma模型给出饱和岩石的弹性模量并计算纵波速度Vp和横波速度Vs：其中，Ks是饱和流体体积模量，ρ是岩石密度；通过步骤①至⑤实现了根据地层的岩石物理性质R={孔隙度，含水饱和度，泥质含量，白云石含量，石灰石含量}计算得到岩石的弹性性质M={纵波速度、横波速度和密度}，即完成了岩石物理模型标定，得到碳酸盐岩的岩石物理模型fRPM。所述步骤(3)中是采用马尔科夫链蒙特卡罗(MCMC)抽样MetropolisHastings抽样算法，结合步骤(2)得到的岩石物理模型，对岩石物理性质R(即储层物性条件)进行随机模拟，得到的随机模拟结果{Ri，Mi}i=1…N，具体包括：①假定储层物性参数R的先验分布服从多维高斯分布：式中，N代表多维高斯分布，和分别为多维高斯分布的均值和协方差矩阵，NR为岩石物理模型中，物性参数变量的个数，权重系数αk满足：基于EM算法获取高斯混合模型的参数估计；②基于储层物性参数先验分布，利用MCMC抽样MetropolisHastings抽样算法对储层物性条件进行随机模拟，得到储层物性条件的随机模拟结果{Ri}i=1…N，结合统计岩石物理模型M=fRPM(R)+ε，得到储层物性参数和弹性参数的综合随机模拟结果{Ri，Mi}i=1…N；其中，N代表MCMC随机抽样次数，i表示第i次随机模拟得到的地层岩石物理参数。所述步骤(4)中反演得到岩石物理参数最大后验概率分布是这样实现的：反演目标函数如下：R=argMaxP(Rc|M)c=1，2…，NCR其中，P(RC/M)为所述后验概率分布，即已知M时，Rc的概率；Rc同R的意义一样，表示不同类别的岩石物理性质；NCR为储层物性参数的类别数；基于贝叶斯分类算法求解该目标函数，即输入步骤(1)得到的M，计算得到后验概率分布P(Rc|M)，找到具有最大后验概率分布的R即为最终的反演结果。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术基于改进的Xu&White模型实现了基于地震数据的多种碳酸盐岩岩石物理参数同时反演，具有如下特点：(1)传统岩石物理参数反演方法都是基于统计反演理论来建立地层弹性性质同岩石物理性质之间的关系，不具有明确的物理意义，缺乏横向外推的理论依据，进行黑箱反演使储层预测的可信度低。本方法基于改进的Xu&White模型建立两者之间的关系，是基于孔隙介质理论的，具有比较明确的物理意义。(2)贝叶斯分类算法同其他非线性反演方法相比算法逻辑更本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳酸盐岩岩石物理参数地震反演方法，其特征在于：所述方法包括：(1)基于叠前角度道集进行叠前AVO三参数反演，得到地层弹性参数M，所述M包括纵波速度、横波速度和密度；(2)基于测井资料建立统计岩石物理模型；(3)结合步骤(2)得到的岩石物理模型，对储层物性条件进行随机模拟，得到随机模拟结果；(4)对步骤(3)得到的随机模拟结果进行贝叶斯分类模拟，得到后验概率分布，将步骤(1)得到的M作为反演的输入，找到具有最大后验概率分布的R即为最终的反演结果。

【技术特征摘要】
1.一种碳酸盐岩储层物性参数地震反演方法，其特征在于：所述方法包括：(1)基于叠前角度道集进行叠前AVO三参数反演，得到地层弹性参数M，所述地层弹性参数M包括纵波速度、横波速度和密度；(2)基于测井资料建立统计岩石物理模型；(3)结合步骤(2)得到的统计岩石物理模型，对储层物性参数进行随机模拟，得到随机模拟结果；(4)对步骤(3)得到的随机模拟结果进行贝叶斯分类模拟，得到后验概率分布，将步骤(1)得到的地层弹性参数M作为反演的输入，找到具有最大后验概率分布的R即为最终的反演结果；所述步骤(2)中统计岩石物理模型的建立需要针对目标储层的不同地质背景，建立相应的统计岩石物理模型：M＝fRPM(R)+ε；其中，R为储层物性参数，包括孔隙度、含水饱和度、泥质含量、白云石含量和石灰石含量；fRPM代表函数关系岩石物理模型，ε为统计岩石物理模型的模型误差，其服从零均值的截断高斯分布，基于统计理论计算统计岩石物理模型的模型误差ε的方差和截断值；对于碳酸盐岩，其函数关系岩石物理模型fRPM是通过函数关系岩石物理模型标定实现的，具体包括：①利用Voigt-Reuss-Hill模型计算碳酸盐岩骨架弹性模量，具体公式为：其中，Kma代表碳酸盐岩骨架弹性模量，是Voigt提出的n个组分的等效弹性模量的上限，是Reuss提出的n个组分的等效弹性模量下限，Kmai是第i种组分的弹性模量；ci为是第i种组分的体积含量，分别指泥质含量、白云石含量和石灰石含量；②利用连续一阶差分理论实现等效模量计算，干岩骨架的体积模量和剪切模量分别为：Kd＝Km(1-φ)pUd＝Um(1-φ)q其中，Kd和Ud分别是孔隙度为φ时的干岩骨架体积模量和剪切模量，Km和Um分别是岩石基质的体积模量和剪切模量，p和q是一组只与纵横比有关的系数，与溶洞、裂缝、粒间孔隙体积分量及孔隙纵横比成正比；③通过Wood方程计算孔隙流体体积模量：其中，Kf为混合流体体积模量，Kj为单相流体体积模量，fj是相应的单相流体饱和度；④基于体积平均计算含饱和流体岩石的体积...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡华锋，杨丽，朱童，张克非，周单，
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