一种页岩气地层层理地球物理评价方法技术

本发明专利技术涉及非常规油气地震勘探领域，公开了一种页岩气地层层理地球物理评价方法，包括如下步骤：第一步，基于岩石物理理论的水平层理密度各向异性参数表征；第二步，基于极化各向异性的叠前地震反演；第三步，基于地震资料的水平层理评价。本发明专利技术提出了一种更加稳定的VTI介质各向异性参数反演的方法，通过对极化各向异性参数的反演，并结合各向异性参数与水平层理密度之间的关系，最终实现页岩油气储层的水平层理评价。与常规的极化各向异性反演相比，本发明专利技术方法提出了新的层理密度的概念，并考虑了页岩各向异性参数与层理密度之间的关系，使页岩的水平层理评价具有更加直观的理解，对页岩油气储层的勘探开发具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非常规油气地震勘探领域，特别涉及一种页岩气地层层理地球物理评价方法。
技术介绍
叠前地震资料中包含了许多叠后资料所不具备的信息，所以叠前地震反演被广泛应于储层预测和流体识别。页岩沉积过程中，由于各种沉积物在垂向上沉积不连续造成的，将这种经过原生沉积作用形成的成层构造称之为水平层理。换言之，由于水平层理的存在，才导致页岩具有VTI介质的特征，使得页岩表现出极化各向异性。各向异性参数是衡量各向异性强弱的重要指标，对于HTI介质的裂缝型储层，裂缝密度是指单位体积内裂缝的条数，是影响各向异性参数强弱的主要因素。地震反演是获取地下介质弹性参数的有效途径。据采用地震资料不同，地震反演可分为叠后反演和叠前反演。叠后反演利用叠后地震资料，主要反演地层纵波信息；叠前地震反演利用叠前地震资料所包含的丰富信息，除反演纵波信息外，还可以估计地层横波、岩石模量、流体敏感参数、物性参数、各向异性参数、吸收参数、甚至密度等信息。在叠前地震反演中，据采用的地震正问题解析表达式不同，可分为基于波动方程的叠前反演、基于地震波精确反射系数方程及其近似的叠前反演和基于地震波散射系数方程的地震散射反演等，其中，基于波动方程的叠前地震反演方法受计算效率及稳定性限制，很难在实际地震资料中反演得到合理结果，实用性较小；据反演策略不同，基于地震波反射系数方程及其近似的叠前反演方法又可分为AVO反演、AVA反演及弹性阻抗反演。据地下介质等效模型不同，可分为均匀、非均匀介质，各向同性、各向异性介质，弹性、非弹性介质，以及它们之间的相互组合介质叠前地震反演等。现有的基于极化各向异性反演的页岩油气储层，仅仅只是对页岩的各向异性进行评价，并没有构建各向异性参数与水平层理之间的关系，简单地通过各向异性参数无法真正地实现页岩水平层理评价。
技术实现思路
本专利技术基于Schoenberg线性滑动理论，推导了适用于VTI介质的扩展线性滑动理论，同样利用法向弱度和切向弱度来描述VTI介质的等效弹性矩阵，最后得到各向异性参数与层理密度之间的关系。并提出了一种更加稳定的VTI介质各向异性参数反演的方法，通过对极化各向异性参数的反演，并结合各向异性参数与水平层理密度之间的关系，最终实现页岩油气储层的水平层理评价。本专利技术采用的技术方案是：一种页岩气地层层理地球物理评价方法，包括如下步骤：第一步，基于岩石物理理论的水平层理密度各向异性参数表征：设页岩储层中发育的水平层理的层理密度为η，即单位体积内发育水平层理的总表面积为η，类比垂直裂缝情况下裂缝密度与各向异性参数之间的关系式，得到层理密度η与法向弱度ΔN和切向弱度ΔT的关系： Δ N = 4 3 g [ 1 - g + ( K ′ + 4 μ ′ 3 ) / ( π α μ ) ] η , Δ T = 16 3 [ 3 - 2 g + 4 μ ′ π α μ ] η - - - ( 1 ) , ]]>公式(1)中，η表示层理密度，K′和μ′分别表示层理中充填物体积模量和剪切模量，α表示层理的高宽比，VTI介质中各向异性参数ε、δ和γ与法向弱度ΔN和切向弱度ΔT的关系： ϵ = 2 g ( 1 - g ) Δ N δ = 2 g [ ( 1 - g ) Δ N - Δ T ] γ = Δ T 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种页岩气地层层理地球物理评价方法，其特征在于，其包括如下步骤：第一步，基于岩石物理理论的水平层理密度各向异性参数表征：设页岩储层中发育的水平层理的层理密度为η，即单位体积内发育水平层理的总表面积为η，类比垂直裂缝情况下裂缝密度与各向异性参数之间的关系式，得到层理密度η与法向弱度ΔN和切向弱度ΔT的关系：ΔN=43g[1-g+(K′+4μ′3)/(παμ)]η,ΔT=163[3-2g+4μ′παμ]η---(1),]]>公式(1)中，η表示层理密度，K′和μ′分别表示层理中充填物体积模量和剪切模量，α表示层理的高宽比，VTI介质中各向异性参数ε、δ和γ与法向弱度ΔN和切向弱度ΔT的关系：ϵ=2g(1-g)ΔNδ=2g[(1-g)ΔN-ΔT]γ=ΔT2---(2),]]>根据公式(1)建立的法向弱度ΔN和切向弱度ΔT与层理密度η的关系，将公式(1)带入公式(2),便可得到各向异性参数ε、γ和δ与层理密度η之间的关系如下：η=12K+332(1-2K)(ϵ-δ)---(3),]]>公式(3)中，第二步，基于极化各向异性的叠前地震反演：根据VTI介质地震波传播理论，两个半空间无限大的各向异性介质反射系数近似方程如下：RPPVTI(θ)=12(ΔVPV‾P+Δρρ)+12(ΔVPV‾P-8KΔVSV‾S-4KΔρρ‾+Δδ)sin2θ+12(ΔVPV‾P+Δϵ)sin2θtan2θ---(5)]]>方程(5)中和分别表示上下介质纵波速度、横波速度和密度的均值；ΔVP、ΔVS和Δρ分别表示上下介质纵波速度、横波速度和密度的差异；表示横纵波速度均值平方的比值；Δδ＝δ2‑δ1和Δε＝ε2‑ε1分别表示上下介质各向异性参数的差异，方程(5)中VTI介质的P波反射写成各向同性反射系数Riso与各向异性反射系数Raniso之和，即为极化各向异性反演的纵波反射系数近似公式：RPPVTI(θ)=Riso+Raniso---(6),]]>公式(6)中，令A＝1+tan2θ，B＝‑8K sin2θ，C＝1‑4K sin2θ，D＝sin2θ，E＝sin2θtan2θ，得：RPPVTI=12(AΔVPVP+BΔVSVS+CΔρρ+DΔδ+EΔϵ)---(7),]]>设弹性阻抗用反射系数表示如下：R(θ)≈EI(θ)n+1-EI(θ)nEI(θ)n+1+EI(θ)n≈12ΔEIEI≈12Δln(EI)---(8),]]>令Δlnx＝Δx/x，联合上述公式(7)和(8)，则有：Δln(EI)＝AΔln(VP)+Bln(ΔVS)+CΔln(ρ)+DΔδ+EΔε   (9)，对公式(9)两边同时积分，并取自然指数，则有：EI(θ)=VP(1+tan2θ)VS-8Ksin2θρ1-4Ksin2θexp(δsin2θ+ϵsin2θtan2θ)---(10),]]>引入了三个归一化常数EI0、VP0、VS0、ρ0、δ0和ε0，对公式(10)归一化处理，变为：EI(θ)EI0=(VPVP0)(1+tan2θ)(VSVS0)-8Ksin2θ(ρρ0)1-4Ksin2θ×exp(δsin2θ+ϵsin2θtan2θ)exp(δ0Sin2θ+ϵ0sin2θtan2θ)---(11),]]>对公式(11)的弹性阻抗表达式两边取自然对数，则有：lnEI(θ)EI0=A(θ)ln(VPVP0)+B(θ)ln(VSVS0)+C(θ)ln(&r...

【技术特征摘要】
1.一种页岩气地层层理地球物理评价方法，其特征在于，其包括如下步骤：第一步，基于岩石物理理论的水平层理密度各向异性参数表征：设页岩储层中发育的水平层理的层理密度为η，即单位体积内发育水平层理的总表面积为η，类比垂直裂缝情况下裂缝密度与各向异性参数之间的关系式，得到层理密度η与法向弱度ΔN和切向弱度ΔT的关系： Δ N = 4 3 g [ 1 - g + ( K ′ + 4 μ ′ 3 ) / ( π α μ ) ] η , Δ T = 16 3 [ 3 - 2 g + 4 μ ′ π α μ ] η - - - ( 1 ) , ]]>公式(1)中，η表示层理密度，K′和μ′分别表示层理中充填物体积模量和剪切模量，α表示层理的高宽比，VTI介质中各向异性参数ε、δ和γ与法向弱度ΔN和切向弱度ΔT的关系： ϵ = 2 g ( 1 - g ) Δ N δ = 2 g [ ( 1 - g ) Δ N - Δ T ] γ = Δ T 2 - - - ( 2 ) , ]]>根据公式(1)建立的法向弱度ΔN和切向弱度ΔT与层理密度η的关系，将公式(1)带入公式(2),便可得到各向异性参数ε、γ和δ与层理密度η之间的关系如下： η = 12 K + 3 32 ( 1 - 2 K ) ( ϵ - δ ) - - - ( 3 ) , ]]>公式(3)中，第二步，基于极化各向异性的叠前地震反演：根据VTI介质地震波传播理论，两个半空间无限大的各向异性介质反射系数近似方程如下： R P P V T I ( θ ) = 1 2 ( ΔV P V ‾ P + Δ ρ ρ ) + 1 2 ( ΔV P V ‾ P - 8 K ΔV S V ‾ S - 4 K Δ ρ ρ ‾ + Δ δ ) sin 2 θ + 1 2 ( ΔV P V ‾ P + Δ ϵ ) sin 2 θtan 2 θ - - - ( 5 ) ]]>方程(5)中和分别表示上下介质纵波速度、横波速度和密度的均值；ΔVP、ΔVS和Δρ分别表示上下介质纵波速度、横波速度和密度的差异；表示横纵波速度均值平方的比值；Δδ＝δ2-δ1和Δε＝ε2-ε1分别表示上下介质各向异性参数的差异，方程(5)中VTI介质的P波反射写成各向同性反射系数Riso与各向异性反射系数Raniso之和，即为极化各向异性反演的纵波反射系数近似公式： R P P V T I ( θ ) = R i s o + R a n i s o - - - ( 6 ) , ]]>公式(6)中，令A＝1+tan2θ，B＝-8K sin2θ，C＝1-4K sin2θ，D＝sin2θ，E＝sin2θtan2θ，得： R P P V T I = 1 2 ( A ΔV P V P + B ΔV S V S + C Δ ρ ρ + D Δ δ + E Δ ϵ ) - - - ( 7 ) , ]]>设弹性阻抗用反射系数表示如下： R ( θ ) ≈ E I ( θ ) n + 1 - E I ( θ ) n E I ( θ ) n + 1 + E I ( θ ) n ≈ 1 2 Δ E I E I ≈ 1 2 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：宗兆云，印兴耀，吴国忱，曾勇坚，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37