CN103364834A - 一种利用叠前地震频散分析预测储层渗透率的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用叠前地震频散分析预测储层渗透率的方法，包括根据反射系数方程：求取纵波V p随频率f的变化的情况，求取的方法包括利用反射系数方程；对不同频率f，测量不同的反射系数，从随频率不同而不同的反射系数值拟合推导出

Description

一种利用叠前地震频散分析预测储层渗透率的方法
技术领域
本发明属于石油勘探领域，涉及一种利用叠前地震频散分析预测储层渗透率的方法。 
背景技术
在孔隙弹性理论中，渗透率在地震勘探直接找油气技术中有着重要的地位，它一方面是油气藏描述必不可少的实质性参数，另一方面又是甜点预测的标志性参数。由地震数据中提取渗透率信息是最重要的任务之一。 
用地震资料预测渗透率目前尚无成熟方法。生产上大多通过渗透率和孔隙度的回归关系预测。也有文献报道用纵横波速度比和孔隙度预测，驰豫频率预测渗透率等，在生产上尚未见到太多的成功案例。 
在孔隙弹性地震参数中流动性是一个重要参数，流动性和渗透率关系密切，所以我们可以探索通过预测流动性参数来预测渗透率。而地震波在孔隙介质传播时，会造成地震波的频散和吸收效应，地震波的频散和流动性有关。 
在固流双相介质中，流体的存在导致地震波发生不同程度的频散和衰减[3]。孔隙填充介质的喷射流动（或局部粘滞流动）是引起地震波发生频散和衰减的主要原因。Batzle etal.研究表明，与频率有关的速度变化受岩石的渗透率影响，并定义了流体的流动性，即岩石渗透率与流体粘滞性的比值，来描述P波频散和流体的流动性的关系。Chapman等人在《The influence of fluid –sensitive dispersion and attenuation on AVO analysis》（ Chapman, M, Liu, E. and Li, X-Y Geophys. J. Int. 2006, 167, 89-105）一文中从理论上研究了两个弹性层之间夹一个填充流体导致衰减和频散的频散层组成模型的AVO特征，认为弹性层和频散层之间的界面会导致地震反射系数随频率的变化而变化，这种变化与AVO的类型有关。对于第一类AVO，速度频散导致反射波能量集中在高频段；而对于第三类AVO，速度频散导致反射波能量集中在低频段。这一研究表明可以根据反射波能量随频率的变化来研究流体的性质。这里AVO（Amplitude Versus Offset,振幅随偏移距的变化）是一项应用在地质勘探，特别是地下油气资源勘探领域的岩体特性分析技术。 
反射系数与入射角的关系符合Zoeppritz（佐普里兹）方程，Zoeppritz角度域各近似方法，都采用了与S波有关的 、泊松比
Figure 929527DEST_PATH_IMAGE002
及
Figure 767033DEST_PATH_IMAGE003
等参量来表示反射系数。尽管纵波的速度信息可以利用测井数据准确地获得，但对于S波信息未知的地区，利用AVO技术进行岩性参数反演会带来很大误差和不确定性。由于流体对流体的反射系数在垂直入射时S波速度为零，而非垂直入射时反射系数的其他项可以用射线参数来替代，因此Wang Yanghua等人在《Approximations to the Zeoppritz equations and their use in AVO analysis》（Wang Yanghua. Geophysics, 64, 1920-1927）提出用流体因子及射线参数表示近似反射系数。 
Figure 520094DEST_PATH_IMAGE004
         
其中，
Figure 821763DEST_PATH_IMAGE005
、分别为纵波、横波慢度，
Figure 195555DEST_PATH_IMAGE007
为流体反射系数，P为截距，
Figure 565356DEST_PATH_IMAGE008
为储层岩体密度， 为剪切模量μ的变化量，其中μ=ρV s 2，
Figure 377640DEST_PATH_IMAGE010
为横波，为储层岩体密度。
发明内容
为对叠前地震反演进行渗透率分析，本发明利用频变AVO理论分析纵横波参数随频率变化情况，进而分析流动性和渗透率，提出了一种利用叠前地震频散分析预测储层渗透率的方法。 
本发明所述一种利用叠前地震频散分析预测储层渗透率的方法，包括根据反射系数方程：      
求取纵波V p随频率f的变化的情况，求取
Figure 699458DEST_PATH_IMAGE013
的方法包括如下步骤：
令反射系数方程为
Figure 795590DEST_PATH_IMAGE014
 ------- ①；
对不同频率f，测量不同的反射系数
Figure 694144DEST_PATH_IMAGE015
，从随频率不同而不同的反射系数值拟合推导出
Figure 559332DEST_PATH_IMAGE016
随频率f变化的规律；
Figure 635873DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 907716DEST_PATH_IMAGE006
分别为纵波、横波慢度，
Figure 157432DEST_PATH_IMAGE007
为流体反射系数，P为射线参数，为储层岩体密度，
Figure 577098DEST_PATH_IMAGE009
表示剪切模量μ的变化量。
上述方法利用从射线域对Zoeppritz方程进行简化后的公式进行频率分析，可以得到反射系数随频率变化的规律，从而对岩体渗透率进行分析。 
优选的，所述反射系数方程
Figure 647822DEST_PATH_IMAGE011
的产生过程为： 
将Gardener近似方程
Figure 638912DEST_PATH_IMAGE017
代入
           
Figure 164178DEST_PATH_IMAGE014
 ------- ①
并去掉包含、
Figure 874962DEST_PATH_IMAGE006
因子的项，得到
          --------②  ；
其中
Figure 550980DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 202541DEST_PATH_IMAGE019
分别为储层岩体密度和其变化量，
Figure 936273DEST_PATH_IMAGE020
、
Figure 269165DEST_PATH_IMAGE021
分别为纵波和其变化量。
通过上述处理，简化了测量和计算过程。 
进一步的，所述从随频率不同而不同的反射系数值拟合推导出
Figure 817958DEST_PATH_IMAGE016
随频率f变化的规律具体实现方法为： 
利用②式，将
Figure 30634DEST_PATH_IMAGE015
以一选定的频率
Figure 297667DEST_PATH_IMAGE022
作频域展开，取一阶项可得：
Figure 182053DEST_PATH_IMAGE023
----③；
其中，
Figure 781979DEST_PATH_IMAGE025
；
选择不同的频率f，测量对应频率下的反射系数
Figure 723259DEST_PATH_IMAGE015
，及纵波，储层岩体密度
Figure 921339DEST_PATH_IMAGE008
，射线参数P，拟合出及
Figure 15645DEST_PATH_IMAGE027
；
其中
Figure 556348DEST_PATH_IMAGE028
，
Figure 137502DEST_PATH_IMAGE029
。
更进一步的，所述频率
Figure 659619DEST_PATH_IMAGE022
为测量层段地震能量峰值频率为中心，左右各扩展ΔF1的频带内的任意频率值，其中ΔF1为预先设定的扩展频宽。 
更进一步的，对及
Figure 405038DEST_PATH_IMAGE027
的拟合采用最小二乘法。 
采用本发明所述的利用叠前地震频散分析预测储层渗透率的方法，可以反映流体速度的频散，通过分析流体速度的频变程度来衡量流体的流动性，进而达到预测渗透率的目的。 
本发明与常规AVO分析不同，在射线参数域进行分析，不但考虑了炮检距的变化情况，同时还考虑了频率域的变化特征。 
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。 
一种利用叠前地震频散分析预测储层渗透率的方法，包括根据反射系数方程：      
Figure 903016DEST_PATH_IMAGE011
求取纵波V p随频率f的变化
Figure 118007DEST_PATH_IMAGE012
的情况，求取
Figure 334224DEST_PATH_IMAGE013
的方法包括如下步骤：
令反射系数方程为
Figure 154413DEST_PATH_IMAGE014
 ------- ①；
对不同频率f，测量不同的反射系数
Figure 506897DEST_PATH_IMAGE015
，从随频率不同而不同的反射系数值拟合推导出
Figure 636396DEST_PATH_IMAGE016
随频率f变化的规律；
Figure 12013DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 432630DEST_PATH_IMAGE006
分别为纵波、横波慢度，
Figure 593615DEST_PATH_IMAGE007
为流体反射系数，P为射线参数，为储层岩体密度，
Figure 304400DEST_PATH_IMAGE009
表示剪切模量μ的变化量。
精确求取反射系数需要借助Zeoppritz方程，而完整的Zeoppritz方程形式非常复杂，难以进行有效的数据分析，前人对该方程进行了各种简化，现有Zeoppritz方程简化多从角度域着手，而Wang Yanghua提出了从射线域简化Zeoppritz方程的思想，本发明中，优选使用Wang Yanghua等人在《Approximations to the Zeoppritz equations and their use in AVO analysis》（Wang Yanghua. Geophysics, 64, 1920-1927）提出的方程： 
Figure 42734DEST_PATH_IMAGE004
------- ①
对反射系数进行简化处理。 相对于角度域的简化方式，射线域在远道由于实现了宽角度和宽范围的检测，得到的信息量更丰富，射线域简化的方程在进行频散分析时可以利用的信息量更多。
     尽管纵波V p的速度信息可以利用测井数据准确地获得，但对于横波信息未知的地区，利用AVO技术进行岩性参数反演会带来很大误差和不确定性。由于流体对流体的反射系数在垂直入射时横波速度为零，而非垂直入射时反射系数的其他项可以用射线参数P来替代。①式能够较好的反应上述情况，对横波参数以射线参数代替，简化了反射系数的求取过程，以①式对不同频率测量不同的反射系数
Figure 327085DEST_PATH_IMAGE015
，利用测量结果可以观察出流体反射系数
Figure 677295DEST_PATH_IMAGE007
随频率变化的规律，
Figure 439715DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 306783DEST_PATH_IMAGE006
、P、
Figure 762035DEST_PATH_IMAGE008
均可以测量得到。 
而根据 ----④ 
其中
Figure 352602DEST_PATH_IMAGE031
，
Figure 388692DEST_PATH_IMAGE032
   -----⑤
可见是的函数，从而可以从随频率不同而不同的反射系数值拟合推导出随频率f变化的规律。
为进一步简化计算过程，本发明对上述①式进行进一步处理，引入Gardener近似方程               
Figure 288460DEST_PATH_IMAGE017
； 
 将Gardener近似方程代入①式，并利用④-⑤式，同时去掉包含纵、横波慢度参数
Figure 23198DEST_PATH_IMAGE005
和
Figure 632033DEST_PATH_IMAGE006
的项，可以得到
           
Figure 992476DEST_PATH_IMAGE018
--------②  。
包含纵、横波慢度参数和
Figure 908797DEST_PATH_IMAGE006
的项在工程应用中对反射系数影响很小，可以忽略不计，因此在简化过程中去掉，利用Gardener近似方程将参数合并成其他现有参数。使②式中不再出现在①式中出现的纵、横波慢度参数
Figure 136440DEST_PATH_IMAGE005
和及
Figure 343747DEST_PATH_IMAGE019
，简化了测量和计算过程。 
利用②式推导出
Figure 114126DEST_PATH_IMAGE016
随频率f变化的规律具体实现方法为： 
将②式对
Figure 363842DEST_PATH_IMAGE015
以一选定的频率
Figure 286798DEST_PATH_IMAGE022
作频域展开，由于地震能量主要集中在地震主频带附近，在主频两侧随着频率的变化逐渐减小。频率
Figure 596557DEST_PATH_IMAGE022
可以为测量层段地震能量峰值频率为中心，左右各扩展ΔF1的频带内的任意频率值，其中ΔF1为预先设定的扩展频宽：例如对测量层段地震能量峰值频率为75兆，设置ΔF1为5兆，则
Figure 355696DEST_PATH_IMAGE022
可以在70-80兆的频带内选择任一频率。
为简化计算，对②式展开后仅取一阶项，可得 
Figure 346786DEST_PATH_IMAGE023
----③；
其中
Figure 186566DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure 854177DEST_PATH_IMAGE025
；
选择不同的频率f，测量对应频率下的反射系数
Figure 146618DEST_PATH_IMAGE015
，及纵波
Figure 941399DEST_PATH_IMAGE020
，储层岩体密度
Figure 635685DEST_PATH_IMAGE008
，射线参数P，拟合出
Figure 972732DEST_PATH_IMAGE026
及
Figure 18049DEST_PATH_IMAGE027
；拟合的方法可以采用最小二乘法。
根据一阶展开的数学理论，，；从
Figure 174726DEST_PATH_IMAGE028
可以得到随频率f变化的规律。 
 本发明利用从射线域简化的Zeoppritz方程形式，从频率域对反射系数进行测量分析，利用反射系数方程得到反射系数方程中能够反应储层渗透率的流体速度参数随频率的变化规律，从而分析储层渗透率。由于地震波的横波部分随频率的变化幅度相对纵波极小，因此流体速度参数只关注纵波的频散程度，只求取纵波的频率方程得到随频率f变化的规律客观上也简化了计算过程。 
 本发明从各种Zeoppritz方程的简化形式中选取了从射线域简化的WANG YANG HUA 方程①式，并对其进一步进行了简化处理，使之可以被用来进行频散分析流体速度的相关参数。利用简化后的方程进行展开并只对一阶项讨论，得到流体速度随频率的变化规律。 
采用本发明所述的利用叠前地震频散分析预测储层渗透率的方法，可以反映流体速度的频散，通过分析流体速度的频变程度来衡量流体的流动性，进而达到预测渗透率的目的。 
本发明与常规AVO分析不同，在射线参数域进行分析，不但考虑了炮检距的变化情况，同时还考虑了频率域的变化特征。 
本发明中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。 
前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。 

Claims (5)

1.一种利用叠前地震频散分析预测储层渗透率的方法，其特征在于，包括根据反射系数方程：                                                     
Figure 2013103216959100001DEST_PATH_IMAGE001
求取纵波V p随频率f的变化
Figure 104203DEST_PATH_IMAGE002
的情况，求取
Figure 2013103216959100001DEST_PATH_IMAGE003
的方法包括如下步骤：
令反射系数方程为
Figure 752222DEST_PATH_IMAGE004
 ------- ①；
对不同频率f，测量不同的反射系数
Figure 2013103216959100001DEST_PATH_IMAGE005
，从随频率不同而不同的反射系数值拟合推导出
Figure 119749DEST_PATH_IMAGE006
随频率f变化的规律；
Figure 2013103216959100001DEST_PATH_IMAGE007
、分别为纵波、横波慢度，
Figure 2013103216959100001DEST_PATH_IMAGE009
为流体反射系数，P为射线参数，
Figure 449548DEST_PATH_IMAGE010
为储层岩体密度，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
表示剪切模量μ的变化量。
2.如权利要求1所述利用叠前地震频散分析预测储层渗透率的方法，其特征在于，所述反射系数方程
Figure 466920DEST_PATH_IMAGE001
的产生过程为：
将Gardener近似方程
Figure 739770DEST_PATH_IMAGE012
代入
          
Figure 468691DEST_PATH_IMAGE004
 ------- ①
并去掉包含、
Figure 170117DEST_PATH_IMAGE008
因子的项，得到
         
Figure DEST_PATH_IMAGE013
--------②  ；
其中
Figure 627250DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 515571DEST_PATH_IMAGE014
分别为储层岩体密度和其变化量，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
、分别为纵波和其变化量。
3.如权利要求2所述利用叠前地震频散分析预测储层渗透率的方法，其特征在于，所述从随频率不同而不同的反射系数值拟合推导出
Figure 875194DEST_PATH_IMAGE006
随频率f变化的规律具体实现方法为：
利用②式，将
Figure 817742DEST_PATH_IMAGE005
以一选定的频率
Figure DEST_PATH_IMAGE017
作频域展开，取一阶项可得：
Figure 881776DEST_PATH_IMAGE018
----③；
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 489343DEST_PATH_IMAGE020
；
选择不同的频率f，测量对应频率下的反射系数
Figure 961913DEST_PATH_IMAGE005
，及纵波
Figure 13046DEST_PATH_IMAGE015
，储层岩体密度
Figure 938276DEST_PATH_IMAGE010
，射线参数P，拟合出
Figure DEST_PATH_IMAGE021
及
Figure 871508DEST_PATH_IMAGE022
；
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE023
，
Figure 57638DEST_PATH_IMAGE024
。
4.如权利要求3所述利用叠前地震频散分析预测储层渗透率的方法，其特征在于，所述频率
Figure 279672DEST_PATH_IMAGE017
为测量层段地震能量峰值频率为中心，左右各扩展ΔF1的频带内的任意频率值，其中ΔF1为预先设定的扩展频宽。
5.如权利要求3所述利用叠前地震频散分析预测储层渗透率的方法，其特征在于，对
Figure 380615DEST_PATH_IMAGE021
及
Figure 408613DEST_PATH_IMAGE022
的拟合采用最小二乘法。
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