一种建立地震波衰减岩石物理图板的方法技术

本发明专利技术公开了一种建立地震波衰减岩石物理图板的方法，属于地震岩石物理建模领域。该方法针对水饱和及油饱和介质中分布有不同尺寸的气泡斑块的情况，利用White模型和推广的Johnson模型提出了一种建立地震波衰减岩石物理图板的方法，并分析了两种部分饱和情况下地震属性：衰减、P波速度、波阻抗、纵横波速度比，对含气饱和度、孔隙度和渗透率的敏感性。

【技术实现步骤摘要】
一种建立地震波衰减岩石物理图板的方法
本专利技术涉及地震岩石物理建模
，具体涉及一种建立地震波衰减岩石物理图板的方法，并利用建立的图板进行了地震属性敏感性分析。
技术介绍
岩石物理图板能够建立弹性性质(速度、密度、波阻抗、饱和岩石弹性模量和衰减等)和储层属性(孔隙度、流体饱和度、渗透率和黏土含量等)之间的联系。和Avseth(2004)，Avsethetal(2005)，Carcione和Avseth(2015)在页岩中已经做了相应的研究。当地震波在小尺度不均匀性介质中传播时，介质内部不同性质的区域间会产生压力梯度。White(1975)和Johnson(2001)的研究表明，中观尺度非均质性和不同波形式之间的能量转换能够解释速度频散和衰减(即品质因子Q的倒数)，其中快纵波到Biot慢波的能量转换是主要的物理机制，这种物理机制被称为中观耗散。其中，中观尺度表示其长度远大于矿物颗粒半径并远小于地震波长。如果相邻区域流体类型不同，在地震频带下不同区域间孔隙流体的扩散是一种很重要的耗散机制。不同的理论和研究人员已经对这种机制进行了解释(例如Carcione和Picotti(2006)、Müller等(2010)和Carcione(2014))。建立合理的物理图板需要针对实际的油气储层进行岩石物理建模，一般包括三个步骤：首先分析岩石矿物组分，估算基质弹性参数与密度；其次采用理论、经验公式或者其他方法，基于岩石基质性质、储层孔隙结构、骨架固结程度等因素计算岩石骨架的弹性参数与密度；最后依据储层环境下流体性质，结合流体的分布特征及其与孔隙的联系，估算含流体岩石的波响应特征，并与实际工程相联系。现有技术一般都是基于常规岩石弹性参数(速度、密度、纵横波速度比、弹性模量等)，建立单一孔隙结构、单一尺度数据的常规岩石物理图板。现有的方法无法适用于孔隙结构复杂、横向非均质性强的油气储层。由于非均匀油气藏中不相混溶的流体一般呈“斑块状”分布，并且衰减属性相比于速度等常规岩石弹性参数对储层流体更敏感，针对此情况，本专利技术通过向介质中嵌入一系列尺寸的气泡斑块建立了精度更高的衰减岩石物理图板。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种建立地震波衰减岩石物理图板的方法，引入衰减属性建立的衰减岩石物理图板，能够切实提高储层流体的检测精度。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种建立地震波衰减岩石物理图板的方法，其特征是，包括以下步骤：步骤S1，估算岩石骨架弹性模量和孔隙流体性质；步骤S2，非均匀饱和介质中气泡斑块形状的表征；步骤S3，White模型和Johnson模型的推导；步骤S4，复合介质等效弹性模量的计算；步骤S5，利用Johnson模型预测相速度和品质因子Q；步骤S6，绘制衰减岩石物理图板；步骤S7，地震属性敏感性分析。优选的，步骤S1中，利用Krief模型估算岩石骨架体积模量和剪切模量。优选的，步骤S2中，以孔隙流体为气和水为例，用斑块表面积与饱和介质总体积的比值β表征气泡斑块的形状，其公式如下：其中Sg为含气饱和度，ζ表示水-气接触面的粗糙程度，a为球形气泡的半径。优选的，复杂介质体积模量的表达式：对于Johnson模型中：其中τ，ξ，g，N，R分别为模型中的弹性参数，β表示气泡斑块的形状；T为流体斑块上的平均扩散时间，对于White模型，考虑同心球体结构，模型中相对应参数β和T则有以下表达式：其中β表示气泡斑块的形状；T为流体斑块上的平均扩散时间，即在某种流体斑块大小下孔隙介质骨架中压力达到均衡状态时的扩散时间，其中，其中N为模型中的弹性参数；下标g和b分别表示孔隙所含流体为气体和卤水，White模型的其他参数计算公式与上述Johnson模型相同。优选的，步骤S4中，等效体积模量K为：PDFj为气泡斑块的正态分布；KV为通过Vogit平均计算的等效体积模量；KR为通过Reuss平均计算的等效体积模量；K为通过Hill平均计算的最终的岩石等效体积模量，K(ω)j为J个半径为aj(j＝1，…，J)的描述孔隙介质非弹性性质的模量，即为公式(23)。优选的，通过步骤S1-S5计算地震波纵波速度、阻抗、速度比、衰减参数，进而绘制气-水部分饱和和气-油部分饱和情况下的衰减岩石物理图板。优选的，步骤S7中，岩石物理图板对地震属性敏感性分析的具体过程为：令y＝f(x)，其中x为自变量，y为因变量。则敏感系数能够表示为：其中是通过消除单位的影响来使系数标准化。将岩石物理图板中的含气饱和度、孔隙度和渗透率作为自变量，地震属性参数作为因变量，对制作的岩石物理图板进行敏感性分析。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：a)建立了一种新型的中观尺度下的衰减岩石物理图板；b)考虑了部分饱和介质中气泡斑块的形状和尺寸，能够更好地描述中观尺度下复杂介质地震属性的特征；c)采用建立的岩石物理图板，能够快速有效的分析地震属性对含气饱和度、孔隙度及渗透率的敏感性。附图说明图1为本专利技术提出的一种建立地震波衰减岩石物理图板的方法流程示意图；图2为White模型(球形结构，spherical)和Johnson模型(分形结构，fractal)中相速度(图a、b)和衰减(图c、d)随频率的变化图。图(a)和(c)为气-水部分饱和情况，图(b)和(d)表示气-油部分饱和情况，其中平均半径为30cm；图中细实线和细虚线分别表示采用VRH平均和HS边界平均的模型结果，其中粗实线为采用单一斑块半径的模型结果；图3为气-水部分饱和状态下Johnson模型中相速度(a)和衰减(b)随渗透率的变化图；图4为气-水部分饱和情况的岩石物理图板；图中横坐标为地震P波速度，等值线分别表示含气饱和度和孔隙度(渗透率)，其中实线表示不同的含气饱和度，虚线表示不同的孔隙度及渗透率(例如φ＝10％表示孔隙介质孔隙度为10％，Sg＝0.1％表示孔隙介质中含气饱和度为0.1％，含水饱和度为99.9％)；(a)为单一斑块半径的White模型；(b)为采用概率密度函数的White模型；(c)为单一斑块半径的Johnson模型；(d)为采用概率密度函数的Johnson模型；图5为气-水部分饱和情况的岩石物理图板；图中横坐标为地震P波阻抗，等值线分别表示含气饱和度和孔隙度(渗透率)，其含义和图4中曲线相同；(a)为单一斑块半径的White模型；(b)为采用概率密度函数的White模型；(c)为单一斑块半径的Johnson模型；(d)为采用概率密度函数的Johnson模型；图6为气-水部分饱和情况的岩石物理图板；图中横坐标为相速度比，等值线分别表示含气饱和度和孔隙度(渗透率)，其含义和图4中曲线相同；(a)为单一斑块半径的White模型；(b)为采用概率密度函数的White模型；(c)为单一斑块半径的Johnson模型；(d)为采用概率密度函数的Johnson模型；图7为气-油部分饱和情况的岩石物理图板；图中横坐标为地震P波速度，等值线分别表示含气饱和度和孔隙度(渗透率)，其中实线表示不同的含气饱和度，虚线表示不同的孔隙度及渗透率(例如φ＝10％表示孔隙介质孔隙度为10％，Sg＝0.1％表示孔隙介质中含气饱和度为0.1％，含油饱和度为99.9％)；(a)为单一斑块半径的White模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种建立地震波衰减岩石物理图板的方法，其特征是，包括以下步骤：步骤S1，估算岩石骨架弹性模量和孔隙流体性质；步骤S2，非均匀饱和介质中气泡斑块形状的表征；步骤S3，White模型和Johnson模型的推导；步骤S4，复合介质等效弹性模量的计算；步骤S5，利用Johnson模型预测相速度和品质因子Q；步骤S6，绘制衰减岩石物理图板；步骤S7，地震属性敏感性分析。

【技术特征摘要】
1.一种建立地震波衰减岩石物理图板的方法，其特征是，包括以下步骤：步骤S1，估算岩石骨架弹性模量和孔隙流体性质；步骤S2，非均匀饱和介质中气泡斑块形状的表征；步骤S3，White模型和Johnson模型的推导；步骤S4，复合介质等效弹性模量的计算；步骤S5，利用Johnson模型预测相速度和品质因子Q；步骤S6，绘制衰减岩石物理图板；步骤S7，地震属性敏感性分析。2.根据权利要求1所述的一种建立地震波衰减岩石物理图板的方法，其特征是，步骤S1中，利用Krief模型估算岩石骨架体积模量和剪切模量。3.根据权利要求1所述的一种建立地震波衰减岩石物理图板的方法，其特征是，步骤S2中，以孔隙流体为气和水为例，用斑块表面积与饱和介质总体积的比值β表征气泡斑块的形状，其公式如下：其中Sg为含气饱和度，ζ表示水-气接触面的粗糙程度，a为球形气泡的半径。4.根据权利要求1所述的一种建立地震波衰减岩石物理图板的方法，其特征是，复杂介质体积模量的表达式：KGH高频极限下的复体积模量，KGW低频极限下的体积模量，ω为角频率，τ,ξ为Johnson模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴晶，马汝鹏，庞孟强，何润发，张琳，魏颐君，李帆，周欣，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32