CN106154320B - 裂缝流体的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种裂缝流体的检测方法，属于地质勘探技术领域，解决了现有技术难以直接进行裂缝流体识别的技术问题。该方法包括：建立裂缝流体模型；对叠前道集进行处理，得到多个方位角的第一CRP道集和基于偏移距的第二CRP道集；对所述第一CRP道集进行叠加处理及属性计算，得到各个方位角的地震动力学参数；对所述第二CRP道集进行叠前AVO反演，得到各向同性下的横波阻抗和纵波阻抗；根据所述地震动力学参数、所述横波阻抗和所述纵波阻抗，利用所述裂缝流体模型，求取裂缝流体因子；根据所述裂缝流体因子的值，获得裂缝流体的检测结果。

Description

裂缝流体的检测方法

技术领域

本发明涉及地质勘探技术领域，具体地说，涉及一种裂缝流体的检测方法。

背景技术

利用振幅随偏移距的变化(Amplitude Versus with Offset，检测AVO)来进行流体识别是目前应用较为广泛的流体识别方法，含气砂岩中地震波的反射系数会随偏移距增加而增加的特征，也为利用AVO进行流体识别奠定了基础。为了更细致的研究地层岩性的AVO特征，本领域科研人员已经提出了AVO响应特征的划分方案，并将叠前反演、多属性交汇分析技术与AVO理论相结合，在多个地区的流体识别研究中获得了成功。在这些技术的交叉结合中，能直接进行流体性质识别的流体因子(Fluid Factor)的概念被提出。由AVO叠前反演的弹性参数构建的流体因子，起初是将拉梅系数和剪切模量结合起来进行流体识别，之后，各国学者基于纵波阻抗和横波阻抗提出了各自的流体因子，国内的科研人员也在前人研究的基础上提出了灵敏度较高的流体因子。

以上的各种流体因子均是在地下介质为各向同性的前提下提出的，近年来，伴随着各向异性理论的发展，科研人员也开始将目光投向与各向异性介质、尤其是裂缝相关的流体预测中，进行了与裂缝相关的流体识别研究。但是，现有的技术难以直接进行裂缝流体识别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种裂缝流体的检测方法，以解决现有技术难以直接进行裂缝流体识别的技术问题。

本发明提供一种裂缝流体的检测方法，包括：

建立裂缝流体模型；

对叠前道集进行处理，得到多个方位角的第一CRP道集和基于偏移距的第二CRP道集；

对所述第一CRP道集进行叠加处理及属性计算，得到各个方位角的地震动力学参数；

对所述第二CRP道集进行叠前AVO反演，得到各向同性下的横波阻抗和纵波阻抗；

根据所述地震动力学参数、所述横波阻抗和所述纵波阻抗，利用所述裂缝流体模型，求取裂缝流体因子；

根据所述裂缝流体因子的值，获得裂缝流体的检测结果。

进一步的是，所述裂缝流体模型具体为：

其中，θ为裂缝流体因子，Fr为裂缝识别项，Fl为流体识别项。

进一步的是，所述裂缝识别项为：

其中，I_Pmax为不同方位纵波阻抗的最大值，I_Pmin为不同方位纵波阻抗的最小值，C为裂缝项调节参数，A为裂缝项系数，代表可识别的最小各向异性强度。

优选的是，所述可识别的最小各向异性强度A通过三向应力测试的波速各向异性求得。

进一步的是，所述流体识别项为：

其中，I_S为各向同性下计算的横波阻抗，I_P为各向同性下计算的纵波阻抗，B为流体项系数。

优选的是，所述流体项系数B的值为干燥岩石纵波速度与横波速度比的平方。

优选的是，所述对叠前道集进行处理，得到多个方位角的第一CRP道集和基于偏移距的第二CRP道集，具体包括：

对叠前道集进行方位角信息处理，得到多个方位角的第一CRP道集；

对叠前道集进行偏移距信息处理，得到基于偏移距的第二CRP道集。

进一步的是，所述对叠前道集进行方位角信息处理，得到多个方位角的第一CRP道集，具体为：

对叠前道集进行方位角道集抽取；

对各个方位角道集分别进行叠前时间偏移；

得到多个方位角的第一CRP道集。

进一步的是，所述对叠前道集进行偏移距信息处理，得到基于偏移距的第二CRP道集，具体为：

对叠前道集进行常规速度分析；

对叠前道集进行叠前时间偏移；

得到基于偏移距的第二CRP道集。

进一步的是，所述根据所述裂缝流体因子的值，获得裂缝流体的检测结果，具体为：

当所述裂缝流体因子的值为0°至90°时，裂缝流体的检测结果为地层含气，裂缝可识别，且所述裂缝流体因子的值越小，地层含气饱和度越高；

当所述裂缝流体因子的值为90°至180°时，裂缝流体的检测结果为地层含水，裂缝可识别，且所述裂缝流体因子的值越大，地层含水饱和度越高；

当所述裂缝流体因子的值为180°至270°时，裂缝流体的检测结果为地层含水，无裂缝或裂缝不可识别，且所述裂缝流体因子的值越小，地层含水饱和度越高；

当所述裂缝流体因子的值为270°至360°时，裂缝流体的检测结果为地层含气，无裂缝或裂缝不可识别，且所述裂缝流体因子的值越大，地层含气饱和度越高。

本发明带来了以下有益效果：本发明提供的裂缝流体的检测方法中，通过对叠前道集进行两种处理，得到了多个方位角的第一CRP道集和基于偏移距的第二CRP道集，并进一步得到地震动力学参数、横波阻抗和纵波阻抗，再利用裂缝流体模型求取裂缝流体因子。根据裂缝流体因子的值，能够准确的得出裂缝流体的分布特征及流体饱和度，从而解决了现有技术难以直接进行裂缝流体识别的技术问题，对于裂缝型油气藏的勘探具有重要意义。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是本发明实施例一提供的裂缝流体的检测方法的流程图；

图2是图1中步骤S2的详细流程图；

图3是本发明实施例一中裂缝流体因子的物理意义及其与流体饱和度的关系的示意图；

图4是本发明实施例二中目标井含气饱和度与裂缝流体因子的对比曲线图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

实施例一：

本发明实施例提供一种裂缝流体的检测方法，可应用于裂缝型油气藏的勘探。如图1所示，该裂缝流体的检测方法包括：

S1：建立裂缝流体模型。

从地质的成因来看，裂缝与流体是密切相关的。本发明实施例提出一种能够同时表示裂缝和流体的参数：裂缝流体因子(Factor of Fluid-filled Fracture，简称FFF)，或称为裂流因子。

裂缝流体因子既能够表征地下岩层裂缝的发育情况，又能进行地层的流体识别。也就是说，裂缝流体因子能够表征地层如下四种情况的差异：地层含水且裂缝不发育，地层含气且裂缝不发育，地层含水且裂缝发育，地层含气且裂缝发育。上述四种不同的地层情况，与直角坐标系中的四个象限具有相似性，因此可以用直角坐标系内某一点所在的象限(坐标值的正负情况)来对应由裂缝、流体确定的四种不同的地层情况。

首先，建立裂缝识别项：

在进行裂缝识别时，考虑到裂缝对地震波动力学属性(例如波阻抗、频率、衰减等)的方位各向异性影响较为明显，并希望裂缝识别项的取值随裂缝强度的增加而减小。因此，本发明实施例(以纵波阻抗为例)定义的裂缝识别项为：

其中，Fr用于表征裂缝是否发育，并对应于直角坐标系中的y轴。I_Pmax为不同方位纵波阻抗的最大值，I_Pmin为不同方位纵波阻抗的最小值。C为裂缝项调节参数，参考值为10，其调节原则是使裂缝识别项的数值量纲与下文中的流体识别项的数值量纲一致。A为裂缝项系数，代表可识别的最小各向异性强度，取值范围在1.01至1.1以内，可以通过实验室的三向应力测试(波速各向异性)得到，同时也可包含其他实验室方式获得的岩石速度各向异性参数，并且A的值与方位纵波速度极值及介质最小可识别的各向异性系数ε存在以下关系式：

其中，V_Pmax为方位纵波速度的最大值，V_Pmin为方位纵波速度的最小值。

当地层各向异性强度较大，裂缝为可识别时，Fr为正值，且裂缝越发育，Fr的值越小；当地层各向异性强度较小，裂缝为不可识别时，Fr为负值。在I_Pmax＝AI_Pmin特殊情况时，可认为地层裂缝不可识别。

然后，建立流体识别项：

在进行流体识别时，引入Russell定义的流体因子公式：

其中，ρf为流体因子，c为调节参数，I_S为各向同性下计算的横波阻抗，I_P为各向同性下计算的纵波阻抗。在地层含水时，ρf为明显正高值；在地层含气时，ρf为明显正低值。

考虑到岩石含气时纵波速度比含水时纵波速度小，本实施例对Russell的流体因子进行调整，使调整后的表达式在含气时值为正，含水时值为负，得到的流体识别项为：

其中，Fl用于表征地层的流体性质，并对应于直角坐标系中的x轴。B为流体项系数，其值可以为一常数；也可以根据干燥岩石纵波速度与横波速度比的平方(B＝(V_P/V_S)²)的曲线获得，根据岩性不同，其取值的变化范围在2.2至4之间。

当地层含气时，Fl为正值，参考Russell的流体因子定义可以看出，Fl在含气砂岩中的值大于含水砂岩，并且其值越大，含气饱和度越高；当地层含水时，Fl为负值。

将上述的裂缝识别项和流体识别项通过同一角度θ综合起来，即可得到本发明实施例的裂缝流体模型：

其中，θ为裂缝流体因子，Fr为裂缝识别项，Fl为流体识别项。

S2：对叠前道集进行处理，得到多个方位角的第一共反射点(Common ReflecrtionPoint，简称CRP)道集和基于偏移距的第二CRP道集。

本实施例中的叠前道集为叠前动校正(Normal Moveout，简称NMO)道集。如图2所示，本步骤具体包括：

S21：对叠前NMO道集进行偏移距与方位角分析。

之后，对叠前NMO道集进行两种不同的处理：

对叠前NMO道集进行方位角信息处理，得到多个方位角的第一CRP道集，具体为：

S22：对叠前NMO道集进行方位角道集抽取。

S23：分别在各方位角道集上进行方位角速度分析，对各个方位角道集分别进行叠前时间偏移。

S24：得到多个方位角的第一CRP道集。

同时，对叠前NMO道集进行偏移距信息处理，得到基于偏移距的第二CRP道集，具体为：

S25：以AVO信息为目的，对叠前NMO道集进行常规速度分析。

S26：对叠前NMO道集进行叠前时间偏移。

S27：得到基于偏移距的第二CRP道集。

S3：对第一CRP道集进行叠加处理及属性计算，得到各个方位角的地震动力学参数。

具体的，对各个方位角的第一CRP道集进行叠加处理，然后分别求取各个方位角叠加数据体的地震动力学属性，其数据基础包括了不同处理流程得到的方位角纯波地震数据。求得的地震动力学属性包括频率、衰减、波阻抗、振幅、能量等与之相关的所有动力学属性。

S4：对第二CRP道集进行叠前AVO反演，得到各向同性下的横波阻抗和纵波阻抗。

具体的，对第二CRP道集进行分入射角角叠加处理，并在得到的远中近入射角数据体上进行叠前AVO反演，求取各向同性下的横波阻抗和纵波阻抗，其中包括了多种佐伊普里兹(Zoeppritz)近似方程的叠前反演求取方式。

S5：根据地震动力学参数、横波阻抗和纵波阻抗，利用裂缝流体模型，求取裂缝流体因子。

具体的，将步骤S3和步骤S4得到的计算结果代入式(1)和式(4)中，分别计算裂缝流体因子的裂缝识别项和流体识别项，再将裂缝识别项和流体识别项代入式(5)中，通过裂缝识别项与流体识别项之比的反正切值，求取裂缝流体因子的值。

S6：根据裂缝流体因子的值，获得裂缝流体的检测结果。

裂缝流体因子值(FFF值)的取值范围为0°至360°，结合正弦函数和余弦函数在0°至360°范围内的单调性，裂缝流体因子的物理意义及其与流体饱和度的关系如下表及图3所示：

当FFF值为0°至90°时，裂缝流体的检测结果为地层含气，裂缝可识别，且FFF值越小，地层含气饱和度越高。

当FFF值为90°至180°时，裂缝流体的检测结果为地层含水，裂缝可识别，且FFF值越大，地层含水饱和度越高。

当FFF值为180°至270°时，裂缝流体的检测结果为地层含水，无裂缝或裂缝不可识别，且FFF值越小，地层含水饱和度越高。

当FFF值为270°至360°时，裂缝流体的检测结果为地层含气，无裂缝或裂缝不可识别，且FFF值越大，地层含气饱和度越高。

此外，在坐标轴附近裂缝流体因子的物理意义较为特殊：在x轴附近(FFF值为接近0°或180°)代表裂缝、流体发育区，在y轴附近(FFF值为接近90°或270°)代表裂缝发育情况不同的干层，且FFF值为90°时，也就是式(1)中的I_Pmax＝AI_Pmin时，对应无裂缝干层。

本发明实施例提供的裂缝流体的检测方法中，通过对叠前NMO道集进行两种处理，得到了多个方位角的第一CRP道集和基于偏移距的第二CRP道集，并进一步得到地震动力学参数、横波阻抗和纵波阻抗，再利用裂缝流体模型求取裂缝流体因子。裂缝流体因子能够准确的表征地层的裂缝发育情况及流体性质，通过对裂缝流体因子的分析，能够清晰的描述地下岩层裂缝和流体的空间分布特征。因此，根据裂缝流体因子的值能够准确的得出裂缝流体的分布特征及流体饱和度，从而解决了现有技术难以直接进行裂缝流体识别的技术问题，对于裂缝型油气藏的勘探具有重要意义。

另外，在不同值域范围内，裂缝流体因子与流体饱和度均有对应关系，更易于寻找最有利的勘探目标区，提高了预测结果的商业应用价值。勘探人员最为关注的含气裂缝发育带对应的裂缝流体因子为低值，在研究人员进行最终的地质成果绘图时，可以将裂缝流体因子最低值标示为暖色调(如红色)，裂缝流体因子最高值(含气无裂缝)标示为冷色调(如蓝色)，即可直观的把握研究区的裂缝及含气分布特征。

实施例二：

本实施例使用上述裂缝流体的检测方法，对目标井进行了裂缝流体检测。如图4所示，在测井资料中，目标井有含气饱和度曲线，由裂缝流体因子数据体提取目标井位置的曲线值，与目标井的含气饱和度曲线进行对比。

目标井2747-2800米井段附近，含气饱和度为高值，对应的FFF值取值均在0°至90°之间。在2782米附近为含气饱和度峰值，对应的FFF值也趋向于0°。在2800米至2900米，含气饱和度逐渐下降，FFF值取值在180°附近，表现为低含气饱和度，高含水饱和度。

从对比情况来看，目标井含气饱和度与裂缝流体因子的整体趋势一致，证明了裂缝流体因子在含气饱和度判别上的有效性和可靠性。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种裂缝流体的检测方法，其特征在于，包括：

建立裂缝流体模型；

对叠前道集进行处理，得到多个方位角的第一CRP道集和基于偏移距的第二CRP道集；

对所述第一CRP道集进行叠加处理及属性计算，得到各个方位角的地震动力学参数；

对所述第二CRP道集进行叠前AVO反演，得到各向同性下的横波阻抗和纵波阻抗；

根据所述地震动力学参数、所述横波阻抗和所述纵波阻抗，利用所述裂缝流体模型，求取裂缝流体因子；

根据所述裂缝流体因子的值，获得裂缝流体的检测结果；

其中，所述裂缝流体模型具体为：

其中，θ为裂缝流体因子，Fr为裂缝识别项，Fl为流体识别项。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述裂缝识别项为：

其中，I_Pmax为不同方位纵波阻抗的最大值，I_Pmin为不同方位纵波阻抗的最小值，C为裂缝项调节参数，A为裂缝项系数，代表可识别的最小各向异性强度。

3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述可识别的最小各向异性强度A通过三向应力测试的波速各向异性求得。

4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述流体识别项为：

其中，I_S为各向同性下计算的横波阻抗，I_P为各向同性下计算的纵波阻抗，B为流体项系数。

5.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于，所述流体项系数B的值为干燥岩石纵波速度与横波速度比的平方。

6.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述对叠前道集进行处理，得到多个方位角的第一CRP道集和基于偏移距的第二CRP道集，具体包括：

对叠前道集进行偏移距与方位角分析；

对叠前道集进行方位角信息处理，得到多个方位角的第一CRP道集；

对叠前道集进行偏移距信息处理，得到基于偏移距的第二CRP道集。

7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述对叠前道集进行方位角信息处理，得到多个方位角的第一CRP道集，具体为：

对叠前道集进行方位角道集抽取；

对各个方位角道集分别进行叠前时间偏移；

得到多个方位角的第一CRP道集。

8.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述对叠前道集进行偏移距信息处理，得到基于偏移距的第二CRP道集，具体为：

对叠前道集进行常规速度分析；

对叠前道集进行叠前时间偏移；

得到基于偏移距的第二CRP道集。

9.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述根据所述裂缝流体因子的值，获得裂缝流体的检测结果，具体为：

当所述裂缝流体因子的值为0°至90°时，裂缝流体的检测结果为地层含气，裂缝可识别，且所述裂缝流体因子的值越小，地层含气饱和度越高；

当所述裂缝流体因子的值为90°至180°时，裂缝流体的检测结果为地层含水，裂缝可识别，且所述裂缝流体因子的值越大，地层含水饱和度越高；

当所述裂缝流体因子的值为180°至270°时，裂缝流体的检测结果为地层含水，无裂缝或裂缝不可识别，且所述裂缝流体因子的值越小，地层含水饱和度越高；

当所述裂缝流体因子的值为270°至360°时，裂缝流体的检测结果为地层含气，无裂缝或裂缝不可识别，且所述裂缝流体因子的值越大，地层含气饱和度越高。