基于钙质胶结作用影响的砂岩横波速度计算方法技术

本发明专利技术提供一种基于钙质胶结作用影响的砂岩横波速度计算方法，该基于钙质胶结作用影响的砂岩横波速度计算方法包括：步骤1，进行钙质胶结砂岩视胶结率的定量表征；步骤2，进行钙质胶结砂岩视压实率的定量表征；步骤3，计算钙质胶结砂泥岩等效模量；步骤4，计算钙质胶结纵、横波速度；步骤5，将计算结果与测井测量值进行对比。该基于钙质胶结作用影响的砂岩横波速度计算方法按照疏松砂岩的地质和力学特点建立疏松砂岩声波速度模型，为精确反演地层参数（孔隙度等）提供理论基础和计算基础，提高了反演精度。

【技术实现步骤摘要】
基于钙质胶结作用影响的砂岩横波速度计算方法
本专利技术涉及地震岩石物理
，特别是涉及到一种基于钙质胶结作用影响的砂岩横波速度计算方法。
技术介绍
地震岩石物理是目前油气勘探开发过程中用于油气藏储层及流体描述的重要技术，测井横波速度计算是地震岩石物理的一个重要应用点。现阶段，横波计算方法有三类：1、经验关系式计算方法；2、地震反演计算方法；3、基于岩石物理模型的横波计算方法。实际应用研究发现，经验关系式计算方法受地区影响较大，普适性较低；地震约束反演方法利用地震反射信号计算速度特征，不考虑岩石矿物问题，但在求解过程中会产生一定的多解性；基于岩石物理模型的横波速度计算方法，从岩石微观结构方面研究其整体弹性特征，计算精度相对较高，但在实际应用中需根据储层岩性与物性的差异选择不同的模型。中国陆相断陷盆地中的大量剩余油气资源存在于砂泥岩地层之中。这些砂泥岩地层在沉积过程中，广泛夹杂了以方解石和白云石为主要构成的钙质碳酸盐成分，这些钙质成分在成岩过程中经过压实、胶结作用，往往以胶结物的形式存在于砂泥岩中，形成了更加复杂的矿物组合沉积地层。目前油气储层预测实际生产中常用的岩石物理横波计算方法仍旧以常见的砂泥岩模型为主，缺少针对钙质胶结影响方面的技术。钙质胶结砂岩的形成过程中受到压实和胶结作用。常规的Xu-White模型和K-T模型等声波速度模型没有考虑到压实、胶结作用、胶结物和颗粒之间的微观结构，其适用范围一般为中、高孔隙度储层干岩样模量的计算，对低孔隙度或者钙质胶结疏松砂岩的适应性不理想，预测的声速低于实验室和测井观测值，导致应用地震和测井资料反演计算孔隙度等参数的精度不理想。为此我们专利技术了一种新的基于钙质胶结作用影响的砂岩横波速度计算方法，解决了以上技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种为精确反演地层参数提供理论基础和计算基础的基于钙质胶结作用影响的砂岩横波速度计算方法。本专利技术的目的可通过如下技术措施来实现：基于钙质胶结作用影响的砂岩横波速度计算方法，该基于钙质胶结作用影响的砂岩横波速度计算方法包括：步骤1，进行钙质胶结砂岩视胶结率的定量表征；步骤2，进行钙质胶结砂岩视压实率的定量表征；步骤3，计算钙质胶结砂泥岩等效模量；步骤4，计算钙质胶结纵、横波速度；步骤5，将计算结果与测井测量值进行对比。本专利技术的目的还可通过如下技术措施来实现：在步骤1中，以修正的连续胶结模型为基础，根据归一化的胶结半径α与胶结物含量C的关系、视胶结率β与胶结物含量C的关系，用视胶结率β表示归一化的胶结半径α，实现对视胶结率的定量表征。在步骤1中，利用多矿物成分体积含量计算方法，选择测井密度、中子曲线，根据目标的层选取合适的深度窗口，进行交汇图分析计算岩石矿物的砂质、泥质和钙质矿物成分体积含量Vsand、Vsh、Vca和孔隙度φ。在步骤1中，多矿物计算方法按照泥质双矿物岩石模型进行计算，在利用自然伽马或者自然电位曲线计算泥质含量之后，计算其他矿物的体积含量；通过建立中子-密度交会图解释三角形，利用矿物参数定义点在交会图中的位置，判断矿物组成类型及矿物成分含量；根据得到的泥质、硅质和钙质胶结物的含量，计算胶结物的含量C。在步骤1中，视胶结率β与胶结物含量C的关系如下：得到归一化的胶结半径与视胶结率的关系式：利用钙质含量计算结果，对含钙质成分的砂岩段，进行视胶结率和视压实率计算；视胶结率β由钙质含量Vca和孔隙度计算得到：式中，β为视胶结率，α为归一化的胶结半径，Φ0为原始孔隙度，Φ为孔隙度在步骤2中，以修正的连续胶结模型为基础，从视压实率的定义出发，得到视压实率γ与压实后粒间孔隙度Φ1、原始孔隙度Φ0的关系式：根据Scherer的统计关系，原始孔隙度可以用分选系数计算得到：其中，s为分选系数，在实际应用中，该参数通过岩心测量或根据岩石粒度经验估算得到；岩石颗粒之间不同排列方式会产生不同的配位数，根据孔隙度特征统计计算得到；对于等径球体，立方堆积为颗粒最疏松填充方式，配位数为6，粒间孔隙度为47.64％；菱面体堆积为颗粒最紧密填充方式，配位数为12，粒间孔隙度为25.95％；假设岩石的颗粒填充方式为立方堆积、菱面体堆积的混合，岩石中立方堆积的颗粒比例数为1-x，菱形堆积的颗粒比例数为x，则平均孔隙度为：对于立方最疏堆积和菱形堆积的混合堆积岩石，单位体积下二者体积比为1比则平均配位数为：综合以上考虑，得出配位数和视压实率的关系：在步骤3中，根据岩石物理弹性理论和地震波动理论，通过计算颗粒与胶结物组合体的法向与切向刚度来计算得到疏松砂岩的模量和声速；法向和切向应力的作用方式，对应的法向刚度和切向刚度定义如下：式中，Sn和Sτ分别表示法向刚度和切向刚度，表示法向和切向应力的增加，表示球心相对胶结层中心面法向位移的变化，表示球心相对胶结层中心面切向位移的变化；作用于胶结物和颗粒表面的力F和法向应力p的关系如下：F＝∫0αp(r)2πrdrr是胶结层的半径切向力T和内切应力qx之间的关系如下：T＝∫0αqx(r)πrdr依据弹性力学原理，利用法向刚度和切向刚度，推导得到钙质胶结疏松砂岩剪切模量和体积模量如下：其中：其中k，j是根据统计方法得到的系数，其取值大小与和的计算结果有关，Keff为疏松砂岩的骨架体积模量；Geff为疏松砂岩的骨架剪切模量；Gc为胶结物的剪切模量；δc和δ分别为胶结物和颗粒的泊松比；kn和kτ分别为法向位移和切向位移；ε是胶结物中心厚度与颗粒半径的比值，即归一化的胶结物中心厚度；α为胶结半径与颗粒半径的比值，即归一化胶结半径；为临界孔隙度，对于疏松砂岩，临界孔隙度可以通过实验室测量统计得到；n为配位数，代表颗粒周围与之相邻的颗粒个数统计值；Δn为法向位移，Δτ为切向位移，Λτ一类的参数为统计计算的中间过程参数；在岩石胶结系数和配位数基础上，计算含钙质砂岩等效模量：Keff是等效体积模量，Geff是等效剪切模量，n是配位数，δc是归一化胶结层半厚度，Gc是胶结物的剪切模量，φc是临界孔隙度；基于等效介质理论，通过岩石的骨架弹性模量和孔隙流体弹性模量进行岩石等效模量计算。在步骤4中，岩石矿物不同组分的弹性模量对岩石的整体弹性模量都有不同的贡献，按照等效介质理论，各组分之间的弹性模量可以和岩石孔隙及流体模量综合表达出岩石的等效模量，零频率的饱和流体岩石的纵波速度、横波速度和岩石的体积模量和剪切模量的关系用以下公式表达：μ＝μd其中，K为介质总体积模量即流体饱和岩石体积模量，Keff为骨架体积模量，Ks为基质体积模量，Kf为孔隙流体体积模量，μ为介质总剪切模量，μd为骨架剪切模量；φ是岩石孔隙度流体饱和岩石的纵波速度Vp和横波速度Vs与岩石的体积模量、剪切模量以及密度有直接的关系，公式如下：其中K、μ、ρ分别为流体饱和岩石的体积模量、剪切模量和密度；根据以上公式，用岩石弹性模量、孔隙度和岩石物性参数包括密度、纵波速度关系迭代计算出岩石纵波速度和横波速度。在步骤5中，在岩石等效体积模量和剪切模量计算基础上，通过迭代修正计算得到岩石的纵波速度、横波速度数据；首先得到岩石纵波速度，通过对比岩石计算纵波速度与测井实测纵波，微调步骤2中岩石配位数参数，使得计算纵波速度和横波速度更加吻合，在此基础上，计算得到横波速度，实现对钙质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于钙质胶结作用影响的砂岩横波速度计算方法，其特征在于，该基于钙质胶结作用影响的砂岩横波速度计算方法包括：步骤1，进行钙质胶结砂岩视胶结率的定量表征；步骤2，进行钙质胶结砂岩视压实率的定量表征；步骤3，计算钙质胶结砂泥岩等效模量；步骤4，计算钙质胶结纵、横波速度；步骤5，将计算结果与测井测量值进行对比。

【技术特征摘要】
1.基于钙质胶结作用影响的砂岩横波速度计算方法，其特征在于，该基于钙质胶结作用影响的砂岩横波速度计算方法包括：步骤1，进行钙质胶结砂岩视胶结率的定量表征；步骤2，进行钙质胶结砂岩视压实率的定量表征；步骤3，计算钙质胶结砂泥岩等效模量；步骤4，计算钙质胶结纵、横波速度；步骤5，将计算结果与测井测量值进行对比。2.根据权利要求1所述的基于钙质胶结作用影响的砂岩横波速度计算方法，其特征在于，在步骤1中，以修正的连续胶结模型为基础，根据归一化的胶结半径α与胶结物含量C的关系、视胶结率β与胶结物含量C的关系，用视胶结率β表示归一化的胶结半径α，实现对视胶结率的定量表征。3.根据权利要求2所述的基于钙质胶结作用影响的砂岩横波速度计算方法，其特征在于，在步骤1中，利用多矿物成分体积含量计算方法，选择测井密度、中子曲线，根据目标的层选取合适的深度窗口，进行交汇图分析计算岩石矿物的砂质、泥质和钙质矿物成分体积含量Vsand、Vsh、Vca和孔隙度φ。4.根据权利要求3所述的基于钙质胶结作用影响的砂岩横波速度计算方法，其特征在于，在步骤1中，多矿物计算方法按照泥质双矿物岩石模型进行计算，在利用自然伽马或者自然电位曲线计算泥质含量之后，计算其他矿物的体积含量；通过建立中子-密度交会图解释三角形，利用矿物参数定义点在交会图中的位置，判断矿物组成类型及矿物成分含量；根据得到的泥质、硅质和钙质胶结物的含量，计算胶结物的含量C。5.根据权利要求4所述的基于钙质胶结作用影响的砂岩横波速度计算方法，其特征在于，在步骤1中，视胶结率β与胶结物含量C的关系如下：得到归一化的胶结半径与视胶结率的关系式：利用钙质含量计算结果，对含钙质成分的砂岩段，进行视胶结率和视压实率计算；视胶结率β由钙质含量Vca和孔隙度计算得到：式中，β为视胶结率，α为归一化的胶结半径，Φ0为原始孔隙度，Φ为孔隙度。6.根据权利要求1所述的基于钙质胶结作用影响的砂岩横波速度计算方法，其特征在于，在步骤2中，以修正的连续胶结模型为基础，从视压实率的定义出发，得到视压实率γ与压实后粒间孔隙度Φ1、原始孔隙度Φ0的关系式：根据Scherer的统计关系，原始孔隙度可以用分选系数计算得到：其中，s为分选系数，在实际应用中，该参数通过岩心测量或根据岩石粒度经验估算得到；岩石颗粒之间不同排列方式会产生不同的配位数，根据孔隙度特征统计计算得到；对于等径球体，立方堆积为颗粒最疏松填充方式，配位数为6，粒间孔隙度为47.64％；菱面体堆积为颗粒最紧密填充方式，配位数为12，粒间孔隙度为25.95％；假设岩石的颗粒填充方式为立方堆积、菱面体堆积的混合，岩石中立方堆积的颗粒比例数为1-x，菱形堆积的颗粒比例数为x，则平均孔隙度为：对于立方最疏堆积和菱形堆积的混合堆积岩石，单位体积下二者体积比为1比则平均配位数为：综合以上考虑，得出配位数和视压实率的关系：7.根据权利要求1所述的基于钙质胶结作用影响的砂岩横波速度计算方法，其特征在于，在步骤3中，根据岩石...

【专利技术属性】
技术研发人员：张睿璇，慎国强，王希萍，李海涛，周子群，陈松莉，苗永康，
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：山东,37