CN110007348A - 一种灰质背景浊积岩储层的岩石物理建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灰质背景浊积岩储层的岩石物理建模方法，包括以下步骤：S1、在测井解释成果的基础上，求取岩石基质的等效基质弹性模量；S2、基于K‑T模型和DEM模型求取干岩石骨架模量；S3、利用Wood方程计算混合流体的体积模量；S4、利用Gassmann方程计算求取饱和流体的灰质浊积岩弹性模量；S5、计算饱和流体灰质浊积岩的纵波速度、横波速度和密度；S6、将步骤S5计算出的纵波速度与实测的纵波速度进行对比迭代分析，直至获取满足误差要求的岩石物理建模模型。本发明在传统的Xu‑White砂泥岩模型基础上，将K‑T模型与微分等效截至模型DEM充分结合起来，能有效解决砂泥岩与碳酸盐岩混合成岩的岩性耦合问题，实现灰质背景浊积岩地层弹性参数的精细预测。

Description

一种灰质背景浊积岩储层的岩石物理建模方法

技术领域

本发明涉及岩石物理建模领域，尤其涉及一种灰质背景浊积岩储层的岩石物理建模方法。

背景技术

地震反演是地层岩性预测的主要手段和方法，岩石物理分析又是地震反演的关键环节和技术核心。岩石物理分析表明：一般情况下，在固结的沙泥岩地层中，砂岩速度比泥岩速度高，而砂岩骨架密度比泥岩骨架密度高，因此叠后波阻抗反演往往能很容易区分砂岩和泥岩。然而，灰质背景下浊积岩储层由于其复杂的岩性组合，并主要表现为如下的岩石物理特征：(1)在灰质背景下，灰质泥岩的纵波速度比泥岩速度高，灰质砂岩纵波速度比砂岩纵波速度高，导致叠后波阻抗反演很难区分浊积岩与灰质泥岩和灰质砂岩；(2)在灰质背景下，灰质泥岩横波速度比泥岩速度略低，灰质砂岩横波速度比砂岩横波速度明显降低，因此针对灰质背景浊积岩储层，充分利用横波信息是识别浊积岩比较有效的方法；(3)由于横波测井成本昂贵，实际生产研究中往往缺乏横波速度资料，因此有必要采取合适的岩石物理建模方法进行横波速度的预测，进而实现灰质背景浊积岩岩性的有效预测，提升储层预测的精度。

发明内容

本发明目的是针对上述问题，提供一种灰质背景浊积岩储层的岩石物理建模方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种灰质背景浊积岩储层的岩石物理建模方法，包括以下步骤：

S1、在测井解释成果的基础上，求取岩石基质的等效基质弹性模量；

S2、基于K-T模型和DEM模型求取干岩石骨架模量；

S3、利用Wood方程计算混合流体的体积模量；

S4、利用Gassmann方程计算求取饱和流体的灰质浊积岩弹性模量；

S5、计算饱和流体灰质浊积岩的纵波速度、横波速度和密度；

S6、将步骤S5计算出的纵波速度与实测的纵波速度进行对比迭代分析，直至获取满足误差要求的岩石物理建模模型。

进一步的，所述步骤S1中的等效基质弹性模量是在不考虑孔隙度、孔隙结构及流体影响情况下的模量。

进一步的，所述步骤S2中的干岩石骨架模量包括干岩石体积模量和干岩石弹性模量；干岩石体积模量利用K-T模型进行计算，干岩石弹性模量利用DEM模型进行计算。

进一步的，所述步骤S3中计算混合流体的体积模量的公式为：

其中，k_f为混合流体的体积模量，K₀、K_g和K_w分别是油、气和水的体积模量；S₀、S_g和S_w分别是油、气和水的饱和度，且S₀+S_g+S_w＝1。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

本发明采取了以Xu-White模型为基础，通过利用K-T模型模型计算砂泥岩组分的干岩石弹性模量；进而，利用DEM模型将砂泥岩干岩模量与灰质背景组分耦合，计算灰质背景浊积岩的干岩石模量；利用Wood方程和Gassmann方程计算饱和岩石的物理参数；最后，将预测的纵、横速度与实测曲线进行对比分析，通过误差对比迭代分析，确定最佳的岩石骨架矿石的弹性参数及纵横比参数，以实现对灰质背景浊积岩地层的精细岩石物理建模。其通过将K-T模型与DEM模型联合的方法，解决了由于不同岩性导致的孔隙结构差异，实现了碳酸盐与碎屑岩的岩性耦合问题，能够更精确地预测灰质浊积岩的弹性物理参数，进而能为后续的叠前地震AVO正演模拟、叠前储层预测及含油气性预测提供必要的岩石物理弹性信息及敏感参数优选的依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为灰质背景浊积岩岩石物理建模技术流程图；

图2为纵、横波速度预测结果与实测纵、横波速度曲线对比图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

浊积岩是由浊流作用形成的沉积岩，是一种特殊的岩性组合，其中硬砂岩质浊积岩和灰岩质浊积岩最为常见。如在东营凹陷的沙河街组就广泛分布浊积岩油藏，尤其是近年来的勘探实践表明灰质背景浊积岩也能获得高产，拥有巨大的勘探潜力。但由于浊积岩地层岩性复杂、非均质性强，导致传统的岩石物理建模方法无法准确预测地层的弹性参数。本文提出的灰质背景浊积岩储层的岩石物理建模方法是在传统的Xu-White砂泥岩模型基础上，将K-T(Kuster-Toksoz)模型模型与微分等效截至模型DEM(Differential EffectiveMedium)充分结合起来，能有效解决砂泥岩与碳酸盐岩混合成岩的岩性耦合问题，实现灰质背景浊积岩地层弹性参数的精细预测。

为此，本发明采取了以Xu-White模型为基础，首先将岩石骨架岩性简化为石英、干黏土和方解石，岩石的总孔隙度假定只由砂岩粒间孔隙和黏土粒间孔隙(饱和束缚水)组成；然后，通过利用K-T模型模型计算砂泥岩组分的干岩石弹性模量；进而，利用DEM模型将砂泥岩干岩模量与灰质背景组分耦合，计算灰质背景浊积岩的干岩石模量；利用Wood方程和Gassmann方程计算饱和岩石的物理参数；最后，将预测的纵、横速度与实测曲线进行对比分析，通过误差对比迭代分析，确定最佳的岩石骨架矿石的弹性参数及纵横比参数，以实现对灰质背景浊积岩地层的精细岩石物理建模。具体实施步骤如下：

第一步：利用Voigt-Reuss-Hill平均模型和矿物的体积含量(如图1所示)，计算石英、干黏土的等效基质弹性模量，其简化方程如下：

M_V＝·M_s·V_s+M_c·V_c

式中：V_S和V_C分别为石英、干黏土矿物的体积百分含量；M_S和M_C分别为石英、干黏土矿物的弹性模量；M_V为Voigt计算的混合矿物骨架的弹性模量上限值，M_R为Reuss计算的混合矿物骨架的弹性模量下限值。

式中：M为Voigt-Reuss-Hill弹性模量平均值(K_m或μ_m)。

第二步：利用K-T模型计算以石英、干黏土为骨架的干岩石体积模量(基于经典的Xu-White模型)Kd，其简化方程如下：

其中，

K_d和μ_d是孔隙度为时的不考虑灰质背景时的干岩石骨架弹性模量，K_m和μ_m分别是不考虑灰质背景时的岩石体积模量和剪切模量的Voigt-Reuss-Hill平均值，α_s和α_c分别为砂岩孔隙和黏土孔隙的纵横比，p和q是关于孔隙纵横比α的一组函数。

第三步：将第二步计算的结果作为第1岩石组合，方解石作为第2岩石组分，并利用DEM模型计算灰质背景浊积岩的干岩石弹性模量K_d，其DEM模型简化方程如下：

式中：K_d和μ_d是灰质背景浊积岩在孔隙度为时的干岩石骨架体积模量和剪切模量；K_m和G_m为在第二步计算得到的K_d和μ_d在加入方解石后的Voigt-Reuss-Hill等效基质弹性模量；α为DEM阻尼系数，与孔隙纵横比有关。

第四步：利用Wood方程将孔隙流体进行混合，计算混合流体的体积模量K_f，其简化方程如下：

式中K₀、K_g和K_w分别是油、气和水的体积模量；S₀、S_g和S_w分别是油、气和水的饱和度，且有S₀+S_g+S_w＝1。

第五步：利用Gassmann方程计算饱和流体的灰质浊积岩弹性模量，其简化方程如下：

μ＝μ_dry

式中：K和μ分别是饱含流体岩石的体积模量和剪切模量；K_f是孔隙流体的体积模量；K_m和G_m为在第二步计算得到的K_d和μ_d在加入方解石后的Voigt-Reuss-Hill等效基质弹性模量。

第六步：利用岩石纵、横波速度计算的岩石物理公式计算饱和流体的灰质浊积岩的纵波速度、横波速度和密度(如图2所示)，其简化方程如下：

式中：K和μ分别是饱含流体岩石的体积模量和剪切模量(第六步的计算结果)；ρ为岩石体积密度。

第七步：砂岩、泥岩和方解石的基质模量及纵横比是模型中的关键参数，在不同的研究区和深度段其取值差异较大，且其参数不宜直接求取。为此，在本发明中采取了误差对比迭代分析的方法，对骨架参数进行修正，消除岩石物理建模过程中的不确定性，获取最佳的岩石骨架参数。

灰质背景浊积岩岩石物理建模方法，对于浊积岩储层的岩性复杂性和非均质性强的特征，采用了对经典Xu-White模型进行改进的技术思路，通过将K-T模型与DEM联合实用的方法，解决了由于不同岩性导致的孔隙结构差异，实现了碳酸盐与碎屑岩的岩性耦合问题，能够更精确地预测灰质浊积岩的弹性物理参数，进而能为后续的叠前地震AVO正演模拟、叠前储层预测及含油气性预测提供必要的岩石物理弹性信息及敏感参数优选的依据。

Claims (4)

1.一种灰质背景浊积岩储层的岩石物理建模方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、在测井解释成果的基础上，求取岩石基质的等效基质弹性模量；

S2、基于K-T模型和DEM模型求取干岩石骨架模量；

S3、利用Wood方程计算混合流体的体积模量；

S4、利用Gassmann方程计算求取饱和流体的灰质浊积岩弹性模量；

S5、计算饱和流体灰质浊积岩的纵波速度、横波速度和密度；

S6、将步骤S5计算出的纵波速度与实测的纵波速度进行对比迭代分析，直至获取满足误差要求的岩石物理建模模型。

2.如权利要求1所述的灰质背景浊积岩储层的岩石物理建模方法，其特征在于：所述步骤S1中的等效基质弹性模量是在不考虑孔隙度、孔隙结构及流体影响情况下的模量。

3.如权利要求2所述的灰质背景浊积岩储层的岩石物理建模方法，其特征在于：所述步骤S2中的干岩石骨架模量包括干岩石体积模量和干岩石弹性模量；干岩石体积模量利用K-T模型进行计算，干岩石弹性模量利用DEM模型进行计算。

4.如权利要求3所述的灰质背景浊积岩储层的岩石物理建模方法，其特征在于：所述步骤S3中计算混合流体的体积模量的公式为：

其中，k_f为混合流体的体积模量，K₀、K_g和K_w分别是油、气和水的体积模量；S₀、S_g和S_w分别是油、气和水的饱和度，且S₀+S_g+S_w＝1。