CN104714252A - 分析流体因子敏感性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分析流体因子敏感性的方法，该分析流体因子敏感性的方法包括：步骤1，构造砂泥岩互层模型；步骤2，进行流体替代；步骤3，选择若干流体因子；以及步骤4，进行流体因子敏感性定量分析。该分析流体因子敏感性的方法进行流体因子敏感性研究，实现基于Gassmann方程的流体替代，可定量分析流体替代后，饱和流体岩石的纵横波速度、密度的变化，在此基础上，选择不同的流体因子，并通过计算流体因子敏感系数来定量的分析不同流体因子的敏感性。

Description

分析流体因子敏感性的方法

技术领域

本发明涉及油田开发技术领域，特别是涉及到一种分析流体因子敏感性的方法。

背景技术

随着油气勘探开发难度加大，如何从地震数据中获取储层流体特征参数成为目前储层地球物理的研究热点，叠前反演作为获取流体特征参数的一个重要手段，应用越来越广泛，目前的叠前反演主要是获得纵横阻抗等信息，如何更加准确的直接提取流体因子，并提高反演结果的精确度，是叠前反演研究和应用中的关键所在。

胜利油田在“十一五”期间在埕岛地区部署的多口探井失利，失利的主要原因是储层或储层含油气性预测不准，或钻遇砂体低部位，给地球物理预测带来困难，说明对砂体含油气判识需要攻关有效的技术方法。在滨海地区新近系共完钻探井60余口，失利井30余口，地质分析认为探井均为钻探披覆构造，宏观油水界面以外区域的油气充满程度差异大，控制因素研究跟不上钻探步伐，钻探非优势运移通道砂体或钻到油水界面以外是主要原因。在地球物理应用上，对新近系砂体描述成功率在90%以上，但是，油气的识别准确度较低，目前迫切需要的是更为准确的含油气判识技术。目前与岩性和流体信息有关的参数主要有纵、横波速度；纵、横波阻抗；纵、横波速度比；泊松比等。

直接从叠前地震数据中提取流体因子是目前流体识别的发展方向。而直接提取流体因子的一个关键是如何确定研究工区最敏感的流体因子，要实现这一步需要进行流体因子的敏感性分析，从而从众多的流体因子中找到最敏感的流体因子，然后再基于该流体因子构建反演目标函数，从而最终实现从叠前地震数据中直接提取出最敏感流体因子的目的。

针对基于地球物理的储层与流体预测方法，目前流行国内外的流体因子种类繁多，实际应用中的普适性欠佳，且计算方法主要基于弹性参数的间接代数组合，受地震反演问题固有的病态影响会导致较大的累积误差，影响实际应用的可靠性。针对工区地质与地球物理特点，基于工区岩石物理统计分析，构建适用研究目标工区的敏感储层与流体指示因子，研究储层与流体敏感指示因子的地震尺度直接提取方法对于实现储层含油气空间展布的精细描述具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过计算流体因子敏感系数来定量的分析不同流体因子的敏感性的分析流体因子敏感性的方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：分析流体因子敏感性的方法，该分析流体因子敏感性的方法包括：步骤1，构造砂泥岩互层模型；步骤2，进行流体替代；步骤3，选择若干流体因子；以及步骤4，进行流体因子敏感性定量分析。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1中，将泥岩作为盖层，将砂岩作为储层，并赋予砂泥岩不同的纵波速度、横波速度和密度，进一步通过基于Zoeppritz方程的叠前正演模拟地震波振幅随着偏移距变化的情况。

在步骤2中，根据Gassman方程，绘出纵波速度、横波速度及密度响应含气饱和度的曲线，纵波速度以非线性的方式响应含气饱和度；横波速度在含气及含水的情况下，速度变化很小；密度是以线性的方式响应含气饱和度的变化，当含气饱和度增大时，密度在减小。

步骤2包括：

（1）给出一组干岩石初始纵波速度V_p、横波速度V_s和密度ρ；

（2）计算弹性模量，公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}{K}_d=\mathrm{\ρ}({\left(V_p\right)}^2-\frac{3}{4}{\left(V_s\right)}^2)\\ {\mathrm{\μ}}_d=\mathrm{\ρ}{\left(V_s\right)}^2\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中：K_d表示干岩的体积模量，μ_d表示干岩的剪切模量；

（3）应用Gassmann方程计算饱和岩石体积模量和岩石剪切模量，公

其中：K^*表示介质总体积模量，K_d表示骨架体积模量，K_m表示基质(颗粒)体积模量，K_f表示孔隙流体体积模量，表示孔隙度，μ^*表示介质总剪切模量，μ_d表示骨架剪切模量；

（4）计算饱和岩石体密度，公式如下：

其中：ρ^*表示介质总密度，ρ_d表示为岩石干燥时密度，ρ_f表示孔隙流体密度，ρ_m表示为岩石骨架(基质)密度，ρ_w表示盐水密度，S_w表示饱和度，ρ_hc表示烃类密度；

（5）计算饱和岩石纵横波速度

$\left\{\begin{array}{c}{V_p}^{*}=\sqrt{\frac{K^{*}+4/{3\mathrm{\μ}}^{*}}{{\mathrm{\ρ}}^{*}}}\\ {V_s}^{*}=\sqrt{\frac{{\mathrm{\μ}}^{*}}{{\mathrm{\ρ}}^{*}}}\end{array}\right.---\left(5\right)$

其中：表示流体饱和介质中纵波速度，表示流体饱和介质中横波速度。

在步骤3中，结合待研究的具体工区，选择若干与储层流体变化有关的流体因子，流体因子包括纵波阻抗、纵横波速度比、纵横波速度比的平方、泊松阻抗、Gassmann流体项、拉伸模量和泊松比。

在步骤4中，首先基于地层反射系数的概念和定义，给出计算流体因子敏感系数的计算公式，用于定量的区分不同流体因子对流体的识别能力；再通过数据分析，或是绘制棒状图，定量分析流体因子的敏感性，从中选出对研究区的流体最为敏感的流体因子。

在步骤4中，计算流体因子敏感系数的计算公式为：

$Q_{\mathrm{fluid}}=\frac{(\mathrm{fluid}1-\mathrm{fluid}2)}{(\mathrm{fluid}1+\mathrm{fluid}2)}---\left(6\right)$

其中：Q_fluid表示流体因子敏感系数；Fluid1表示流体1的流体因子；Fluid2表示流体2的流体因子，敏感系数越大，这两种流体因子的差别越大，也就是说流体因子区分这两种流体的能力越强。

本发明中的分析流体因子敏感性的方法，主要用于分析不同的流体因子针对储层不同流体的敏感性。直接从叠前地震数据中提取流体因子是目前流体识别的发展方向，而直接提取流体因子的一个关键是如何确定对于研究工区最敏感的流体因子项，要实现这一步需要进行流体因子的敏感性分析，从而从众多的流体因子中找到最敏感的流体因子。本发明进行流体因子敏感性研究，实现基于Gassmann方程的流体替代，在给定干岩石的纵横波速度和密度、孔隙度，以及流体及其饱和度等参数的基础上，分别用气、油、水进行流体替代，可定量分析流体替代后，饱和流体岩石的纵横波速度、密度的变化。在此基础上，选择不同的流体因子，并通过计算流体因子敏感系数来定量的分析不同流体因子的敏感性。

附图说明

图1为本发明的分析流体因子敏感性的方法的一具体实施例的流程图；

图2为本发明的一具体实施例中砂泥岩互层模型示意图；

图3为本发明的一具体实施例中流体替代后模型示意图；

图4为本发明的一具体实施例中流体因子敏感系数棒状图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的分析流体因子敏感性的方法的一具体实施例的流程图。

在步骤101，构造砂泥岩互层模型。

构造砂泥岩互层模型，将泥岩作为盖层，将砂岩作为储层，并赋予砂泥岩不同的纵波速度、横波速度和密度，可进一步通过基于Zoeppritz方程的叠前正演模拟地震波振幅随着偏移距变化的情况，如图2砂泥岩互层模型所示。流程进入到步骤102。

在步骤102，进行流体替代。

基于Gassman理论的流体替代。根据Gassman方程，绘出纵波速度（P波）、横波速度（S波）及密度响应含气饱和度的曲线，P波速度以非线性的方式响应含气饱和度；S波速度在含气及含水的情况下，速度变化很小；密度是以线性的方式响应含气饱和度的变化，当含气饱和度增大时，密度在减小。

岩石是矿物的集合体，它是由多种矿物、孔隙等组成的多相体，严格来说，岩石是一类不均匀的物体，因为岩石内部存在着不同的矿物、孔隙等，因此，可以将岩石看成为双相介质。Gassmann理论假设饱和岩石有四部分组成：饱和岩石（孔隙充满流体或气）、干燥岩石、岩石骨架和孔隙流体。通过干岩骨架模量项体现孔隙形状的影响。此模型中假设为球形孔隙，饱和流体不影响岩石的剪切模量。

基于Gassman理论的流体替代的主要内容包括：（1）给出一组干岩石初始速度和密度；（2）计算弹性模量；（3）应用Gassmann方程计算饱和岩石体积模量；（4）计算岩石剪切模量；（5）饱和岩石体密度；（6）计算饱和岩石纵横波速度。

保持泥岩的各项参数不变化，分别用气、油、水对砂岩进行流体替代，然后基于Gassman理论，计算含气砂岩、含油砂岩和含水砂岩的纵波速度、横波速度和密度。然后，进行基于Gassman理论的流体替代，具体的步骤如下：

（1）给出一组干岩石初始纵波速度V_p、横波速度V_s和密度ρ。

（2）计算弹性模量，公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}{K}_d=\mathrm{\ρ}({\left(V_p\right)}^2-\frac{3}{4}{\left(V_s\right)}^2)\\ {\mathrm{\μ}}_d=\mathrm{\ρ}{\left(V_s\right)}^2\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中:K_d表示干岩的体积模量，μ_d表示干岩的剪切模量。

(3)应用Gassmann万程计算饱和岩石体积模量和岩石剪切模量，公式如下:

其中：K^*表示介质总体积模量，K_d表示骨架体积模量，K_m表示基质(颗粒)体积模量，K_f表示孔隙流体体积模量，表示孔隙度，μ^*表示介质总剪切模量，μ_d表示骨架剪切模量。

（4）计算饱和岩石体密度，公式如下：

其中：ρ^*表示介质总密度，ρ_d表示为岩石干燥时密度，ρ_f表示孔隙流体密度，ρ_m表示为岩石骨架(基质)密度，ρ_w表示盐水密度，S_w表示饱和度，ρ_hc表示烃类密度。

（5）计算饱和岩石纵横波速度

$\left\{\begin{array}{c}{V_p}^{*}=\sqrt{\frac{K^{*}+4/{3\mathrm{\μ}}^{*}}{{\mathrm{\ρ}}^{*}}}\\ {V_s}^{*}=\sqrt{\frac{{\mathrm{\μ}}^{*}}{{\mathrm{\ρ}}^{*}}}\end{array}\right.---\left(5\right)$

其中：表示流体饱和介质中纵波速度，表示流体饱和介质中横波速度。最终的流体替代计算结果如图3的流体替代后模型所示。流程进入到步骤103。

在步骤103，选择若干流体因子。

给出与流体有关的若干项流体因子。结合待研究的具体工区，选择若干与储层流体变化有关的流体因子，流体因子的种类非常繁多，下面的表给出了常用的一些流体因子作为参考。

表3流体因子的种类

流程进入到步骤104。

在步骤104，进行流体因子敏感性定量分析。

借鉴地层反射系数的概念，计算流体因子敏感系数，最后通过比较这些流体因子系数来分析不同流体因子对于油气的敏感性。

首先基于地层反射系数的概念和定义，给出了计算流体因子敏感系数的计算公式，用于定量的区分不同流体因子对流体的识别能力。

$Q_{\mathrm{fluid}}=\frac{(\mathrm{fluid}1-\mathrm{fluid}2)}{(\mathrm{fluid}1+\mathrm{fluid}2)}---\left(6\right)$

其中：Qfluid表示流体因子敏感系数；Fluid1表示流体1的流体因子；Fluid2表示流体2的流体因子。可以看出，敏感系数越大，这两种流体因子的差别越大，也就是说流体因子区分这两种流体的能力越强。

广义上来说，流体因子的种类非常繁多，其针对流体的识别能力是不同的。本研究内容从众多的流体因子中选出7项，进行流体因子的敏感性分析，如下表所示。

表1七个流体因子

其中：V_p表示纵波速度，V_s表示横波速度，ρ表示密度，Ip表示纵波阻抗，Is表示横波阻抗。

定义流体因子敏感系数计算公式如式(6)所示，可以看出，敏感系数越大，这两种流体因子的差别越大，也就是说流体因子区分这两种流体的能力越强。

依据敏感系数计算公式，分别计算分析了气-水、油-水、气-油之间的流体因子的敏感性，如下表所示。

表2流体因子敏感系数表

从表2的计算结果，结合上述分析认为，Gassmann流体项对与流体的识别最为敏感，无论是对气-水、油-水还是气-油的区分度最高。

最后，可通过数据分析，或是绘制棒状图等手段，定量分析流体因子的敏感性，从中选出对研究区的流体最为敏感的流体因子，如图4流体因子敏感系数棒状图所示。流程结束。

Claims (7)

1.分析流体因子敏感性的方法，其特征在于，该分析流体因子敏感性的方法包括：

步骤1，构造砂泥岩互层模型；

步骤2，进行流体替代；

步骤3，选择若干流体因子；以及

步骤4，进行流体因子敏感性定量分析。

2.根据权利要求1所述的分析流体因子敏感性的方法，其特征在于，在步骤1中，将泥岩作为盖层，将砂岩作为储层，并赋予砂泥岩不同的纵波速度、横波速度和密度，进一步通过基于Zoeppritz方程的叠前正演模拟地震波振幅随着偏移距变化的情况。

3.根据权利要求1所述的分析流体因子敏感性的方法，其特征在于，在步骤2中，根据Gassman方程，绘出纵波速度、横波速度及密度响应含气饱和度的曲线，纵波速度以非线性的方式响应含气饱和度；横波速度在含气及含水的情况下，速度变化很小；密度是以线性的方式响应含气饱和度的变化，当含气饱和度增大时，密度在减小。

4.根据权利要求1所述的分析流体因子敏感性的方法，其特征在于，步骤2包括：

（1）给出一组干岩石初始纵波速度V_p、横波速度V_s和密度ρ；

（2）计算弹性模量，公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}{K}_d=\mathrm{\ρ}({\left(V_p\right)}^2-\frac{3}{4}{\left(V_s\right)}^2)\\ {\mathrm{\μ}}_d=\mathrm{\ρ}{\left(V_s\right)}^2\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中：K_d表示干岩的体积模量，μ_d表示干岩的剪切模量；

（3）应用Gassmann方程计算饱和岩石体积模量和岩石剪切模量，公式如下：

其中：K^*表示介质总体积模量，K_d表示骨架体积模量，K_m表示基质(颗粒)体积模量，K_f表示孔隙流体体积模量，表示孔隙度，μ^*表示介质总剪切模量，μ_d表示骨架剪切模量；

（4）计算饱和岩石体密度，公式如下：

其中：ρ^*表示介质总密度，ρ_d表示为岩石干燥时密度，ρ_f表示孔隙流体密度，ρ_m表示为岩石骨架(基质)密度，ρ_w表示盐水密度，S_w表示饱和度，ρ_hc表示烃类密度；

（5）计算饱和岩石纵横波速度

$\left\{\begin{array}{c}{V_p}^{*}=\sqrt{\frac{K^{*}+4/{3\mathrm{\μ}}^{*}}{{\mathrm{\ρ}}^{*}}}\\ {V_s}^{*}=\sqrt{\frac{{\mathrm{\μ}}^{*}}{{\mathrm{\ρ}}^{*}}}\end{array}\right.---\left(5\right)$

其中：表示流体饱和介质中纵波速度，表示流体饱和介质中横波速度。

5.根据权利要求1所述的分析流体因子敏感性的方法，其特征在于，在步骤3中，结合待研究的具体工区，选择若干与储层流体变化有关的流体因子，流体因子包括纵波阻抗、纵横波速度比、纵横波速度比的平方、泊松阻抗、Gassmann流体项、拉伸模量和泊松比。

6.根据权利要求1所述的分析流体因子敏感性的方法，其特征在于，在步骤4中，首先基于地层反射系数的概念和定义，给出计算流体因子敏感系数的计算公式，用于定量的区分不同流体因子对流体的识别能力；再通过数据分析，或是绘制棒状图，定量分析流体因子的敏感性，从中选出对研究区的流体最为敏感的流体因子。

7.根据权利要求6所述的分析流体因子敏感性的方法，其特征在于，在步骤4中，计算流体因子敏感系数的计算公式为：

$Q_{\mathrm{fluid}}=\frac{(\mathrm{fluid}1-\mathrm{fluid}2)}{(\mathrm{fluid}1+\mathrm{fluid}2)}---\left(6\right)$

其中：Q_fluid表示流体因子敏感系数；Fluid1表示流体1的流体因子；Fluid2表示流体2的流体因子，敏感系数越大，这两种流体因子的差别越大，也就是说流体因子区分这两种流体的能力越强。