CN108572391A - 一种反演盖层塑性的方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种反演盖层塑性的方法。该方法包括：建立地震波反射系数与杨氏模量、泊松比和介质密度的关系式；建立地震波反射系数与塑性弹性阻抗的关系式；得到基于杨氏模量、泊松比和介质密度的塑性弹性阻抗公式；对所述塑性弹性阻抗公式进行标准化处理和对数线性化处理，得到对数形式的塑性弹性阻抗公式；基于所述对数形式的塑性阻抗公式，根据叠前地震入射角道集数据进行叠前地震反演获得杨氏模量和泊松比的数值；基于通过叠前地震反演获得的杨氏模量和泊松比得到地层塑性指示因子。本发明所提出的反演盖层塑性的方法能够直接从叠前反演中得到杨氏模量和泊松比，提高了岩石塑性预测的准确性。

Description

一种反演盖层塑性的方法

技术领域

本发明涉及油地球物理技术领域，更具体地，涉及一种反演盖层塑性的方法。

背景技术

岩石的脆-塑性特征是分析断裂在盖层段变形机制的重要参数，进而决定油气聚集和散失数量，随着埋藏深度增加，盖层如膏岩、盐岩和泥岩均具有从脆性向塑性转变的特征。在埋藏较深时，塑性越高盖层的封闭性越好。现今的岩石的脆-塑性分析主要集中在岩石的脆性预测上，目前最常用的是Rickman等于2008年在SPE115258国际会议上发表论文“Apractical use of shale petrophysics for simulation design optimization:allshale plays are not clones of the Barnett Shale”中提出的一种基于弹性模量和泊松比的脆性指示因子计算方法。基本的判别方式是杨氏模量越高，泊松比越低，脆性越大。

发明人发现，目前这种利用脆性指示因子描述盖层封闭性时有以下两方面问题：第一，计算脆性的过程中，由于目前地震叠前反演直接对速度及密度反演，再进行杨氏模量和泊松比求解的求解，杨氏模量的计算通常受地震叠前反演得到的密度的影响，会使预测产生累计误差从而影响脆性预测的结果；第二，目前这种对岩石的脆性预测没有直接对塑性预测更能直接的反映盖层的封闭能力。

为了避免常规弹性参数反演导致的累计误差，并推导塑性指示因子描述盖层的封闭性，有必要提出一种能够稳定获取杨氏模量和泊松比的叠前地震直接反演方法。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

随着石油天然气资源的开发利用，常规孔隙性油气藏储量日益减少，开发难度逐渐增大，石油与天然气勘探方向逐渐由浅部转向深部。断裂在盖层内变形机制取决于埋藏深度，在埋藏较深的条件下，盖层处于塑性变形阶段，限制断裂穿层，能够形成有效封闭，因此对深层盖层进行评价的过程中塑性是重要评价参数之一。然而，目前由于考虑储层工程施工因素，往往只评价储层的脆性，忽略了盖层塑性的影响。为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种反演盖层塑性的方法。该方法建立了一种稳定获取杨氏模量和泊松比的叠前地震直接反演方法，避免累计误差，进而获得地层塑性指示因子。

根据本发明的反演盖层塑性的方法可以包括：

建立地震波反射系数与杨氏模量、泊松比和介质密度的关系式；

建立地震波反射系数与塑性弹性阻抗的关系式；

基于所述地震波反射系数与杨氏模量、泊松比和介质密度的关系式和所述地震波反射系数与塑性弹性阻抗的关系式，得到基于杨氏模量、泊松比和介质密度的塑性弹性阻抗公式；

对所述塑性弹性阻抗公式进行标准化处理和对数线性化处理，得到对数形式的塑性弹性阻抗公式；

基于所述对数形式的塑性阻抗公式，根据叠前地震入射角道集数据进行叠前地震反演获得杨氏模量和泊松比的数值；

基于通过叠前地震反演获得的杨氏模量和泊松比得到地层塑性指示因子。

优选地，所述地震波反射系数与杨氏模量、泊松比和介质密度的关系式为：

其中，R为地震波反射系数，θ为入射角,k为纵横波速度比，E为杨氏模量，σ为泊松比，ρ为介质密度。

优选地，所述地震波反射系数与塑性弹性阻抗的关系式为：

其中，DEI为塑性弹性阻抗，ΔDEI为上下两层介质的塑性弹性阻抗变化量，为上下两层介质的塑性弹性阻抗平均值。

优选地，所述基于杨氏模量、泊松比和介质密度的塑性弹性阻抗公式为：

DEI(θ)＝(E)^A(σ)^B(ρ)^C

其中，

优选地，经标准化处理的塑性弹性阻抗公式为：

其中，E₀、σ₀、ρ₀分别为统计地层范围内岩芯的杨氏模量E、泊松比σ、介质密度ρ的平均值，DEI₀是统计地层范围内岩芯的塑性弹性阻抗平均值。

优选地，所述对数形式的塑性弹性阻抗公式为：

优选地，所述地层逆性指示因子DI的计算公式如下：

其中，E_max是统计地层范围内岩芯的最大杨氏模量，E_min是统计地层范围内岩芯的最小杨氏模量，σ_max是统计地层范围内岩芯的最大泊松比，σ_min是统计地层范围内岩芯的最小泊松比。

本发明所提出的反演盖层塑性的方法能够直接从叠前反演中得到杨氏模量和泊松比，并建立岩石塑性预测的方法，克服了现有技术中首先对速度及密度进行反演再进行杨氏模量和泊松比求解会产生累计误差的问题，从而提高了岩石塑性预测的准确性。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1为根据本发明的一个实施例的反演盖层塑性的方法的流程图。

图2为某碳酸盐岩盖层塑性的等值线图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

实施例

图1为根据本发明的一个实施例的反演盖层塑性的方法的流程图。

该方法可以包括以下步骤：

(1)建立地震波反射系数与杨氏模量、泊松比和介质密度的关系式。

首先，反射系数与纵横波模量和介质密度的关系式如下：

其中，R为地震波反射系数，θ是入射角，M为纵波模量，与介质抗压缩性和硬度直接相关，体现储层骨架和流体信息，μ为横波模量，与介质抗剪切性和刚度直接相关，体现储层骨架信息，ρ为介质密度，ΔM/M为纵波模量反射系数，Δμ/μ为横波模量反射系数，为介质密度反射系数，α为纵波速度，β为横波速度。

在各向同性介质中，纵波模量、横波模量与杨氏模量E和泊松比σ的关系为：

因此，基于公式(1)和公式(2)、(3)可推导得到基于杨氏模量和泊松比的地震波反射系数为：

其中，k为纵横波速度比，为杨氏模量反射系数，为泊松比反射系数。

上述方程(4)建立了地震波反射系数与杨氏模量反射系数、泊松比反射系数及介质密度反射系数的线性关系。可以将方程(4)称为YPD近似方程。

(2)建立地震波反射系数与塑性弹性阻抗的关系式。

基于Connolly提出的弹性阻抗概念，建立地震波反射系数与塑性弹性阻抗的关系式：

其中，DEI为塑性弹性阻抗，ΔDEI为上下两层介质的塑性弹性阻抗变化量，为上下两层介质的塑性弹性阻抗平均值。

(3)基于所述地震波反射系数与杨氏模量、泊松比和介质密度的关系式和所述地震波反射系数与塑性弹性阻抗的关系式，得到基于杨氏模量、泊松比和介质密度的塑性弹性阻抗公式。

将公式(5)代入YPD近似方程(4)中，两边取积分并将其指数化，以此消掉等式两边的微分项和对数项可得到基于杨氏模量、泊松比和介质密度的塑性弹性阻抗公式：

DEI(θ)＝(E)^A(σ)^B(ρ)^C (6)

其中

(4)对所述塑性弹性阻抗公式进行标准化处理和对数线性化处理，得到对数形式的塑性弹性阻抗公式。

塑性阻抗公式(6)存在求取的数值量纲随角度变化很大的问题，这样不方便进行不同角度的DEI数值比较，并且在实现反演的过程中需要先转换量纲，给实际工作带来不必要的繁琐。为此，需对塑性阻抗公式进行标准化处理，消除量纲尺度随入射角变化的问题。通过引入四个参考常数，即DEI₀，E₀，σ₀和ρ₀，则得到标准化形式的塑性阻抗公式：

其中，E₀、σ₀、ρ₀分别为统计地层范围内岩芯的杨氏模量E、泊松比σ、介质密度ρ的平均值，DEI₀是统计地层范围内岩芯的塑性弹性阻抗平均值。通过DEI₀的标定可以使塑性阻抗的函数变得更加稳定，并且使得流体阻抗量纲与声波阻抗一样。

为了提取参数，将公式两边对数线性化，得到：

(5)基于所述对数形式的塑性阻抗公式，通过叠前地震反演获得杨氏模量和泊松比。

将公式(8)转换为以杨氏模量E和泊松比σ为变量的方程组，根据不同入射角θ的塑性弹性阻抗DEI而求取出杨氏模量和泊松比E和泊松比σ。

(6)基于通过叠前地震反演获得的杨氏模量和泊松比得到地层塑性指示因子。

地层塑性指示因子即逆性指数DI可以更加直观地评价地层的任性，其计算公式如下：

其中，E_max是统计地层范围内岩芯的最大杨氏模量，E_min是统计地层范围内岩芯的最小杨氏模量，σ_max是统计地层范围内岩芯的最大泊松比，σ_min是统计地层范围内岩芯的最小泊松比。

应用示例

下面以某碳酸盐岩盖层为研究区，应用本发明提出的反演盖层塑性的方法对盖层塑性分布进行预测。图2示出了该碳酸盐岩盖层塑性的等值线图。如图2所示，井1处的塑性高于井2处的塑性，井1产量高于井2，井2中储层段为裂缝发育段。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (7)

1.一种反演盖层塑性的方法，其特征在于，所述方法包括：

建立地震波反射系数与杨氏模量、泊松比和介质密度的关系式；

建立地震波反射系数与塑性弹性阻抗的关系式；

基于所述地震波反射系数与杨氏模量、泊松比和介质密度的关系式和所述地震波反射系数与塑性弹性阻抗的关系式，得到基于杨氏模量、泊松比和介质密度的塑性弹性阻抗公式；

对所述塑性弹性阻抗公式进行标准化处理和对数线性化处理，得到对数形式的塑性弹性阻抗公式；

基于所述对数形式的塑性阻抗公式，根据叠前地震入射角道集数据进行叠前地震反演获得杨氏模量和泊松比的数值；

基于通过叠前地震反演获得的杨氏模量和泊松比得到地层塑性指示因子。

2.根据权利要求1所述的反演盖层塑性的方法，其特征在于，所述地震波反射系数与杨氏模量、泊松比和介质密度的关系式为：

其中，R为地震波反射系数，θ为入射角,k为纵横波速度比，E为杨氏模量，σ为泊松比，ρ为介质密度。

3.根据权利要求2所述的反演盖层塑性的方法，其特征在于，所述地震波反射系数与塑性弹性阻抗的关系式为：

其中，DEI为塑性弹性阻抗，ΔDEI为上下两层介质的塑性弹性阻抗变化量，为上下两层介质的塑性弹性阻抗平均值。

4.根据权利要求3所述的反演盖层塑性的方法，其特征在于，所述基于杨氏模量、泊松比和介质密度的塑性弹性阻抗公式为：

DEI(θ)＝(E)^A(σ)^B(ρ)^C

其中，

5.根据权利要求4所述的反演盖层塑性的方法，其特征在于，经标准化处理的塑性弹性阻抗公式为：

其中，E₀、σ₀、ρ₀分别为统计地层范围内岩芯的杨氏模量E、泊松比σ、介质密度ρ的平均值，DEI₀是统计地层范围内岩芯的塑性弹性阻抗平均值。

6.根据权利要求5所述的反演盖层塑性的方法，其特征在于，所述对数形式的塑性弹性阻抗公式为：

7.根据权利要求6所述的反演盖层塑性的方法，其特征在于，所述地层逆性指示因子DI的计算公式如下：

其中，E_max是统计地层范围内岩芯的最大杨氏模量，E_min是统计地层范围内岩芯的最小杨氏模量，σ_max是统计地层范围内岩芯的最大泊松比，σ_min是统计地层范围内岩芯的最小泊松比。