不整合生物灰岩储层地震岩石物理模型建立方法技术

本发明专利技术公开了一种不整合生物灰岩储层地震岩石物理模型建立方法，包括:计算岩石基质Voigt和Reuss界限，结合BAM加权平均，求取不整合生物灰岩储层岩石等效基质弹性模量；干岩石弹性模量的求取，基于自相容近似，加入复杂的不整合生物灰岩储层孔隙特征，根据测井资料信息，判断是否为砂泥岩储层或者碳酸盐岩储层；利用Patchy Saturation模型加入非均匀分布流体信息，得到饱和岩石等效弹性模量，进而分析不整合生物灰岩储层饱和岩石的模量和速度特征。本发明专利技术计算的纵波速度与测井实测纵波速度误差较小，吻合较好，能够较准确合理预测不整合生物灰岩储层横波速度。

【技术实现步骤摘要】
不整合生物灰岩储层地震岩石物理模型建立方法
本专利技术涉及勘探物理地球学领域，具体涉及一种不整合生物灰岩储层(特殊储层)地震岩石物理模型建立方法。
技术介绍
地震岩石物理架起了地震属性和储层物性之间的桥梁，对地震正演模拟和反演的定性解释起着举足轻重的作用。在地震岩石物理学研究中，地震波速度是反映地下介质的成分及内部结构等因素的一项关键物理参数，因此地震波速度被作为我们要提取的最重要的参数。地震波速度对于地震及地质资料的解释、储层流体变化识别等都是非常重要的。因此，通过建立岩石物理模型来预测岩石速度是具有重要意义的。研究岩石物理性质通常将岩石简化为双相介质。岩石骨架由一种矿物组成，为一相；孔隙流体由液体或气体组成，为另一相。基于这种认识，对于双相介质的研究，1928年至今已建立了近20种理论方法。最早的理论模型是70多年前Voigt的等应变模型与Reuss的等应力模型；1951年，Gassmann提出了低频条件下孔隙介质干燥骨架、固体基质和孔隙流体体积模量的计算方法：Gassmann方程，这个方程被广泛应用于流体替换的问题；1955年，Wood提出了Wood方程，该方程被广泛用于计算流体悬浮的岩石的速度；1956年，Wyllie提出了时间平均方程，对岩石和孔隙流体的纵波速度与孔隙度之间的关系式进行了简化，这个方程在利用地震资料进行孔隙度计算中得到了广泛应用；Hashin和Shtrikman(1963)对多组分岩石的弹性特性进行了研究，提出了著名的Hashin-Shtrikman约束模型；Budiansky(1965)，Hill(1965)，Wu(1966)等用暂时尚未知的等效介质替换背景介质的方法来近似包含物之间的弹性互动，给出了自相容近似(S-C)模型。Berryman(1995)等不仅对岩石的组分进行了分析，而且考虑了矿物包裹体对岩石物理特征的影响，提出了微分等效介质模型(DEM)。Kuster和(1974)基于波散射理论，考虑夹杂体弹性性质、体积百分比和形状的影响，确定地震波在两相介质中传播时岩石的等效弹性模量。Xu和White(1995，1996)结合Gassmann方程和模型及微分等效介质理论(DEM)，提出了一种利用孔隙度和泥质含量估算泥质砂岩纵波和横波速度的方法Xu-White模型。Pride等(2004)基于固结系数给出了固结系数模型。Lee(2006)对Pride给出的固结系数模型中的干岩石剪切模量进行了改进来预测砂岩的横波速度。张佳佳等(2010，2013)提出可变临界孔隙度模型以及多孔可变临界孔隙度模型。Xu和Payne(2009)将Xu-White理论扩展到碳酸盐岩储层。张广智等(2012)在Xu-White模型的基础上给出了基于修正Xu-White模型的碳酸盐岩横波速度估算方法。王保丽等(2013)给出了各向异性碳酸盐岩储层精细横波速度估算方法。不整合生物灰岩储层相对于常规砂泥岩储层和碳酸盐岩储层有其复杂的物性特征，需要针对性建模。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于：针对不整合生物灰岩储层复杂的岩性和孔隙特征，基质等效弹性模量的求取采用加权平均的方法，因为不整合岩石由于磨圆分选不一致造成固体基质的模量不在单一表示。不整合生物灰岩储层孔隙特征复杂，砂泥岩和碳酸盐岩孔隙各异，模型建立时可以通过测井资料判别使用哪套孔隙结构。考虑不整合生物灰岩储层孔隙流体的非均匀性，采用斑状饱和模型，更加合理和准确的反应储层的物性特征。本专利技术采用的技术方案包括：总体方案是：通过已有测井和地质资料,在常规砂泥岩模型Xu-White模型的基础上，构建不整合生物灰岩储层岩石物理模型,将BAM加权平均的方法引入不整合砂泥岩和碳酸盐岩储层的岩石基质模量的求取中，利用PatchySaturation模型模拟饱和岩石的岩石物理性质，不整合砂泥岩储层和碳酸盐岩储层模型均基于自相容近似，将砂泥岩孔隙等效为硬孔隙和软孔隙，碳酸盐岩孔隙根据测井资料信息判别目的层段为包含粒间孔隙、溶洞或裂缝；其中测井资料包括声波、密度、GR或自然电位测井资料，地质资料包括反应岩石物性参数的孔隙度、泥质含量或含水饱和度。上述方案进一步包括：步骤1：计算岩石基质Voigt和Reuss界限，结合BAM加权平均，求取不整合生物灰岩储层岩石等效基质弹性模量；步骤2：干岩石弹性模量的求取，基于自相容近似，加入复杂的不整合生物灰岩储层孔隙特征，针对砂泥岩储层，孔隙纵横比为1的硬孔隙和孔隙纵横比为0.01的软孔隙近似来描述沙泥岩储层中的孔隙和微裂隙，针对碳酸盐岩储层，孔隙特征包含粒间孔隙、溶洞和裂隙，根据测井资料信息，如测井纵波和模型计算纵波的比较，判断是否为砂泥岩储层或者碳酸盐岩储层；步骤3：利用PatchySaturation模型加入非均匀分布流体信息，得到饱和岩石等效弹性模量，进而分析不整合生物灰岩储层饱和岩石的模量和速度特征。进一步的，不整合生物灰岩储层岩石基质模量的求取方法：Voigt界限给出基质等效弹性模量的上限Reuss界限给出基质等效弹性模量的下限式中N表示岩石所含矿物成分种类，MV是整体介质Voigt等效弹性模量，MR是整体介质Reuss等效弹性模量，fi和Mi分别是介质中第i种成分所含的体积分数和弹性模量，M表示体积模量、剪切模量、杨氏模量中任何一个模量；BAM加权平均的方法：Mζ＝MVζ+MR(1-ζ)(3)其中ζ为加权系数，0≤ζ≤1，Mζ为加权平均模量。在横波速度求取时，通过实测纵波的约束来规范加权系数的值，从而准确的反应基质模量信息。进一步的，不整合生物灰岩储层干岩石弹性模量求取的具体方法：干岩石弹性模量的求取采用Berryman给出的N相混合物自相容近似的一般形式，孔隙无填充，即假设孔隙填充物的弹性模量为零；模型建立过程中，将软孔隙、硬孔隙和基质矿物成份带入SC模型求取干岩石的弹性模量，SC模型通过迭代求解来解决公式中的耦合现象，如果n+1次迭代得到的饱和岩石体积模量剪切模量与n次迭代得到的体积模量剪切模量差值满足误差要求，停止迭代，公式如下：其中，m指第m种材料，xm是其体积含量，Km和μm为第m种材料的体积模量和剪切模量；和为i次迭代后岩石的体积模量和剪切模量，和为初始基质的体积模量和剪切模量，可以通过Hill平均求取；Pim和Qim是与和有关的量，表述了i-1次迭代后具有自相容等效模量和的背景介质中再加入包含物材料m后的效果,此处的i指的是第i次迭代，n指的是迭代误差小于阈值的迭代次数，即i＝1,2,…n。进一步的，反应孔隙特征的Pim和Qim系数的具体求取方法：砂泥岩储层孔隙设为孔隙纵横比αsand为1的孔隙和孔隙纵横比αshale为0.01的裂隙；碳酸盐岩的孔隙特征较为复杂，包含粒间孔隙、溶洞和裂隙，当碳酸盐岩中只存在粒间孔隙和晶间孔隙时，由Wylie时间平均公式得到的纵波速度，与DEM模型得到的纵波速度之间几乎没有误差；与时间平均方程相比，包含物如溶洞、鲕穴、铸模孔隙、孔穴孔隙，则会导致纵波速度正的偏差，而微孔隙或者裂缝会导致纵波速度负的偏差；当孔隙纵横比约等于0.1时，DEM模型估算的粒间孔隙弹性模量与时间平均方程得到的结果很相近；若仅有纵横比约为1的球形孔隙，DEM模型近似得到Hashi本文档来自技高网...

【技术保护点】
不整合生物灰岩储层地震岩石物理模型建立方法，其特征在于：通过已有测井和地质资料,在常规砂泥岩模型Xu‑White模型的基础上，构建不整合生物灰岩储层岩石物理模型,将BAM加权平均的方法引入不整合砂泥岩和碳酸盐岩储层的岩石基质模量的求取中，利用Patchy Saturation模型模拟饱和岩石的岩石物理性质，不整合砂泥岩储层和碳酸盐岩储层模型均基于自相容近似，将砂泥岩孔隙等效为硬孔隙和软孔隙，碳酸盐岩孔隙根据测井资料信息判别目的层段为包含粒间孔隙、溶洞或裂缝；其中测井资料包括声波、密度、GR或自然电位测井资料，地质资料包括反应岩石物性参数的孔隙度、泥质含量或含水饱和度。

【技术特征摘要】
1.不整合生物灰岩储层地震岩石物理模型建立方法，其特征在于：通过已有测井和地质资料,在常规砂泥岩模型Xu-White模型的基础上，构建不整合生物灰岩储层岩石物理模型,将BAM加权平均的方法引入不整合砂泥岩和碳酸盐岩储层的岩石基质模量的求取中，利用PatchySaturation模型模拟饱和岩石的岩石物理性质，不整合砂泥岩储层和碳酸盐岩储层模型均基于自相容近似，将砂泥岩孔隙等效为硬孔隙和软孔隙，碳酸盐岩孔隙根据测井资料信息判别目的层段为包含粒间孔隙、溶洞或裂缝；其中测井资料包括声波、密度、GR或自然电位测井资料，地质资料包括反应岩石物性参数的孔隙度、泥质含量或含水饱和度。2.如权利要求1所述的不整合生物灰岩储层地震岩石物理模型建立方法，其特征在于具体步骤是：步骤1：计算岩石基质Voigt和Reuss界限，结合BAM加权平均，求取不整合生物灰岩储层岩石等效基质弹性模量；步骤2：干岩石弹性模量的求取，基于自相容近似，加入复杂的不整合生物灰岩储层孔隙特征，针对砂泥岩储层，孔隙纵横比为1的硬孔隙和孔隙纵横比为0.01的软孔隙近似来描述沙泥岩储层中的孔隙和微裂隙，针对碳酸盐岩储层，孔隙特征包含粒间孔隙、溶洞和裂隙，根据测井资料信息，如测井纵波和模型计算纵波的比较，判断是否为砂泥岩储层或者碳酸盐岩储层；步骤3：利用PatchySaturation模型加入非均匀分布流体信息，得到饱和岩石等效弹性模量，进而分析不整合生物灰岩储层饱和岩石的模量和速度特征。3.如权利要求2所述的不整合生物灰岩储层地震岩石物理模型建立方法，其特征在于不整合生物灰岩储层岩石等效基质弹性模量的求取方法：Voigt界限给出基质等效弹性模量的上限Reuss界限给出基质等效弹性模量的下限式中N表示岩石所含矿物成分种类，MV是整体介质Voigt等效弹性模量，MR是整体介质Reuss等效弹性模量，fi和Mi分别是介质中第i种成分所含的体积分数和弹性模量，M表示体积模量、剪切模量、杨氏模量中任何一个模量；BAM加权平均的方法：Mζ＝MVζ+MR(1-ζ)(3)其中ζ为加权系数，0≤ζ≤1，Mζ为加权平均模量。在横波速度求取时，通过实测纵波的约束来规范加权系数的值，从而准确的反应基质模量信息。4.如权利要求3所述的不整合生物灰岩储层地震岩石物理模型建立方法，其特征在于不整合生物灰岩储层干岩石弹性模量求取的具体方法是：干岩石弹性模量的求取采用Berryman给出的N相混合物自相容近似的一般形式，孔隙无填充，即假设孔隙填充物的弹性模量为零；模型建立过程中，将软孔隙、硬孔隙和基质矿物成份带入SC模型求取干岩石的弹性模量，SC模型通过迭代求解来解决公式中的耦合现象，如果n+1次迭代得到的饱和岩石体积模量剪切模量与n次迭代得到的体积模量剪切模量差值满足误差要求，停止迭代，公式如下：其中，m指第m种材料，xm是其体积含量，Km和μm为第m种材料的体积模量和剪切模量；和为i次迭代后岩石的体积模量和剪切模量，和为初始基质的体积模量和剪切模量，可以通过Hill平均求取；Pim和Qim是与和有关的量，表述了i-1次迭代后具有自相容等效模量和的背景介质中再加入包含物材料m后的效果,此处的i指的是第i次迭代，n指的是迭代误差小于阈值的迭代次数，即i＝1,2,…n。5.如权利要求4所述的不整合生物灰岩储层地震岩石物理模型建立方法，其特征在于，反应孔隙特征的Pim和Qim系数的具体求取方法是，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兴谋，张明振，石晓光，罗霞，吴笑荷，樊明，刘秉建，揭景荣，马国良，
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胜利油田分公司物探研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11