CN109490988A - 建立适用于硬岩的岩石物理新模型的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种建立适用于硬岩的岩石物理新模型的方法，该建立适用于硬岩的岩石物理新模型的方法包括：步骤1，输入测井资料和岩石基质参数；步骤2，计算岩石基质模量、混合流体体积模量和干岩石的模量；步骤3，将步骤2得到的岩石基质模量、混合流体体积模量、干岩石骨架的模量作为输入，基于加斯曼方程建立它们之间的关系；步骤4，构建硬岩岩石物理新模型。该建立适用于硬岩的岩石物理新模型的方法对现有的模型进行改进，改进的模型在没有降低原始模型准确度的情况下简化了问题的复杂度，用于进一步的地球物理分析。

Description

建立适用于硬岩的岩石物理新模型的方法

技术领域

本发明涉及油田开发技术领域，特别是涉及到一种建立适用于硬岩的岩石物理新模型的方法。

背景技术

过去的几十年间，在研究与地震勘探学和天然地震学有关的岩石物理特性方面取得了巨大的进步，在此期间，发展了很多的理论，同时进行了很多实验，许多岩石物理理论与实验结果已经在推进地球科学和勘探技术方面起到了重要准则的作用。

在勘探地震学中，地震波以旅行时间、反射波振幅及相位变化的形式带来了地下岩石和流体的信息。在早期的勘探地震学中，地震数据主要用作构造解释，这些构造可能含有油气。随着计算能力的提高和地震处理、解释技术的进步，现在对地震数据的分析一般是为了预测岩性、孔隙度、孔隙流体以及饱和度。因为岩石物理学为地震数据与油藏特性和参数之间架起了桥梁，近年来它已在有关新技术的开发中发挥作用，诸如4D地震油藏监测，地震岩性识别，以及“亮点”和反射系数随人射角变化的分析等油气直接检测技术。

岩石物理是把油藏特性和参数与地震数据相连的桥梁，在许多试图从地震数据中导出储层岩石和流体特性及油藏参数的技术方法中，它起到一种基本准则的作用。随着越来越多的油气田进入成熟期以及许多方法技术的进一步改进和发展，包括孔隙度和流体流的成图，储层压力、温度、饱和度变化的测定，甚至推断含油气的类型。在这样一种发展过程中，岩石物理将是定量解释地震数据的一项十分重要的技术手段。

如何准确地构建实用和准确的岩石物理模型是储层物性估计的岩石物理新模型构建部分。以横波估计为例，目前，在没有横波信息的情况下，估计横波速度的方法主要有两种，一是统计拟合法；二是理论公式法。但是这些方法往往具有一定的局限性。针对存在的局限性，很多学者基于岩石物理模型，进行了横波速度预测方法的综合研究，Greenberg等假设纵横波速度间有稳健的关系，基于Biot-Gassmann理论预测横波速度，Xu等使用Kuster-理论和微分等效介质理论相结合预测横波速度，并运用孔隙纵横比的概念来表征干岩石颗粒的接触关系，等运用有效介质理论预测横波速度，并且认为基于岩石物理的方法的横波预测的准确度要高于统计拟合法得到的横波速度。国内方面，也有很多学者开展了基于岩石物理模型的横波预测研究，并取得了较好的研究成果。

然而，大多数基于岩石物理模型的横波速度预测方法需要对孔隙形态进行假设。但是，与砂岩有关的孔隙纵横比并不是定值，通过实际电镜观察也会发现，很难用确定的纵横比来描述孔隙的变化，这在一定程度上增加了横波预测过程复杂性和不确定性。为此我们发明了一种新的建立适用于硬岩的岩石物理新模型的方法，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可用于储层物性估计的岩石物理模型构建，可以有效地提高储层物性估计的精度、稳定性以及实用性的建立适用于硬岩的岩石物理新模型的方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：建立适用于硬岩的岩石物理新模型的方法，该建立适用于硬岩的岩石物理新模型的方法包括：步骤1，输入测井资料和岩石基质参数；步骤2，计算岩石基质模量、混合流体体积模量和干岩石骨架的模量；步骤3，将步骤2得到的岩石基质模量、混合流体体积模量、干岩石骨架的模量作为输入，基于加斯曼方程建立它们之间的关系；步骤4，构建硬岩岩石物理新模型。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1中，通过测井解释，获得密度、泥质含量、孔隙度、含水饱和度曲线。

在步骤1中，通过实验室获得粘土、石英的弹性模量。

在步骤2中，通过岩芯实验室测试获得，或通过数据统计获得岩石矿物的组成部分，以计算岩石骨架的弹性模量。

在步骤2中，根据岩石矿物的组成部分，通过Voigt-Reuss-Hill平均计算岩石基质模量。

在步骤2中，利用伍德公式计算得到混合流体体积模量，在通常测井条件下，给出含水饱和度，含油与含气饱和度为根据实际含油气情况进行判别。

在步骤2中，利用改进的模型构建干岩石骨架的模量：

其中：

式(1)为改进的模型，其中K_d、K_m分别为干岩石骨架和岩石基质的体积模量，μ_d、μ_m分别为干岩石骨架和岩石基质的剪切模量，为孔隙度，α为一常数，φ和ξ为胶结因子。

在步骤4中，根据纵波速度的计算公式，将密度、泥质含量、孔隙度、含水饱和度曲线作为基础资料，在得到岩石基质模量、混合流体体积模量、干岩石骨架的模量的基础上，通过加斯曼方程，得到基于改进的硬岩岩石物理新模型。

在步骤4中，根据饱和岩石体积模量、饱和岩石剪切模量和密度信息，计算纵波速度的公式为：

其中：K_s为饱和岩石的体积模量，μ_s为饱和岩石的剪切模量，ρ_s为饱和岩石的密度；

K_s由加斯曼方程获得：

由于流体不传播横波，所以饱和岩石的剪切模量与岩石骨架的剪切模量相同，即：

μ_s＝μ_d (5)

将上面的公式相结合，则得到：

式(6)即为硬岩岩石物理新模型，其中V_{p_calculate}为通过硬岩岩石物理新模型计算的速度，ρ_s为密度，K_f为流体体积模量。

本发明中的建立适用于硬岩的岩石物理新模型的方法，对现有的模型进行改进，提出胶结因子的概念，将干岩石模量和岩石基质模量联系起来，改进的模型在没有降低原始模型准确度的情况下简化了问题的复杂度。同时采用加斯曼方程建立起了饱和流体岩石弹性模量与干岩石模量、岩石基质模量、混合流体模量之间的关系，进而构建了一种新的适用于硬岩的岩石物理模型，用于进一步的地球物理分析。

附图说明

图1为本发明的建立适用于硬岩的岩石物理新模型的方法的一具体实施例的流程图。

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为本发明的建立适用于硬岩的岩石物理新模型的方法的流程图。

步骤101，输入测井资料和岩石基质参数

首先通过测井解释，获得密度、泥质含量、孔隙度、含水饱和度曲线，密度数据是为了减小硬岩岩石物理新模型的复杂度，提高实用性，如果没有密度数据，就需要对密度进行计算，泥质含量数据是用来计算岩石基质模量，孔隙度数据在计算岩石基质模量、骨架弹性模量、混合流体模量时都要用到，因此十分关键，含水饱和度是用来计算混合流体模量。其次是需要获得粘土、石英的弹性模量，这个可以通过实验室获得。

步骤102，不同岩石模量的计算

首先需要知道岩石矿物的组成部分，来计算岩石骨架的弹性模量，这个可以通过岩芯实验室测试获得，也可以通过数据统计获得，如砂泥岩的基质可以认为是石英和粘土组成的，粘土的百分含量可以由伽马测井曲线获得。一旦岩石矿物的组成部分确定了，岩石骨架的弹性模量就可以由Voigt-Reuss-Hill平均来获得，黑尔提出对上下界限求取算术平均的方法来近似岩石有效弹性模量值，Voigt-Reuss-Hill平均是求取岩石有效弹性模量的一种非常简单的方法，在等效模量计算方面得到了广泛的使用与推广。

利用伍德公式计算得到混合流体体积模量，在通常测井条件下，往往只给出含水饱和度，而另外的含油与含气饱和度需要根据实际含油\气情况进行判别。

利用改进的模型构建干岩石骨架的模量，改进的模型是的计算过程得到了简化。对现有的模型进行如下的修改：

其中：

将式(1)称为改进的模型，其中K_d、K_m分别为干岩石骨架和岩石基质的体积模量，μ_d、μ_m分别为干岩石骨架和岩石基质的剪切模量，为孔隙度，α为一常数，φ和ξ为胶结因子。

储层中流体的体积模量会随地层压力的增加而增大，随温度的升高而降低，对于油和水，这种影响可以忽略不计，但是对于气体来说，压力和温度会对其体积模量产生很大的影响，因此，不能忽略，考虑到压力和温度的影响，会增加横波预测解的准确度，因此是十分有必要的。

步骤103，应用加斯曼方程

将步骤102得到的岩石基质模量、混合流体体积模量、干岩石骨架的模量作为输入，基于加斯曼方程建立起了它们之间的关系。加斯曼方程中干岩石的弹性模量是个很难解决的问题，因此很多的地球物理学家给出了干岩石骨架弹性模量的计算方法。本模型是用改进的模型来计算干岩石骨架的模量，使得模型的实用性更强。

步骤104，构建硬岩岩石物理新模型

根据纵波速度的计算公式，将密度、泥质含量、孔隙度、含水饱和度曲线位基础资料，在得到岩石基质模量、混合流体体积模量、干岩石骨架的模量的基础上，通过加斯曼方程，最终可以得到基于改进的硬岩岩石物理新模型。

根据纵波速度的计算公式，计算饱和岩石的纵波速度需要用到饱和岩石体积模量、饱和岩石剪切模量和密度信息。

其中：K_s为饱和岩石的体积模量，μ_s为饱和岩石的剪切模量，ρ_s为饱和岩石的密度；

K_s由加斯曼方程获得：

由于流体不传播横波，所以饱和岩石的剪切模量与岩石骨架的剪切模量相同，即：

μ_s＝μ_d (5)

将上面的公式相结合，则得到：

式(6)即为硬岩岩石物理新模型，其中V_{p_calculate}为通过硬岩岩石物理新模型计算的速度，ρ_s为密度，K_f为流体体积模量。

Claims (9)

1.建立适用于硬岩的岩石物理新模型的方法，其特征在于，该建立适用于硬岩的岩石物理新模型的方法包括：

步骤1，输入测井资料和岩石基质参数；

步骤2，计算岩石基质模量、混合流体体积模量和干岩石骨架的模量；

步骤3，将步骤2得到的岩石基质模量、混合流体体积模量、干岩石骨架的模量作为输入，基于加斯曼方程建立它们之间的关系；

步骤4，构建硬岩岩石物理新模型。

2.根据权利要求1所述的建立适用于硬岩的岩石物理新模型的方法，其特征在于，在步骤1中，通过测井解释，获得密度、泥质含量、孔隙度、含水饱和度曲线。

3.根据权利要求1所述的建立适用于硬岩的岩石物理新模型的方法，其特征在于，在步骤1中，通过实验室获得粘土、石英的弹性模量。

4.根据权利要求1所述的建立适用于硬岩的岩石物理新模型的方法，其特征在于，在步骤2中，通过岩芯实验室测试获得，或通过数据统计获得岩石矿物的组成部分，以计算岩石骨架的弹性模量。

5.根据权利要求4所述的建立适用于硬岩的岩石物理新模型的方法，其特征在于，在步骤2中，根据岩石矿物的组成部分，通过Voigt-Reuss-Hill平均计算岩石基质模量。

6.根据权利要求1所述的建立适用于硬岩的岩石物理新模型的方法，其特征在于，在步骤2中，利用伍德公式计算得到混合流体体积模量，在通常测井条件下，给出含水饱和度，含油与含气饱和度为根据实际含油气情况进行判别。

7.根据权利要求1所述的建立适用于硬岩的岩石物理新模型的方法，其特征在于，在步骤2中，利用改进的模型构建干岩石骨架的模量：

其中：

式(1)为改进的模型，其中K_d、K_m分别为干岩石骨架和岩石基质的体积模量，μ_d、μ_m分别为干岩石骨架和岩石基质的剪切模量，为孔隙度，α为一常数，φ和ξ为胶结因子。

8.根据权利要求7所述的建立适用于硬岩的岩石物理新模型的方法，其特征在于，在步骤4中，根据纵波速度的计算公式，将密度、泥质含量、孔隙度、含水饱和度曲线作为基础资料，在得到岩石基质模量、混合流体体积模量、干岩石骨架的模量的基础上，通过加斯曼方程，得到基于改进的硬岩岩石物理新模型。

9.根据权利要求8所述的建立适用于硬岩的岩石物理新模型的方法，其特征在于，在步骤4中，根据饱和岩石体积模量、饱和岩石剪切模量和密度信息，计算纵波速度的公式为：

其中：K_s为饱和岩石的体积模量，μ_s为饱和岩石的剪切模量，ρ_s为饱和岩石的密度；

K_s由加斯曼方程获得：

由于流体不传播横波，所以饱和岩石的剪切模量与岩石骨架的剪切模量相同，即：

μ_s＝μ_d (5)

将上面的公式相结合，则得到：

式(6)即为硬岩岩石物理新模型，其中V_{p_calculate}为通过硬岩岩石物理新模型计算的速度，ρ_s为密度，K_f为流体体积模量。