CN104792684A - 基于三维地震数据的砂泥岩孔隙类型反演方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于三维地震数据的砂泥岩孔隙类型反演方法，包括：设定当前采样点的线号、道号和时间采样点号，提取当前采样点的孔隙度φ'、基质矿物的等效体积模量K₀'、基质矿物的等效剪切模量μ'₀、砂岩的百分比含量v'_s、泥岩的百分比含量即泥质含量v'_c、密度ρ'和纵波速度V'_s；设定当前采样点的砂岩孔隙扁率α'_s的初始值公式、搜索范围和搜索间隔；并设定每个采样点的泥岩孔隙的扁率α'_c的初始值、搜索范围和搜索间隔；设定完当前采样点的砂岩孔隙扁率α'_s和泥岩孔隙扁率α'_c的初始值后，计算孔隙度为φ'时的干岩石剪切模量μ'_dry；计算当前采样点的横波速度V'_{s_0}；进行当前采样点的计算的两种横波速度V'_{s_0}和V'_s的误差分析，并保存当前砂岩孔隙的扁率α'_s和泥岩孔隙的扁率α'_c的值及其所对应的误差值σ。

Description

基于三维地震数据的砂泥岩孔隙类型反演方法

技术领域

本发明专利涉及测量技术，特别涉及基于三维地震数据的砂泥岩孔隙类型反演方法。

背景技术

在现有的技术中，只有基于测井资料的孔隙扁率反演方法，主要是针对单井的岩石等效孔隙纵横比进行反演，该方法只能获得井点处的孔隙结构信息，不能有效地获得反映研究区孔隙结构信息的三维数据。

发明内容

本发明的目的在于提供基于三维地震数据的砂泥岩孔隙类型反演方法，以有效地获得反映研究区孔隙结构信息的三维数据。

本发明提供一种基于三维地震数据的砂泥岩孔隙类型反演方法，包括：设定当前采样点的线号、道号和时间采样点号，提取当前采样点的孔隙度φ'、基质矿物的等效体积模量K′₀、基质矿物的等效剪切模量μ′₀、砂岩的百分比含量v'_s、泥岩的百分比含量或泥质含量v'_c、密度ρ'和纵波速度V′_s；设定当前采样点的砂岩孔隙扁率α′_s的初始值公式、搜索范围和搜索间隔；并设定每个采样点的泥岩孔隙的扁率α′_c的初始值、搜索范围和搜索间隔；设定完当前采样点的砂岩孔隙扁率α'_s和泥岩孔隙扁率α'_c的初始值后，计算孔隙度为φ'时的干岩石剪切模量μ′_dry；计算当前采样点的横波速度V′_{s_0}；进行当前采样点的计算的两种横波速度V′_{s_0}和V′_s的误差分析，并保存当前砂岩孔隙的扁率α'_s和泥岩孔隙的扁率α'_c的值所对应的误差值σ。

优选的，还包括：修改当前采样点的砂岩孔隙扁率α′_s和泥岩孔隙扁率α′_c的值，直到搜索范围内所有的扁率值计算完毕；寻找砂岩孔隙的扁率α′_s和泥岩孔隙的扁率α′_c的值所对应的最小误差值σ，并输出对应的砂岩孔隙的扁率α′_s、泥岩孔隙的扁率α'_c和φ_s'、φ_c'作为当前采样点的计算结果。

优选的，还包括：修改当前采样点的线号、道号和时间采样点号，直到所有的采样点计算完毕，并输出砂岩孔隙的扁率α_s及其百分比含量φ_s、泥岩孔隙的扁率α_c及其百分比含量φ_c的三维数据体；对α_s、φ_s、α_c、φ_c进行三维中值滤波，去除异常值的影响，并作为最终的结果输出。

优选的，还包括：输入砂泥岩研究区的测井参数：纵波速度V_p、横波速度V_s、孔隙度φ和密度ρ；统计得到V_p与ρ的关系式，拟合得到系数α和β；再利用双波法统计φ与V_p和V_s的关系式，拟合得到系数A、B、C。

本发明的有益效果在于：基于砂泥岩研究区的三维地震资料和测井资料，计算反映砂泥岩研究区的孔隙类型的三维数据体，获得地下每个采样点的孔隙类型信息(包括组成孔隙的各种孔隙类型的扁率及其百分比含量)，从而有效地描述砂泥岩储层的孔隙类型，为砂泥岩储层预测和钻探提供重要的参考数据。

附图说明

图1是基于三维地震数据的砂泥岩孔隙类型反演方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合实施例进行详细说明。

如图1所示，本发明基于三维地震数据的砂泥岩孔隙类型反演方法具体包括如下步骤：

步骤(1)，输入砂泥岩研究区的测井参数：纵波速度(V_p)、横波速度(V_s)、孔隙度(φ)和密度(ρ)。利用Gardner公式分别统计得到V_p与ρ的关系式(见公式4-1)，拟合得到系数α和β；再利用双波法统计φ与V_p和V_s的关系式(见公式4-2)，拟合得到系数A、B、C；

$\mathrm{\ρ}=\mathrm{\α}{V}_P^{\mathrm{\β}}---(4-1)$

φ＝AV_p+BV_s+C      (4-2)

步骤(2)，输入砂泥岩研究区的基于叠后反演得到的伽玛(GR)三维地震数据，并采用公式(4-3)和(4-4)计算泥质含量即泥岩的百分比含量(v_c)的三维地震数据。

I_GR＝(GR_目的-GR_min)/(GR_max-GR_min)      (4-3)

$v_c=(2^{G*I_{\mathrm{GR}}}-1)/(2^G-1)---(4-4)$

式中G为希尔奇指数，其中新地层取值G＝3.7、老地层G＝2。GR_max与GR_min为三维地震数据内的最大和最小伽玛值；

步骤(3)，输入基于叠前弹性反演得到纵波阻抗(I_P)、横波阻抗(I_s)的三维地震数据。采用公式(4-5)和(4-1)计算V_p、V_s和ρ的三维地震数据；并采用公式(4-2)计算孔隙度(φ)的三维地震数据；

I_p＝ρ×V_p，I_s＝ρ×V_s       (4-5)

步骤(4)，输入研究区的砂岩和泥岩的剪切模量(参考岩石物理测试或研究区的经验值)，采用VRH模型的计算公式(4-6)和(4-7)计算基质矿物的等效体积模量(K₀)和等效剪切模量(μ₀)的三维数据体；

$K_0=\frac{1}{2}(K_v+K_R),K_v=\underset{i=s,c}{\mathrm{\Σ}}{K}_i{\mathrm{\ν}}_i,K_R^{-1}=\underset{i=s,c}{\mathrm{\Σ}}{K}_i^{-1}{\mathrm{\ν}}_i,v_s=1-v_c---(4-6)$

${\mathrm{\μ}}_0=\frac{1}{2}({\mathrm{\μ}}_v+{\mathrm{\μ}}_R),{\mathrm{\μ}}_v=\underset{i=s,c}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\μ}}_i{\mathrm{\ν}}_i,{\mathrm{\μ}}_R^{-1}=\underset{i=s,c}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\μ}}_i^{-1}{\mathrm{\ν}}_i,v_s=1-v_c---(4-7)$

式中μ_i、K_i、ν_i分别代表砂岩或泥岩的剪切模量、体积模量和百分比含量(下标c代表泥岩，s代表砂岩)。

步骤(5)，计算砂岩孔隙在总孔隙中的百分比含量(φ_s)(公式4-8)和泥岩孔隙在总孔隙中的百分比含量(φ_c)(公式4-9)的三维数据体；

${\mathrm{\φ}}_s=\frac{1-\mathrm{\φ}-v_c}{1-\mathrm{\φ}}---(4-8)$

φ_c＝1-φ_s       (4-9)

步骤(6)，设定当前采样点的线号、道号和时间采样点号，提取当前采样点的孔隙度(φ')、基质矿物的等效体积模量(K′₀)、基质矿物的等效剪切模量(μ′₀)、砂岩的百分比含量(v′_s)、泥岩的百分比含量或泥质含量(v′_c)、密度(ρ′)和纵波速度(V′_s)；

步骤(7)，利用公式(4-10)设定当前采样点的砂岩孔隙扁率(α′_s)的初始值公式(4-10)、搜索范围为(初始孔隙扁率α′_s的值上下浮动20％)和搜索间隔为0.01；并设定每个采样点的泥岩孔隙的扁率(α′_c)的初始值为0.035、搜索范围为(初始孔隙扁率α′_c的值上下浮动40％)和搜索间隔为0.001；

${\mathrm{\α}}_s^{\′}=0.1762e^{-2.22{\mathrm{\φ}}_s^{\′}}---(4-10)$

步骤(8)，设定完当前采样点的砂岩孔隙扁率(α′_s)和泥岩孔隙扁率(α′_c)的初始值后，采用简化Xu-White模型(见公式4-11)计算孔隙度为φ'时的干岩石剪切模量(μ′_dry)；

${\mathrm{\μ}}_{\mathrm{dry}}^{\′}={\mathrm{\μ}}_0^{\′}{(1-{\mathrm{\φ}}^{\′})}^q,q=\frac{1}{5}\underset{l=s,c}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\υ}}_l^{\′}{F}_{\mathrm{iijj}}\left({\mathrm{\α}}_l^{\′}\right)---(4-11)$

其中：

$F_{\mathrm{iijj}}\left(\mathrm{\α}\right)=\frac{2}{F_3}+\frac{1}{F_4}+\frac{F_4{F}_5+F_6{F}_7-F_8{F}_9}{F_2{F}_4}$

$F_2=1+A[1+\frac{3}{2}(g+\mathrm{\γ})-\frac{R}{2}(3g+5\mathrm{\γ})]+B(3-4R)+\frac{A}{2}(A+3B)(3-4R)[g+\mathrm{\γ}-R(g-\mathrm{\γ}+2{\mathrm{\υ}}^2)]$

$F_3=1+\frac{A}{2}[R(2-\mathrm{\γ})-\frac{1+{\mathrm{\α}}^2}{{\mathrm{\α}}^2}g(R-1)]$

$F_4=1+\frac{A}{4}[3\mathrm{\γ}+g-R(g-\mathrm{\γ})]$

$F_5=A\left[R(g+\mathrm{\γ}-\frac{4}{3}-g)\right]+\mathrm{B\γ}(3-4R)$

F₆＝1+A[1+g-R(γ+g)]+B(1-γ)(3-4R)

$F_7=2+\frac{A}{4}[9\mathrm{\γ}+3g-R(5\mathrm{\γ}+3g)]+\mathrm{B\γ}(3-4R)$

$F_8=A[1-2R+\frac{g}{2}(R-1)+\frac{\mathrm{\υ}}{2}(5R-3)]+B(1-\mathrm{\γ})(3-4R)$

F₉＝A[g(R-1)-Rγ]+Bγ(3-4R)

A＝-1，B＝0， $R=\frac{3{\mathrm{\μ}}_0^{\′}}{3K_0^{\′}+4{\mathrm{\μ}}_0^{\′}},g=\frac{{\mathrm{\α}}_l^{\′2}}{1-{\mathrm{\α}}_l^{\′2}}(3\mathrm{\γ}-2),$ $\mathrm{\γ}=\frac{{\mathrm{\α}}_l^{\′}}{{(1-{\mathrm{\α}}_l^{\′2})}^{3/2}}[{\cos }^{-1}\left({\mathrm{\α}}_l^{\′}\right)-{\mathrm{\α}}_l^{\′}\sqrt{1-{\mathrm{\α}}_l^{\′2}}]$

步骤(9)，采用Gassman方程关于剪切模量的假设公式(4-12)和公式(4-13)，计算当前采样点的横波速度(V′_{s_0})；

μ′_sat＝μ′_dry      (4-12)

$V_{s\_0}^{\′}=\sqrt{\frac{{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{sat}}^{\′}}{{\mathrm{\ρ}}^{\′}}}---(4-13)$

步骤(10)，进行当前采样点的计算的两种横波速度(V′_{s_0}和V_s')的误差分析(公式4-14)，并保存当前砂岩孔隙的扁率(α′_s)和泥岩孔隙的扁率(α′_c)的值及其所对应的误差值(σ)；

σ＝|V′_s-V′_{s_0}|        (4-14)

步骤(11)，重复步骤(8)-(10)，修改当前采样点的砂岩孔隙扁率(α′_s)和泥岩孔隙扁率(α′_c)的值，直到搜索范围内所有的扁率值计算完毕；

步骤(12)，寻找砂岩孔隙的扁率(α′_s)和泥岩孔隙的扁率(α′_c)的值所对应的最小误差值(σ)，并输出对应的砂岩孔隙的扁率(α′_s)、泥岩孔隙的扁率(α′_c)和φ_s'、φ_c'作为当前采样点的计算结果；

步骤(13)，修改当前采样点的线号、道号和时间采样点号，重复步骤(7)-(12)，直到所有的采样点计算完毕，并输出砂岩孔隙的扁率(α_s)及其百分比含量(φ_s)、泥岩孔隙的扁率(α_c)及其百分比含量(φ_c)的三维数据体。

步骤(14)，对步骤(13)中的4个三维数据体(α_s、φ_s、α_c、φ_c)进行三维中值滤波，去除异常值的影响，并作为最终的结果输出。

关于变量的命名说明：三维数据体的变量名都没有上标，单个采样点所涉及的变量都有上标，以示区别。

本发明的有益效果在于：基于砂泥岩研究区的三维地震资料和测井资料，计算反映砂泥岩研究区的孔隙类型的三维数据体，获得地下每个采样点的孔隙类型信息(包括组成孔隙的各种孔隙类型的扁率及其百分比含量)，从而有效地描述砂泥岩储层的孔隙类型，为砂泥岩储层预测和钻探提供重要的参考数据。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于三维地震数据的砂泥岩孔隙类型反演方法，其特征在于，包括：

设定当前采样点的线号、道号和时间采样点号，提取当前采样点的孔隙度φ'、基质矿物的等效体积模量K′₀、基质矿物的等效剪切模量μ′₀、砂岩的百分比含量v'_s、泥岩的百分比含量或泥质含量v'_c、密度ρ'和纵波速度V′_s；

设定当前采样点的砂岩孔隙扁率α′_s的初始值公式、搜索范围和搜索间隔；并设定每个采样点的泥岩孔隙的扁率α′_c的初始值、搜索范围和搜索间隔；

设定完当前采样点的砂岩孔隙扁率α'_s和泥岩孔隙扁率α'_c的初始值后，计算孔隙度为φ'时的干岩石剪切模量μ'_dry；

计算当前采样点的横波速度V_s'_{_0}；

进行当前采样点的计算的两种横波速度V'_{s_0}和'_s的误差分析，并保存当前砂岩孔隙的扁率α′_s和泥岩孔隙的扁率α′_c的值及其所对应的误差值σ。

2.如权利要求1所述的基于三维地震数据的砂泥岩孔隙类型反演方法，其特征在于，还包括：

修改当前采样点的砂岩孔隙扁率α′_s和泥岩孔隙扁率α′_c的值，直到搜索范围内所有的扁率值计算完毕；

寻找砂岩孔隙的扁率α′_s和泥岩孔隙的扁率α′_c的值所对应的最小误差值σ，并输出对应的砂岩孔隙的扁率α'_s、泥岩孔隙的扁率α'_c和φ'_s、φ'_c作为当前采样点的计算结果。

3.如权利要求2所述的基于三维地震数据的砂泥岩孔隙类型反演方法，其特征在于，还包括：

修改当前采样点的线号、道号和时间采样点号，直到所有的采样点计算完毕，并输出砂岩孔隙的扁率α_s及其百分比含量φ_s、泥岩孔隙的扁率α_c及其百分比含量φ_c的三维数据体；

对α_s、φ_s、α_c、φ_c进行三维中值滤波，去除异常值的影响，并作为最终的结果输出。

4.如权利要求3所述的基于三维地震数据的砂泥岩孔隙类型反演方法，其特征在于，还包括：输入砂泥岩研究区的测井参数：纵波速度V_p、横波速度V_s、孔隙度φ和密度ρ；统计得到V_p与ρ的关系式，拟合得到系数α和β；再利用双波法统计φ与V_p和V_s的关系式，拟合得到系数A、B、C。

5.如权利要求4所述的基于三维地震数据的砂泥岩孔隙类型反演方法，其特征在于，还包括：输入砂泥岩研究区的基于叠后反演得到的伽玛GR三维地震数据，并采计算泥质含量即泥岩的百分比含量v_c的三维地震数据。

6.如权利要求5所述的基于三维地震数据的砂泥岩孔隙类型反演方法，其特征在于，还包括：输入基于叠前弹性反演得到纵波阻抗I_P、横波阻抗I_s的三维地震数据；计算V_p、V_s和ρ的三维地震数据；计算孔隙度φ的三维地震数据。

7.如权利要求6所述的基于三维地震数据的砂泥岩孔隙类型反演方法，其特征在于，还包括：输入研究区的砂岩和泥岩的剪切模量，采计算基质矿物的等效体积模量K₀和等效剪切模量μ₀的三维数据体。

8.如权利要求7所述的基于三维地震数据的砂泥岩孔隙类型反演方法，其特征在于，还包括：计算砂岩孔隙在总孔隙中的百分比含量φ_s和泥岩孔隙在总孔隙中的百分比含量φ_c的三维数据体。