CN107315050A - 基于多组分的砂砾岩体速度重构方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于多组分的砂砾岩体速度重构方法，包括：步骤1，获取砾石、砂级碎屑、泥质杂基及胶结物等各岩石组分含量，获取岩石孔隙度；步骤2，选取典型的砾石、砂级碎屑颗粒、泥质杂基及胶结物样品，采用实验室岩心样品测试与趋势拟合相结合的方法对模型中其各组分的速度进行分析与确定；步骤3，建立基于多组分的扩展时间平均方程；步骤4，利用所建立的砂砾岩体时间平均方程进行实际井的速度计算与检验，并利用该方程对无井区进行纵横波速度的预测。该基于多组分的砂砾岩体速度重构方法可以客观地表现砂砾岩体特别是砾石含量较大的扇根亚相的纵横波速度，预测准确率较高，与现有岩石物理模型相比误差大大减小。

Description

基于多组分的砂砾岩体速度重构方法

技术领域

本发明涉及油田开发技术领域，特别是涉及到一种基于多组分的砂砾岩体速度重构方法。

背景技术

岩石物理模型是根据地质体的基本岩石信息评估其物理性质的模型，是连接地质、测井和地震的重要桥梁，合适的岩石物理模型才可保障储层地球物理预测结果的准确性和可靠性。岩石由骨架与孔隙流体组成，其岩石物理学特性受这两种组分的影响，如何研究两种组分的影响，有不同的物理模型。Wyllie(1956)时间平均方程(怀里关系)是指在沉积岩中孔隙度与速度之间存在一种简单的单调关系，即饱和流体的岩石速度是由组成岩石的矿物和孔隙流体共同求得的。另外，Gassmann方程、Wood方程、百灵公式等现有的这些理论模型都是做了大量的假设和近似，对低孔低渗的多组分构成、强非均质性的砂砾岩存在一定的不适应性。

在陆相断陷盆地陡坡带砂砾岩体中，大大小小的砾径不等的砾石广泛存在，其组分、速度等特征与常规砂岩差异较大，前人基于均匀介质的岩石物理模型不能套用。针对陆相断陷盆地陡坡带砂砾岩体，其具有岩石成分复杂、纵向单层厚度大、横向相变快的特点，现有岩石物理模型基于均匀组分条件，不能准确描述非均质性极强的致密砂砾岩的速度特征。因此，需要对砂砾岩体这种岩石成分复杂、非均质性极强的地质体探索一种针对性的岩石物理模型对其纵横波速度进行正确的求取。为此我们发明了一种新的基于多组分的砂砾岩体速度重构方法，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种克服了现有岩石物理模型适用于均匀介质而不适用于砂砾岩体的现状，针对非均质性强的陡坡带砂砾岩体创新性地构建了基于多组分的时间平均方程科学求取岩石纵横波速度的基于多组分的砂砾岩体速度重构方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：基于多组分的砂砾岩体速度重构方法，该基于多组分的砂砾岩体速度重构方法包括：步骤1，获取砾石、砂级碎屑、泥质杂基及胶结物各岩石组分含量，获取岩石孔隙度；步骤2，选取典型的砾石、砂级碎屑颗粒、泥质杂基及胶结物样品，采用实验室岩心样品测试与趋势拟合相结合的方法对模型中其各组分的速度进行分析与确定；步骤3，建立基于多组分的扩展时间平均方程；步骤4，利用所建立的砂砾岩体时间平均方程进行实际井的速度计算与检验，并利用该方程对无井区进行纵横波速度的预测。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

该基于多组分的砂砾岩体速度重构方法还包括，在步骤1之前，进行图像扫描，采集岩心砾石图像；进行岩心薄片鉴定，获取岩心微观组分数据。

在步骤2中，当选取典型的砾石样品时，首先通过选取典型砾石取心井段钻取砾石样品进行测试，进一步利用趋势拟合的方法，得到砾石速度随着砾石含量变化而变化的计算关系式。

在步骤3中，建立的基于多组分的扩展时间平均方程包括5个参数项，即4个岩石组分参数项和1个孔隙流体项，横波速度不包括流体项，因此包括4个参数项，每一项均为该组分的含量与其速度之比。

在步骤3中，建立的基于多组分的扩展时间平均方程为：

式中：Vp_rock与Vs_rock分别为砂砾岩体的纵横波速度，V_pG、V_sG是砾石的纵横波速度，V_pM、V_sM是泥质杂基的纵横波速度,V_pC、V_sC是胶结物的纵横波速度，V_pS、V_sS是砂级颗粒碎屑的纵横波速度；A_G是砾石含量，A_M是泥质杂基含量，A_C是胶结物含量，A_S是砂级颗粒碎屑含量；φ是孔隙体积，V_pL是孔隙流体速度，各种组分含量之间的关系满足下式：

A_G+A_S+A_C+A_M+φ＝100％ (式3)

在上述关系中对砾石的速度V_PG、V_SG按照砾石母岩成分的不同进行计算；砾石组分中岩浆岩、变质岩和沉积岩岩屑均有发现，因此，砾石速度的计算参考岩屑中不同类型岩屑含量，如下式：

1/V_pG＝C_g/V_pg+C_m/V_pm+C_c/V_pc (式4)

1/V_sG＝C_g/V_sg+C_m/V_sm+C_c/V_sc (式5)

式4、式5右边三项中，C_g、C_m、C_c分别表示岩浆岩、变质岩、碳酸盐岩砾石的百分含量，V_pg、V_pm、V_pc分别表示岩浆岩、变质岩、碳酸盐岩砾石的纵波速度，V_sg、V_sm、V_sc分别表示岩浆岩、变质岩、碳酸盐岩砾石的横波速度；根据不同岩屑成分及其含量，利用公式4、式5计算得到砾石的纵横波速度，

其中：

C_G+C_m+C_C＝100％ (式6)。

该基于多组分的砂砾岩体速度重构方法通过建立包含多岩石组分参数项的砂砾岩体扩展时间平均方程，构建一种基于多组分的砂砾岩体速度重构方法。在分析砂砾岩体岩石组分的基础上，考虑到其中包含的不同母岩成分的砾石及含量、砂级颗粒碎屑、胶结物及孔隙流体等因素的影响，对怀利(Wyllie，1956)时间平均方程进行扩展，以建立适合砂砾岩体的岩石物理模型，计算得到砂砾岩体精确的纵横波速度。该方法可以客观地表现砂砾岩体特别是砾石含量较大的扇根亚相的纵横波速度，从与实验测试数据的误差分析发现，该方法预测准确率较高，误差均在10％以下，同时与不考虑砾石影响、直接利用Wyllie时间平均方程计算得到的结果比较，该方法误差大大小于经验公式计算结果，说明其与理论模型及前人提出的针对常规砂岩的岩石物理模型相比更为适用。该基于多组分的砂砾岩体速度重构方法克服了现有岩石物理模型适用于均匀介质而不适用于砂砾岩体的现状，针对非均质性强的陡坡带砂砾岩体创新性地构建了基于多组分的时间平均方程科学求取岩石纵横波速度。

附图说明

图1为本发明的基于多组分的砂砾岩体速度重构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砾石组分含量与速度拟合关系示意图；

图3为本发明的一具体实施例中砂级碎屑组分含量与速度拟合关系示意图；

图4为本发明的一具体实施例中实钻井横波速度预测图。

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，并配合附图所示，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的基于多组分的砂砾岩体速度重构方法的流程图。基于多组分的砂砾岩体速度重构方法是借鉴Wyllie时间平均方程，将岩石骨架扩展为砾石、砂级颗粒碎屑、胶结物、杂基等参数项，并通过求取各岩石组分含量及相应的纵横波速度代入相应的参数项，即可求得准确的砂砾岩体速度。

在步骤101，进行图像扫描，采集岩心砾石图像。

在步骤102，进行岩心薄片鉴定，获取岩心微观组分数据。

在步骤103，获取砾石、砂级碎屑、泥质杂基及胶结物等各岩石组分含量，获取岩石孔隙度。

在步骤104，选取典型的砾石、砂级碎屑颗粒、泥质杂基及胶结物样品，采用实验室岩心样品测试与趋势拟合相结合的方法对模型中其各组分的速度进行分析与确定。以砾石为例，首先通过选取典型砾石取心井段钻取砾石样品进行测试，进一步利用趋势拟合的方法，得到砾石速度随着砾石含量变化而变化的计算关系式，同样的方法可以得到砂级组分速度随砂级碎屑含量而变化的关系式，如图2和图3所示，胶结物及杂基等测试与拟合相结合的速度计算关系式。

在步骤105，建立基于多组分的扩展时间平均方程。该方程包括5个参数项，即4个岩石组分参数项和1个孔隙流体项，由于流体不传播横波，横波速度不包括流体项，因此包括4个参数项，每一项均为该组分的含量与其速度之比。

式中：Vp_rock与Vs_rock分别为砂砾岩体的纵横波速度，V_pG、V_sG是砾石的纵横波速度，V_pM、V_sM是泥质杂基的纵横波速度,V_pC、V_sC是胶结物的纵横波速度，V_pS、V_sS是砂级颗粒碎屑的纵横波速度；A_G是砾石含量，A_M是泥质杂基含量，A_C是胶结物含量，A_S是砂级颗粒碎屑含量；φ是孔隙体积，V_pL是孔隙流体速度。各种组分含量之间的关系满足下式：

A_G+A_S+A_C+A_M+φ＝100％ (式3)

另外，由于组成砾石的岩石成分不是单一的，因而在上述关系中对砾石的速度V_PG、V_SG也按照砾石母岩成分的不同进行计算。砾石组分中岩浆岩、变质岩和沉积岩岩屑均有发现，因此，砾石速度的计算必须参考岩屑中不同类型岩屑含量，如下式：

1/V_pG＝C_g/V_pg+C_m/V_pm+C_c/V_pc (式4)

1/V_sG＝C_g/V_sg+C_m/V_sm+C_c/V_sc (式5)

式4、式5右边三项中，C_g、C_m、C_c分别表示岩浆岩、变质岩、碳酸盐岩砾石的百分含量，V_pg、V_pm、V_pc分别表示岩浆岩、变质岩、碳酸盐岩砾石的纵波速度，V_sg、V_sm、V_sc分别表示岩浆岩、变质岩、碳酸盐岩砾石的的横波速度。根据不同岩屑成分及其含量，利用公式(式4)、(式5)可计算得到砾石的纵横波速度。

其中：

C_G+C_m+C_C＝100％ (式6)

103、104步求得的各组分含量及速度代入方程即可对岩石的速度进行求解计算。

在步骤106，利用所建立的砂砾岩体时间平均方程进行实际井的速度计算与检验，并利用该方程对无井区进行纵横波速度的预测。利用本速度重构方法可以建立针对砂砾岩体的横波速度预测公式(式7)，对实际井的横波速度进行了试算，与直接利用Castagna理论模型计算得到的结果对比，本方法模型预测结果与实际测井横波速度更为接近，尤其是砂砾岩体发育段(2725-2880m)模型预测结果更为接近实际横波测井曲线，如图4所示，图中1为原始测井曲线，2为本方法预测结果，3为Castagna模型预测结果，说明该方法模型更为客观合理。

V_s＝0.5919*V_p+171.68 (式7)

流程结束。

本发明中的基于多组分的砂砾岩体速度重构方法，充分考虑了砂砾岩体非均质性强的特点，从砂砾岩的沉积组构研究入手，系统开展岩石力学性质的测试分析，构建了适用于陡坡带砂砾岩的岩石物理模型，将影响其岩石物理性质的多种组分赋予相应的权重进行综合计算，合理的确定不同沉积相带地层速度，为其精细勘探和开发提供有效指导，具有极大的理论意义和社会意义。

Claims (5)

1.基于多组分的砂砾岩体速度重构方法，其特征在于，该基于多组分的砂砾岩体速度重构方法包括：

步骤1，获取砾石、砂级碎屑、泥质杂基及胶结物各岩石组分含量，获取岩石孔隙度；

步骤2，选取典型的砾石、砂级碎屑颗粒、泥质杂基及胶结物样品，采用实验室岩心样品测试与趋势拟合相结合的方法对模型中其各组分的速度进行分析与确定；

步骤3，建立基于多组分的扩展时间平均方程；

步骤4，利用所建立的砂砾岩体时间平均方程进行实际井的速度计算与检验，并利用该方程对无井区进行纵横波速度的预测。

2.根据权利要求1所述的基于多组分的砂砾岩体速度重构方法，其特征在于，该基于多组分的砂砾岩体速度重构方法还包括，在步骤1之前，进行图像扫描，采集岩心砾石图像；进行岩心薄片鉴定，获取岩心微观组分数据。

3.根据权利要求1所述的基于多组分的砂砾岩体速度重构方法，其特征在于，在步骤2中，当选取典型的砾石样品时，首先通过选取典型砾石取心井段钻取砾石样品进行测试，进一步利用趋势拟合的方法，得到砾石速度随着砾石含量变化而变化的计算关系式。

4.根据权利要求1所述的基于多组分的砂砾岩体速度重构方法，其特征在于，在步骤3中，建立的基于多组分的扩展时间平均方程包括5个参数项，即4个岩石组分参数项和1个孔隙流体项，横波速度不包括流体项，每一项均为该组分的含量与其速度之比。

5.根据权利要求4所述的基于多组分的砂砾岩体速度重构方法，其特征在于，在步骤3中，建立的基于多组分的扩展时间平均方程为：

式中：Vp_rock与Vs_rock分别为砂砾岩体的纵横波速度，V_pG、V_sG是砾石的纵横波速度，V_pM、V_sM是泥质杂基的纵横波速度,V_pC、V_sC是胶结物的纵横波速度，V_pS、V_sS是砂级颗粒碎屑的纵横波速度；A_G是砾石含量，A_M是泥质杂基含量，A_C是胶结物含量，A_S是砂级颗粒碎屑含量；φ是孔隙体积，V_pL是孔隙流体速度，各种组分含量之间的关系满足下式：

A_G+A_S+A_C+A_M+φ＝100％ (式3)

在上述关系中对砾石的速度V_PG、V_SG按照砾石母岩成分的不同进行计算；砾石组分中岩浆岩、变质岩和沉积岩岩屑均有发现，因此，砾石速度的计算参考岩屑中不同类型岩屑含量，如下式：

1/V_pG＝C_g/V_pg+C_m/V_pm+C_c/V_pc (式4)

1/V_sG＝C_g/V_sg+C_m/V_sm+C_c/V_sc (式5)

式4、式5右边三项中，C_g、C_m、C_c分别表示岩浆岩、变质岩、碳酸盐岩砾石的百分含量，V_pg、V_pm、V_pc分别表示岩浆岩、变质岩、碳酸盐岩砾石的纵波速度，V_sg、V_sm、V_sc分别表示岩浆岩、变质岩、碳酸盐岩砾石的横波速度；根据不同岩屑成分及其含量，利用公式4、式5计算得到砾石的纵横波速度，

其中：

C_G+C_m+C_C＝100％ (式6)。