CN106842364A - 不整合生物灰岩储层地震岩石物理模型建立方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不整合生物灰岩储层地震岩石物理模型建立方法，包括:计算岩石基质Voigt和Reuss界限，结合BAM加权平均，求取不整合生物灰岩储层岩石等效基质弹性模量；干岩石弹性模量的求取，基于自相容近似，加入复杂的不整合生物灰岩储层孔隙特征，根据测井资料信息，判断是否为砂泥岩储层或者碳酸盐岩储层；利用Patchy Saturation模型加入非均匀分布流体信息，得到饱和岩石等效弹性模量，进而分析不整合生物灰岩储层饱和岩石的模量和速度特征。本发明计算的纵波速度与测井实测纵波速度误差较小，吻合较好，能够较准确合理预测不整合生物灰岩储层横波速度。

Description

不整合生物灰岩储层地震岩石物理模型建立方法

技术领域

本发明涉及勘探物理地球学领域，具体涉及一种不整合生物灰岩储层(特殊储层)地震岩石物理模型建立方法。

背景技术

地震岩石物理架起了地震属性和储层物性之间的桥梁，对地震正演模拟和反演的定性解释起着举足轻重的作用。在地震岩石物理学研究中，地震波速度是反映地下介质的成分及内部结构等因素的一项关键物理参数，因此地震波速度被作为我们要提取的最重要的参数。地震波速度对于地震及地质资料的解释、储层流体变化识别等都是非常重要的。因此，通过建立岩石物理模型来预测岩石速度是具有重要意义的。

研究岩石物理性质通常将岩石简化为双相介质。岩石骨架由一种矿物组成，为一相；孔隙流体由液体或气体组成，为另一相。基于这种认识，对于双相介质的研究，1928年至今已建立了近20种理论方法。最早的理论模型是70多年前Voigt的等应变模型与Reuss的等应力模型；1951年，Gassmann提出了低频条件下孔隙介质干燥骨架、固体基质和孔隙流体体积模量的计算方法：Gassmann方程，这个方程被广泛应用于流体替换的问题；1955年，Wood提出了Wood方程，该方程被广泛用于计算流体悬浮的岩石的速度；1956年，Wyllie提出了时间平均方程，对岩石和孔隙流体的纵波速度与孔隙度之间的关系式进行了简化，这个方程在利用地震资料进行孔隙度计算中得到了广泛应用；Hashin和Shtrikman(1963)对多组分岩石的弹性特性进行了研究，提出了著名的Hashin-Shtrikman约束模型；Budiansky(1965)，Hill(1965)，Wu(1966)等用暂时尚未知的等效介质替换背景介质的方法来近似包含物之间的弹性互动，给出了自相容近似(S-C)模型。Berryman(1995)等不仅对岩石的组分进行了分析，而且考虑了矿物包裹体对岩石物理特征的影响，提出了微分等效介质模型(DEM)。Kuster和(1974)基于波散射理论，考虑夹杂体弹性性质、体积百分比和形状的影响，确定地震波在两相介质中传播时岩石的等效弹性模量。Xu和White(1995，1996)结合Gassmann方程和模型及微分等效介质理论(DEM)，提出了一种利用孔隙度和泥质含量估算泥质砂岩纵波和横波速度的方法Xu-White模型。Pride等(2004)基于固结系数给出了固结系数模型。Lee(2006)对Pride给出的固结系数模型中的干岩石剪切模量进行了改进来预测砂岩的横波速度。张佳佳等(2010，2013)提出可变临界孔隙度模型以及多孔可变临界孔隙度模型。Xu和Payne(2009)将Xu-White理论扩展到碳酸盐岩储层。张广智等(2012)在Xu-White模型的基础上给出了基于修正Xu-White模型的碳酸盐岩横波速度估算方法。王保丽等(2013)给出了各向异性碳酸盐岩储层精细横波速度估算方法。不整合生物灰岩储层相对于常规砂泥岩储层和碳酸盐岩储层有其复杂的物性特征，需要针对性建模。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于：针对不整合生物灰岩储层复杂的岩性和孔隙特征，基质等效弹性模量的求取采用加权平均的方法，因为不整合岩石由于磨圆分选不一致造成固体基质的模量不在单一表示。不整合生物灰岩储层孔隙特征复杂，砂泥岩和碳酸盐岩孔隙各异，模型建立时可以通过测井资料判别使用哪套孔隙结构。考虑不整合生物灰岩储层孔隙流体的非均匀性，采用斑状饱和模型，更加合理和准确的反应储层的物性特征。

本发明采用的技术方案包括：

总体方案是：通过已有测井和地质资料,在常规砂泥岩模型Xu-White模型的基础上，构建不整合生物灰岩储层岩石物理模型,将BAM加权平均的方法引入不整合砂泥岩和碳酸盐岩储层的岩石基质模量的求取中，利用Patchy Saturation模型模拟饱和岩石的岩石物理性质，不整合砂泥岩储层和碳酸盐岩储层模型均基于自相容近似，将砂泥岩孔隙等效为硬孔隙和软孔隙，碳酸盐岩孔隙根据测井资料信息判别目的层段为包含粒间孔隙、溶洞或裂缝；其中测井资料包括声波、密度、GR或自然电位测井资料，地质资料包括反应岩石物性参数的孔隙度、泥质含量或含水饱和度。

上述方案进一步包括：

步骤1：计算岩石基质Voigt和Reuss界限，结合BAM加权平均，求取不整合生物灰岩储层岩石等效基质弹性模量；

步骤2：干岩石弹性模量的求取，基于自相容近似，加入复杂的不整合生物灰岩储层孔隙特征，针对砂泥岩储层，孔隙纵横比为1的硬孔隙和孔隙纵横比为0.01的软孔隙近似来描述沙泥岩储层中的孔隙和微裂隙，针对碳酸盐岩储层，孔隙特征包含粒间孔隙、溶洞和裂隙，根据测井资料信息，如测井纵波和模型计算纵波的比较，判断是否为砂泥岩储层或者碳酸盐岩储层；

步骤3：利用Patchy Saturation模型加入非均匀分布流体信息，得到饱和岩石等效弹性模量，进而分析不整合生物灰岩储层饱和岩石的模量和速度特征。

进一步的，不整合生物灰岩储层岩石基质模量的求取方法：Voigt界限给出基质等效弹性模量的上限

Reuss界限给出基质等效弹性模量的下限

式中N表示岩石所含矿物成分种类，M_V是整体介质Voigt等效弹性模量，M_R是整体介质Reuss等效弹性模量，f_i和M_i分别是介质中第i种成分所含的体积分数和弹性模量，M表示体积模量、剪切模量、杨氏模量中任何一个模量；

BAM加权平均的方法：

M_ζ＝M_Vζ+M_R(1-ζ) (3)

其中ζ为加权系数，0≤ζ≤1，M_ζ为加权平均模量。

在横波速度求取时，通过实测纵波的约束来规范加权系数的值，从而准确的反应基质模量信息。

进一步的，不整合生物灰岩储层干岩石弹性模量求取的具体方法：

干岩石弹性模量的求取采用Berryman给出的N相混合物自相容近似的一般形式，孔隙无填充，即假设孔隙填充物的弹性模量为零；

模型建立过程中，将软孔隙、硬孔隙和基质矿物成份带入SC模型求取干岩石的弹性模量，SC模型通过迭代求解来解决公式中的耦合现象，如果n+1次迭代得到的饱和岩石体积模量剪切模量与n次迭代得到的体积模量剪切模量差值满足误差要求，停止迭代，公式如下：

其中，m指第m种材料，x_m是其体积含量，K_m和μ_m为第_m种材料的体积模量和剪切模量；和为i次迭代后岩石的体积模量和剪切模量，和为初始基质的体积模量和剪切模量，可以通过Hill平均求取；P^im和Q^im是与和有关的量，表述了i-1次迭代后具有自相容等效模量和的背景介质中再加入包含物材料m后的效果,此处的i指的是第i次迭代，n指的是迭代误差小于阈值的迭代次数，即i＝1,2,…n。

进一步的，反应孔隙特征的P^im和Q^im系数的具体求取方法：

砂泥岩储层孔隙设为孔隙纵横比α_sand为1的孔隙和孔隙纵横比α_shale为0.01的裂隙；

碳酸盐岩的孔隙特征较为复杂，包含粒间孔隙、溶洞和裂隙，当碳酸盐岩中只存在粒间孔隙和晶间孔隙时，由Wylie时间平均公式得到的纵波速度，与DEM模型得到的纵波速度之间几乎没有误差；与时间平均方程相比，包含物如溶洞、鲕穴、铸模孔隙、孔穴孔隙，则会导致纵波速度正的偏差，而微孔隙或者裂缝会导致纵波速度负的偏差；当孔隙纵横比约等于0.1时，DEM模型估算的粒间孔隙弹性模量与时间平均方程得到的结果很相近；若仅有纵横比约为1的球形孔隙，DEM模型近似得到Hashin-Shtrikman上限值，而对于纵横比约为0.01的裂缝孔隙，DEM模型近似得到Hashin-Shtrikman下限值；根据这种技术路线，碳酸盐岩各类孔隙的含量及其相应孔隙纵横比求取步骤如下：

1).假设碳酸盐岩中，粒间孔隙纵横比初始值为α_p＝0.1，球形孔隙纵横比初始值为α_s＝1，裂缝孔隙纵横比初始值为α_m＝0.01；

2).计算岩石仅有粒间孔隙时的DEM速度V_P,DEM(α_p)，与Wyllie公式得到的纵波速度V_P,Wyllie对比，若两者之差在允许范围小于10^-6，则将该孔隙纵横比作为粒间孔隙纵横比值；若两者之差不在允许范围内，则在粒间孔隙纵横比可能的范围内对其进行变动，直至得到最优结果；

3).计算岩石仅有球形孔隙时的DEM速度V_P,DEM(α_s)，与Hashin-Shtrikman上限得到的纵波速度V_P,HSU对比，按照第2)步的方法求球形孔隙的纵横比；

4).计算岩石仅有裂缝孔隙时的DEM速度V_P,DEM(α_m)，与Hashin-Shtrikman下限得到的纵波速度V_P,HSL对比，按照第2)步的方法求球形孔隙的纵横比；

5).根据上面求得的孔隙纵横比值，按照下面步骤求取组分孔隙度；

6).将实测纵波速度V_p与V_P,Wyllie相比，若V_p>V_P,Wyllie，相当于向背景介质中加入球形孔隙，即α₁＝α_p，α₂＝α_s；令φ₁＝φ-δφ和φ₂＝φ+δφ，直至V_p与V_P,Wyllie之差在允许范围内，得到组分孔隙度φ_p和φ_s；若V_p<V_P,Wyllie，相当于向背景介质中加入裂缝孔隙，即α₁＝α_p，α₂＝α_m；令φ₁＝φ-δφ和φ₂＝φ+δφ，直至，V_p与V_P,Wyllie之差在允许范围内，得到组分孔隙度φ_p和φ_m；

进一步的，求出砂泥岩储层或碳酸盐岩储层的各类孔隙含量和相应孔隙纵横比后，利用Berryman给出的P^im和Q^im系数求取公式，求取不整合生物灰岩储层不同孔隙纵横比孔隙的P^im(α)和Q^im(α)系数，公式如下：

其中：

F₆＝1+A[1+g-R(θ+g)]+B(1-θ)(3-4R) (15)

F₉＝A[g(R-1)-Rθ]+Bθ(3-4R) (18)

其中，K'和μ'为孔隙流体的体积模量和剪切模量，K_m和μ_m为背景介质的体积模量和剪切模量,张量T_ijkl为中间变量，标量F₁,F₂,...,F₉为中间变量，A、B、R、g和θ为中间变量，α为孔隙纵横比，σ为岩石骨架泊松比。

进一步的，流体非均匀性填充，饱和岩石弹性模量求取的具体步骤：

1).分别算出水饱和、油饱和、气饱和情况下岩石弹性模量K_sat,water、K_sat,oil、K_sat,gas分别利用Gassmann流体替换公式：

μ_sat＝μ_d (25)

其中K_sat和μ_sat分别表示饱和岩石的体积模量和剪切模量，K_d和μ_d分别表示干岩石骨架的体积模量和剪切模量，K_f表示孔隙流体的体积模量，φ表示孔隙度；

2).根据分别由水饱和、油饱和、气饱和情况下岩石弹性模量结合三种流体各自饱和度，采用Patchy Saturation模型得到流体不均匀分布情况下的不整合生物灰岩储层饱和岩石的体积模量K_sat和剪切模量μ_sat；

μ_sat＝μ_dry (27)

更进一步的，基于上述不整合生物灰岩储层饱和岩石弹性模量的求取，计算饱和岩石的纵横波速度：

其中，V_p为岩石纵波速度，V_s为岩石横波速度；ρ为岩石密度。

为了使所建模型更加逼近复杂的地下介质，能够刻画不整合生物灰岩储层复杂的岩石基质和孔隙特征且可以更加合理准确的预测储层横波速度和分析储层模量和速度信息，本发明在不整合生物灰岩储层岩石物理建模时，对岩石复杂的基质，孔隙和流体特征进行考虑，建立了更加适用于不整合生物灰岩储层的岩石物理模型。本不整合生物灰岩储层地震岩石物理建模的有益效果是，综合考虑了岩石磨圆分布不一致带来的岩石固体基质成分，形状和分布的不同造成的基质模量的变化，以及不同岩性储层孔隙特征的复杂性和流体的非均匀性分布。模型预测的储层横波速度和测井实测横波速度有较好的吻合。

附图说明

图1本发明方法的一种具体实施例流程图；

图2埕岛地区不整合储层结构模式图；

图3砂泥岩模型改进示意图；

图4碳酸盐岩模型改进示意图；

图5砂泥岩储层实例应用结果；

图6碳酸盐岩储层实例应用结果。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

模型涉及到不整合生物灰岩储层复杂的基质和孔隙特征，不整合生物灰岩储层地震岩石物理模型建立方法是：

根据不整合生物灰岩储层岩性特征，不整合生物灰岩储层岩石物理建模综合考虑了砂泥岩储层和碳酸盐岩储层特征。在常规砂泥岩模型Xu-White模型的基础上，构建了不整合生物灰岩储层岩石物理模型。考虑到不整合生物灰岩储层岩石基质成分，形状和分布的复杂性，将BAM加权平均的方法引入不整合砂泥岩和碳酸盐岩储层的岩石基质模量的求取中，常规基质模量求取方法VRH(Voigt-Reuss-Hill)平均，只是给出了岩石基质模量的一个近似取值。为了较好反应不整合生物灰岩储层流体分布的非均匀性，假设孔隙中的流体是呈斑块状分布的，利用Patchy Saturation模型模拟饱和岩石的岩石物理性质。不整合砂泥岩储层和碳酸盐岩储层模型均基于自相容近似，考虑到不整合生物灰岩储层孔隙特征的复杂性，砂泥岩孔隙等效为硬孔隙和软孔隙，碳酸盐岩孔隙较为复杂包含粒间孔隙，溶洞和裂缝，根据测井资料信息判别哪套孔隙特征最为合理。所述不整合生物灰岩储层岩石物理模型参数通过已有测井和地质资料解释得到。其中测井资料包括声波、密度、GR或自然电位测井资料，地质资料包括反应岩石物性参数的孔隙度、泥质含量或含水饱和度。

引入BAM加权平均和Patchy Saturation模型以及考虑不同岩性储层复杂的孔隙特征的影响是：能够更加详尽和真实的反应不整合生物灰岩储层特征，不整合地区储层的横波速度预测更加准确和合理。

不整合生物灰岩储层地震岩石物理模型建立方法的具体步骤是：

步骤1：计算岩石基质Voigt和Reuss界限，结合BAM加权平均，计算不整合生物灰岩储层岩石等效基质弹性模量。

步骤2：干岩石弹性模量的求取，基于自相容近似，加入复杂的不整合生物灰岩储层孔隙特征，如果是砂泥岩储层，孔隙考虑为孔隙纵横比为1的孔隙和孔隙纵横比为0.01近似可以描述裂隙的孔隙，对于碳酸盐岩储层，孔隙特征更为复杂，包含粒间孔隙，溶洞和裂隙。根据测井资料信息，如测井纵波和模型计算纵波的比较等，判断是否为砂泥岩储层或者碳酸盐岩储层。

步骤3：利用Patchy Saturation模型加入非均匀分布流体信息，得到饱和岩石等效弹性模量，进而可以分析不整合生物灰岩储层饱和岩石的模量和速度特征。

进一步，不整合生物灰岩储层岩石基质模量的求取方法为：

Voigt界限给出基质等效弹性模量的上限：

Reuss界限给出基质等效弹性模量的下限：

式中N表示岩石所含矿物成分种类，M_V是整体介质Voigt等效弹性模量，M_R是整体介质Reuss等效弹性模，f_i和M_i分别是介质中第i种成分所含的体积分数和弹性模量，M可以表示体积模量、剪切模量、杨氏模量等中任何一个模量。

BAM加权平均的方法：

M_ζ＝M_Vζ+M_R(1-ζ) (3)

其中ζ为加权系数，0≤ζ≤1，M_ζ为加权平均模量。

在横波速度求取时，通过实测纵波的约束来规范加权系数的值，从而较准确的反应基质模量信息。

不整合生物灰岩储层干岩石弹性模量求取的具体方法是：

干岩石弹性模量的求取本专利采用Berryman给出的N相混合物自相容近似的一般形式，孔隙无填充，即可以假设孔隙填充物的弹性模量为零。

模型建立过程中，将两类孔隙和基质矿物成份带入SC模型求取干岩石的弹性模量。SC模型需要通过迭代求解来解决公式中的耦合现象，如果n+1次迭代得到的饱和岩石体积模量剪切模量与n次迭代得到的体积模量剪切模量差值满足误差要求，停止迭代，公式如下：

其中，m指第m种材料，x_m是其体积含量，K_m和μ_m为第m种材料的体积模量和剪切模量；和为i次迭代后岩石的体积模量和剪切模量，和为初始基质的体积模量和剪切模量，可以通过Hill平均求取；P^im和Q^im是与和有关的量，表述了i-1次迭代后具有自相容等效模量和的背景介质中再加入包含物材料m后的效果。

不整合生物灰岩储层模型反应孔隙特征的P^im和Q^im系数的具体求取方法：

砂泥岩储层孔隙考虑为孔隙纵横比α_sand为1的孔隙和孔隙纵横比α_shale为0.01的裂隙。

碳酸盐岩的孔隙特征较为复杂，包含粒间孔隙，溶洞和裂隙。Anselmetti和Eberli指出，当碳酸盐岩中只存在粒间孔隙和晶间孔隙(原生孔隙)时，由Wylie时间平均公式得到的纵波速度，与DEM模型得到的纵波速度之间几乎没有误差。与时间平均方程相比，包含物如溶洞，鲕穴，铸模孔隙，孔穴孔隙，则会导致纵波速度正的偏差，而微孔隙或者裂缝会导致纵波速度负的偏差。当孔隙纵横比约等于0.1时，DEM模型估算的粒间孔隙弹性模量与时间平均方程得到的结果很相近。若仅有球形孔隙(纵横比约为1)，DEM模型可近似得到Hashin-Shtrikman上限值，而对于裂缝孔隙(纵横比约为0.01)，DEM模型可近似得到Hashin-Shtrikman下限值。根据这种思路，碳酸盐岩各类孔隙的含量及其相应孔隙纵横比求取步骤如下：

1).假设碳酸盐岩中，粒间孔隙纵横比初始值为α_p＝0.1，球形孔隙纵横比初始值为α_s＝1，裂缝孔隙纵横比初始值为α_m＝0.01；

2).计算岩石仅有粒间孔隙时的DEM速度V_P,DEM(α_p)，与Wyllie公式得到的纵波速度V_P,Wyllie对比，若两者之差在允许范围内，则将该孔隙纵横比作为粒间孔隙纵横比值；若两者之差不在允许范围内，则在粒间孔隙纵横比可能的范围内对其进行变动，直至得到最优结果。

3).计算岩石仅有球形孔隙时的DEM速度V_P,DEM(α_s)，与Hashin-Shtrikman上限得到的纵波速度V_P,HSU对比，按照第2步的方法求球形孔隙的纵横比。

4).计算岩石仅有裂缝孔隙时的DEM速度V_P,DEM(α_m)，与Hashin-Shtrikman下限得到的纵波速度V_P,HSL对比，按照第2步的方法求球形孔隙的纵横比。

5).根据上面求得的孔隙纵横比值，按照下面步骤求取组分孔隙度。

6).将实测纵波速度V_p与V_P,Wyllie相比，若V_p>V_P,Wyllie，相当于向背景介质(所有孔隙均为粒间孔隙的介质)中加入球形孔隙，即α₁＝α_p，α₂＝α_s；令φ₁＝φ-δφ和φ₂＝φ+δφ，直至V_p与V_P,Wyllie之差在允许范围内，得到组分孔隙度φ_p和φ_s。

7).若V_p<V_P,Wyllie，相当于向背景介质中加入裂缝孔隙，即α₁＝α_p，α₂＝α_m；令φ₁＝φ-δφ和φ₂＝φ+δφ，直至，V_p与V_P,Wyllie之差在允许范围内，得到组分孔隙度φ_p和φ_m。

求出砂泥岩储层或碳酸盐岩储层的各类孔隙含量和相应孔隙纵横比后，利用Berryman给出的P^im和Q^im系数求取公式，可以求出不整合生物灰岩储层不同孔隙纵横比孔隙的P^im(α)和Q^im(α)系数，公式如下：

其中：

F₆＝1+A[1+g-R(θ+g)]+B(1-θ)(3-4R) (15)

F₉＝A[g(R-1)-Rθ]+Bθ(3-4R) (18)

其中，K'和μ'为孔隙流体的体积模量和剪切模量，K_m和μ_m为背景介质的体积模量和剪切模量。

步骤3不整合生物灰岩储层流体非均匀性填充，饱和岩石弹性模量求取的具体步骤：

1).分别算出水饱和、油饱和、气饱和情况下岩石弹性模量K_sat,water、K_sat,oil、K_sat,gas——此处三次用到Gassmann流体替换公式：

μ_sat＝μ_d (25)

其中K_sat和μ_sat分别表示饱和岩石的体积模量和剪切模量，K_d和μ_d分别表示干岩石骨架的体积模量和剪切模量，K_f表示孔隙流体的体积模量，φ表示孔隙度。

2).根据分别由水饱和、油饱和、气饱和情况下岩石弹性模量结合三种流体各自饱和度，采用Patchy Saturation模型得到流体不均匀分布情况下的不整合生物灰岩储层饱和岩石的体积模量K_sat和剪切模量μ_sat。

μ_sat＝μ_dry (27)

基于上述不整合生物灰岩储层饱和岩石弹性模量的求取，计算饱和岩石的纵横波速度：

其中，V_p为岩石纵波速度，V_s为岩石横波速度；ρ为岩石密度。

下面结合附图和具体应用实例做进一步说明。

图2是CD地区不整合储层结构模式图展示了不整合生物灰岩储层的储层特征。

不整合生物灰岩储层地震岩石物理模型建立方法，模型涉及到不整合生物灰岩储层复杂的基质和孔隙特征。

本实施例总体技术路线是：

根据不整合生物灰岩储层岩性特征，不整合生物灰岩储层岩石物理建模同时考虑了砂泥岩储层和碳酸盐岩储层特征。在常规砂泥岩模型Xu-White模型的基础上，构建了不整合生物灰岩储层岩石物理模型。考虑到不整合生物灰岩储层岩石基质成分，形状和分布的复杂性，将BAM加权平均的方法引入不整合砂泥岩和碳酸盐岩储层的岩石基质模量的求取中，常规基质模量求取方法VRH(Voigt-Reuss-Hill)平均，只是给出了岩石基质模量的一个近似取值。为了较好反应不整合生物灰岩储层流体分布的非均匀性，假设孔隙中的流体是呈斑块状分布的，利用Patchy Saturation模型模拟饱和岩石的岩石物理性质。不整合砂泥岩储层和碳酸盐岩储层模型均基于自相容近似，考虑到不整合生物灰岩储层孔隙特征的复杂性，砂泥岩孔隙等效为硬孔隙和软孔隙，碳酸盐岩孔隙较为复杂包含粒间孔隙，溶洞和裂缝，根据测井资料信息判别使用哪套孔隙特征。

参照图1，不整合生物灰岩储层岩石物理模型具体构建步骤包括：

步骤1：根据测井资料和岩石物性参数，计算岩石基质Voigt和Reuss界限，结合BAM加权平均，计算不整合生物灰岩储层岩石等效基质弹性模量。

步骤2：干岩石弹性模量的求取，基于自相容近似，加入复杂的不整合生物灰岩储层孔隙特征，如图3和图4所示，如果是砂泥岩储层，孔隙考虑为孔隙纵横比α_sand为1的孔隙和孔隙纵横比为0.01近似可以描述裂隙的孔隙，对于碳酸盐岩储层，孔隙特征更为复杂，包含粒间孔隙，溶洞和裂隙。根据测井资料信息，如测井纵波和模型计算纵波的比较等，判断是否为砂泥岩储层或者碳酸盐岩储层。

步骤3：利用Patchy Saturation模型加入非均匀分布流体信息，得到饱和岩石等效弹性模量，进而可以分析不整合生物灰岩储层饱和岩石的模量和速度特征。

求出饱和岩石的弹性模量后在测井资料的约束下反演精确孔隙度和基质加权系数，最终求取精细横波速度,如图5、图6所示。

Claims (7)

1.不整合生物灰岩储层地震岩石物理模型建立方法，其特征在于：通过已有测井和地质资料,在常规砂泥岩模型Xu-White模型的基础上，构建不整合生物灰岩储层岩石物理模型,将BAM加权平均的方法引入不整合砂泥岩和碳酸盐岩储层的岩石基质模量的求取中，利用Patchy Saturation模型模拟饱和岩石的岩石物理性质，不整合砂泥岩储层和碳酸盐岩储层模型均基于自相容近似，将砂泥岩孔隙等效为硬孔隙和软孔隙，碳酸盐岩孔隙根据测井资料信息判别目的层段为包含粒间孔隙、溶洞或裂缝；其中测井资料包括声波、密度、GR或自然电位测井资料，地质资料包括反应岩石物性参数的孔隙度、泥质含量或含水饱和度。

2.如权利要求1所述的不整合生物灰岩储层地震岩石物理模型建立方法，其特征在于具体步骤是：

步骤1：计算岩石基质Voigt和Reuss界限，结合BAM加权平均，求取不整合生物灰岩储层岩石等效基质弹性模量；

步骤2：干岩石弹性模量的求取，基于自相容近似，加入复杂的不整合生物灰岩储层孔隙特征，针对砂泥岩储层，孔隙纵横比为1的硬孔隙和孔隙纵横比为0.01的软孔隙近似来描述沙泥岩储层中的孔隙和微裂隙，针对碳酸盐岩储层，孔隙特征包含粒间孔隙、溶洞和裂隙，根据测井资料信息，如测井纵波和模型计算纵波的比较，判断是否为砂泥岩储层或者碳酸盐岩储层；

步骤3：利用Patchy Saturation模型加入非均匀分布流体信息，得到饱和岩石等效弹性模量，进而分析不整合生物灰岩储层饱和岩石的模量和速度特征。

3.如权利要求2所述的不整合生物灰岩储层地震岩石物理模型建立方法，其特征在于不整合生物灰岩储层岩石等效基质弹性模量的求取方法：

Voigt界限给出基质等效弹性模量的上限

Reuss界限给出基质等效弹性模量的下限

式中N表示岩石所含矿物成分种类，M_V是整体介质Voigt等效弹性模量，M_R是整体介质Reuss等效弹性模量，f_i和M_i分别是介质中第i种成分所含的体积分数和弹性模量，M表示体积模量、剪切模量、杨氏模量中任何一个模量；

BAM加权平均的方法：

M_ζ＝M_Vζ+M_R(1-ζ) (3)

其中ζ为加权系数，0≤ζ≤1，M_ζ为加权平均模量。

在横波速度求取时，通过实测纵波的约束来规范加权系数的值，从而准确的反应基质模量信息。

4.如权利要求3所述的不整合生物灰岩储层地震岩石物理模型建立方法，其特征在于不整合生物灰岩储层干岩石弹性模量求取的具体方法是：

干岩石弹性模量的求取采用Berryman给出的N相混合物自相容近似的一般形式，孔隙无填充，即假设孔隙填充物的弹性模量为零；

模型建立过程中，将软孔隙、硬孔隙和基质矿物成份带入SC模型求取干岩石的弹性模量，SC模型通过迭代求解来解决公式中的耦合现 象，如果n+1次迭代得到的饱和岩石体积模量剪切模量与n次迭代得到的体积模量剪切模量差值满足误差要求，停止迭代，公式如下：

其中，m指第m种材料，x_m是其体积含量，K_m和μ_m为第m种材料的体积模量和剪切模量；和为i次迭代后岩石的体积模量和剪切模量，和为初始基质的体积模量和剪切模量，可以通过Hill平均求取；P^im和Q^im是与和有关的量，表述了i-1次迭代后具有自相容等效模量和的背景介质中再加入包含物材料m后的效果,此处的i指的是第i次迭代，n指的是迭代误差小于阈值的迭代次数，即i＝1,2,…n。

5.如权利要求4所述的不整合生物灰岩储层地震岩石物理模型建立方法，其特征在于，反应孔隙特征的P^im和Q^im系数的具体求取方法是，砂泥岩储层孔隙设为孔隙纵横比α_sand为1的硬孔隙和孔隙纵横比α_shale为0.01的裂隙，碳酸盐岩各类孔隙的含量及其相应孔隙纵横比求取步骤如下：

1).假设碳酸盐岩中，粒间孔隙纵横比初始值为α_p＝0.1，球形孔隙纵横比初始值为α_s＝1，裂缝孔隙纵横比初始值为α_m＝0.01；

2).计算岩石仅有粒间孔隙时的DEM速度V_P,DEM(α_p)，与Wyllie公式得到的纵波速度V_P,Wyllie对比，若两者之差在允许范围小于10^-6内，则将该孔隙纵横比作为粒间孔隙纵横比值；若两者之差不在允许范围内，则在粒间孔隙纵横比可能的范围内对其进行变动，直至得到最优结果；

3).计算岩石仅有球形孔隙时的DEM速度V_P,DEM(α_s)，与Hashin-Shtrikman上限得到的纵波速度V_P,HSU对比，按照第2)步的方法求球形孔隙的纵横比；

4).计算岩石仅有裂缝孔隙时的DEM速度V_P,DEM(α_m)，与Hashin-Shtrikman下限得到的纵波速度V_P,HSL对比，按照第2)步的方法求球形孔隙的纵横比；

5).根据上面求得的孔隙纵横比值，按照下面步骤求取组分孔隙度；

6).将实测纵波速度V_p与V_P,Wyllie相比，若V_p>V_P,Wyllie，相当于向背景介质中加入球形孔隙，即α₁＝α_p，α₂＝α_s；令φ₁＝φ-δφ和φ₂＝φ+δφ，直至V_p与V_P,Wyllie之差在允许范围内，得到组分孔隙度φ_p和φ_s；若V_p<V_P,Wyllie，相当于向背景介质中加入裂缝孔隙，即α₁＝α_p，α₂＝α_m；令φ₁＝φ-δφ和φ₂＝φ+δφ，直至，V_p与V_P,Wyllie之差在允许范围内，得到组分孔隙度φ_p和φ_m；

求出砂泥岩储层或碳酸盐岩储层的各类孔隙含量和相应孔隙纵横比后，利用Berryman给出的P^im和Q^im系数求取公式，求取不整合生物灰岩储层不同孔隙纵横比孔隙的P^im(α)和Q^im(α)系数，公式如下：

其中：

F₆＝1+A[1+g-R(θ+g)]+B(1-θ)(3-4R) (15)

F₉＝A[g(R-1)-Rθ]+Bθ(3-4R) (18)

其中，K'和μ'为孔隙流体的体积模量和剪切模量，K_m和μ_m为背景介质的体积模量和剪切模量,张量T_ijkl为中间变量，标量F₁,F₂,...,F₉为中间变量，A、B、R、g和θ为中间变量，α为孔隙纵横比，σ为岩石骨架 泊松比。

6.如权利要求4或5所述的不整合生物灰岩储层地震岩石物理模型建立方法，其特征在于流体非均匀性填充，饱和岩石弹性模量求取的具体步骤：

1).分别算出水饱和、油饱和、气饱和情况下岩石弹性模量K_sat,water、K_sat,oil、K_sat,gas分别利用Gassmann流体替换公式：

μ_sat＝μ_d (25)

其中K_sat和μ_sat分别表示饱和岩石的体积模量和剪切模量，K_d和μ_d分别表示干岩石骨架的体积模量和剪切模量，K_f表示孔隙流体的体积模量，φ表示孔隙度；

2).根据分别由水饱和、油饱和、气饱和情况下岩石弹性模量结合三种流体各自饱和度，采用Patchy Saturat ion模型得到流体不均匀分布情况下的不整合生物灰岩储层饱和岩石的体积模量K_sat和剪切模量μ_sat；

μ_sat＝μ_dry (27) 。

7.如权利要求6所述的不整合生物灰岩储层地震岩石物理模型建立方法，其特征在于基于上述不整合生物灰岩储层饱和岩石弹性模量的求取，计算饱和岩石的纵横波速度：

其中，V_p为岩石纵波速度，V_s为岩石横波速度；ρ为岩石密度。