一种基于等效孔隙理论的砂岩岩石物理建模方法技术

本发明专利技术属于油气地球物理勘探领域，提供了一种针对致密砂岩的岩石物理模型构建方法，包括以下步骤：构建岩心的基质模型；构建岩石的骨架模型；构建岩石的含流体模型；预测岩石的弹性属性。本发明专利技术提出了一种新的包含不同孔隙特征的致密砂岩岩石物理模型，建立了矿物成分、孔隙度、孔隙类型及含流体性与岩石弹性参数之间的定量关系。该模型通过了基于岩芯和测井资料的标定，充分证明了其具有较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于等效孔隙理论的砂岩岩石物理建模方法
本专利技术属于油气地球物理勘探领域，勘探对象为砂岩油气藏，本专利技术具体涉及一种基于改进的等效孔隙理论构建砂岩岩石物理模型的方法。
技术介绍
岩石物理的主要任务在于如何将地下岩石的物性参数与弹性参数(如速度、密度)联系起来。岩石的矿物成分、孔隙度、含流体性甚至孔隙形状都会影响岩石的弹性模量，为了研究和模拟地下复杂的岩石与模量间的相互关系，人们发展了KT理论(KusterandToksoz，1974)，自相容模型(O’ConnellandBudiansky，1974)，等效微分介质理论(Cleary，1980；Zimmerman，1991)。一些经典的岩石物理建模方法依赖于建立速度与孔隙度、泥质含量和其他一些物性参数之间的关系，如针对砂泥岩的Han模型、Xu-White模型、Gassmann模型以及针对碳酸盐岩的Xu-Panye模型等。对于致密砂岩储层(孔隙度低于8％)，往往具有较低的孔隙度和渗透率，目前国外已有的技术包括Hudson模型、Eshelby-Cheng裂缝模型。然而，这些基于颗粒接触理论的岩石物理模型对致密砂岩孔隙特征的描述不够精细，针对性不强，由此导致了这些模型对低孔隙度砂岩适用性不够。由岩石物理模型来进行地震流体检测困难，岩石骨架密度、粘土含量和粘土类型、真孔隙度和渗透率的确定存在困难，测井和地震资料进行储层评价存在问题。
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，提供一种针对致密砂岩的岩石物理建模方法，针对低孔隙度低渗透率砂岩，用于致密砂岩气勘探领域。意在建立一种低孔隙度低渗透率砂岩岩石物理建模方法和流程，帮助更好的了解和刻画致密砂岩岩石物性对于弹性参数和力学参数的影响，指导致密砂岩气勘探。本专利技术通过岩心微观结构分析得到岩心的矿物组分、孔隙类型、孔隙度参数，然后构建岩石物理模型。具体地，提供一种基于等效孔隙理论的砂岩岩石物理建模方法，包括以下步骤：构建岩心的基质模型；构建岩石的骨架模型；构建岩石的含流体模型；预测岩石的弹性属性。进一步地，构建岩心的基质模型的步骤包括分析岩心的矿物组分，得到岩石矿物组分含量数据，基于岩石矿物组分含量数据获得岩石基质的模量。优选地，通过Reuss-Voigt-Hill平均计算多种矿物混合的岩石基质弹性模量：其中式中1，MVRH代表岩石基质弹性模量，MV代表Voigt边界模量，MR代表Reuss边界模量；fi和Mi分别代表第i种矿物的比例和模量；N表示N种矿物。进一步地，构建岩石的骨架模型的步骤包括分析岩心的孔隙结构，划分孔隙类型并统计孔隙比重；并以岩石基质的模量为输入，加入不同的类型孔隙得到岩石骨架模型。可选地，利用微分等效介质理论和自相容近似理论向岩石基质中依次加入不同形状的孔隙，计算得到含孔隙干岩石的等效体积模量K*和剪切模量μ*。进一步地，向岩石基质中加入孔隙计算等效体积模量K*和剪切模量μ*的DEM表达式为：初始条件为：K*(0)＝K1,μ*(0)＝μ1，K1和μ1为基质的体积和剪切模量；K2和μ2为加入的孔隙的体积模量和剪切模量，y为所加入的孔隙的体积比例，参数P和Q用以刻画任意形状的孔隙对岩石的影响。P和Q的值由孔隙的形态决定，先确定加入的孔隙的类型，然后确定P和Q的值。进一步地，构建岩石的含流体模型的步骤包括，在岩石的骨架模型中加入流体，得到岩石的含流体模型。优选地，利用Gassmann方程向岩石中加入流体，表达式为：为干岩石刚度系数，为含流体岩石的刚度系数，K0为矿物体积模量，Kfl为流体体积模量，φ为孔隙度；其中δkl与δij代表的是矩阵中的元素，δij下标ij与cij中的下标对应。优选地，根据岩石的刚度系数，计算得到纵波和横波速度：其中，VP0代表垂向的纵波速度，VS0代表垂向的横波速度，ρ代表密度。优选地，向岩石中加入的流体为水、气、油或其任意比例的混合物。本专利技术针对砂岩的矿物组分、孔隙结构进行微观分析，针对不同地区的砂岩划分出相应的孔隙类型，统计出不同孔隙类型的比例。在实验分析基础上构建砂岩岩石物理模型，并进行弹性属性预测，其预测结果可作为砂岩储层地震反演的输入参数或对反演结果进行约束和校正。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显示了根据本专利技术实施例的砂岩岩石物理建模流程示意图。图2显示了根据本专利技术一个实施例的孔隙类型示意图。图3显示了根据本专利技术实施例的模型预测与岩心实测的纵波速度对比。图4显示了根据本专利技术实施例的模型预测与岩心实测的横波速度对比。图5显示了根据本专利技术实施例的模型预测与测井数据的纵波速度对比。图6显示了根据本专利技术实施例的模型预测与测井数据的横波速度对比。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使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。本专利技术提供了一种针对致密砂岩的岩石物理模型构建方法，属于油气地球物理勘探领域。具体地，提供一种基于等效孔隙理论的砂岩岩石物理建模方法，包括以下步骤：构建岩心的基质模型；构建岩石的骨架模型；构建岩石的含流体模型；预测岩石的弹性属性。可选地，构建岩心的基质模型的步骤包括分析岩心的矿物组分，得到岩石矿物组分含量数据，基于岩石矿物组分含量数据获得岩石基质的模量。可选地，构建岩石的骨架模型的步骤包括分析岩心的孔隙结构，划分孔隙类型并统计孔隙比重；并以岩石基质的模量为输入，加入不同的类型孔隙得到岩石骨架模型。可选地，利用微分等效介质理论和自相容近似理论向岩石基质中依次加入不同形状的孔隙，计算得到含孔隙干岩石的等效体积模量K*和剪切模量μ*。可选地，构建岩石的含流体模型的步骤包括，在岩石的骨架模型中加入流体，得到岩石的含流体模型。可选地，向岩石中加入的流体为水、气、油或其任意比例的混合物。作为本专利技术的一种实施方式，如图1所示，本方法包括：第一步，收集岩心样品，进行成分分析，得到岩心的矿物组分数据；第二步，制作岩石薄片，在显微镜下进行孔隙特征分析，划分孔隙类型，统计每一孔隙类型的百分比；第三步，输入组成岩石矿物的比例和模量，计算得到多种矿物混合的岩石基质的弹性模量；第四步，向所述岩石基质中依次加入不同类型的孔隙得到干岩石，计算得到含孔隙干岩石的骨架模量；第五步，向所述干岩石中加入流体，计算得到整个岩石的弹性模量。为便于理解本专利技术实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本专利技术，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本专利技术。本专利技术的内容是针对砂岩的岩石物理建模方法，包括了岩心微观分析，多种矿物混合的岩石基质模量计算、含孔隙干岩石骨架模量计算和含流体岩石模量计算一整套建模流程。在该建模方法中，充分考虑了砂岩中发育的复杂孔隙对岩石模量带来的影响，为了更好的说明整个建模方法及流程思路，作者以鄂尔多斯盆地大牛地气田致密砂岩储层为例，结合图1来举例说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于等效孔隙理论的砂岩岩石物理建模方法，其特征在于，包括以下步骤：构建岩心的基质模型；构建岩石的骨架模型；构建岩石的含流体模型；预测岩石的弹性属性。

【技术特征摘要】
1.一种基于等效孔隙理论的砂岩岩石物理建模方法，其特征在于，包括以下步骤：构建岩心的基质模型；构建岩石的骨架模型；构建岩石的含流体模型；预测岩石的弹性属性。2.根据权利要求1所述的基于等效孔隙理论的砂岩岩石物理建模方法，其特征在于，构建岩心的基质模型的步骤包括分析岩心的矿物组分，得到岩石矿物组分含量数据，基于岩石矿物组分含量数据获得岩石基质的模量。3.根据权利要求2所述的基于等效孔隙理论的砂岩岩石物理建模方法，其特征在于，通过Reuss-Voigt-Hill平均计算多种矿物混合的岩石基质弹性模量：其中式中1，MVRH代表岩石基质弹性模量，MV代表Voigt边界模量，MR代表Reuss边界模量；fi和Mi分别代表第i种矿物的比例和模量；N表示N种矿物。4.根据权利要求2或3所述的基于等效孔隙理论的砂岩岩石物理建模方法，其特征在于，构建岩石的骨架模型的步骤包括分析岩心的孔隙结构，划分孔隙类型并统计孔隙比重；并以岩石基质的模量为输入，加入不同的类型孔隙得到岩石骨架模型。5.根据权利要求4所述的基于等效孔隙理论的砂岩岩石物理建模方法，其特征在于，利用微分等效介质理论和自相容近似理论向岩石基质中依次加入不同形状的孔隙，计算得到含孔隙干岩石的等效体积模量K*和剪切模量μ*。6.根据权利要求5所述的基于等效孔隙理论的砂岩岩石物理建模方法，其特征在于，向岩石基质中加入孔隙计算等效体积模量K*和剪切模量μ*的DEM表达式为：

【专利技术属性】
技术研发人员：周枫，刘卫华，奚相，
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