CN110261898A - 基于地震岩石物理实验分析的测井与地震速度匹配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于地震岩石物理实验分析的测井与地震速度匹配方法，包括：步骤1，通过地震频带岩石物理实验分析来建立速度随频率的变化曲线，即速度频散变化规律；步骤2，构建适合表征地震频段频散特征的岩石物理模型；步骤3，利用岩石物理模型模量计算公式，进行声波曲线的逐点映射频散校正；步骤4，对频散校正后的声波曲线进行合成记录标定，将地震井旁道与合成地震记录进行对比分析，输出整条声波测井曲线所有深度的校正曲线结果。该方法既消除了地震速度与测井速度在尺度上的匹配问题，又校正了两者在频带上的较大差异引起的速度频散问题，具有明确的物理内涵和岩石物理基础，大幅提高了井震匹配和标定的精度。
Description
技术领域
本发明涉及勘探地球物理技术领域，特别是涉及到一种基于地震岩石物理实验分析的测井与地震速度匹配方法。
背景技术
反演与解释过程中，为实现地震资料与测井数据的结合与对比分析，通常采用的方法是对测井声波数据制作合成记录，采用合成记录标定地震资料，使得地震的时间层位信息与测井的深度以及岩性特征结合起来。然而，由于地表地震与声波测井在采集与处理等方面存在尺度、频率与传播路径的差异，使得声波测井所获得的地层速度与地面地震以及VSP等其他观测方案所获得的速度不一致。在进行井震匹配的过程中，要对测井数据进行编辑并校正，才可使合成记录与地震记录具有良好的对应关系。目前应用最为广泛的井震匹配方法是闭合差法与比值法。在实际工作中，闭合差法和比值法是将合成记录对应于过井地震道进行整体的“平移”，或进行局部的“拉伸”与“压缩”，以期使合成记录与井旁地震道的相关性达到最优。然而这种做法的缺陷在于物理意义并不明晰，
在声波速度曲线频散校正方面，常规的基于粘弹固体模型和谐振Q模型的声波曲线频散校正方法，虽然可以从物理机制上考虑波频散效应所造成的定量影响，从而合理的校正声波速度的频散比率，使之与地震波频段内的观测速度相匹配，从而在设计岩石物理理论模型的基础上，对提高井震匹配精度有一定作用。但这些方法都是给定一个特定的比例系数将测井速度校正到地震频率的速度，即假定储层岩石的频散特征是一致的。而由于储层岩石在纵向及横向上的物性(孔隙度、渗透率、孔隙结构)变化，造成其频散特征在每一点都有差异。需要根据储层岩性、物性和流体性质的变化来进行逐点映射的频散校正，才更为合理，更有效提高井震匹配的精度。因此，上述方法均存在一定缺陷和条件限制。
实际工程中，声波测井的观测频率一般在2K～20KHz范围内，远高于常规地震勘探中的地震波频率(10-125Hz)，显著的频率差异使测井声波与地面地震勘探激发的地震波在赋含流体的非均匀地层中的传播速度有明显差异。测井频带与地震频带较大的频带差异造成了两者在固有频散和散射频散中的较大差异，成为影响测井速度与地震速度匹配程度的关键因素，进一步影响了井震标定的精度，影响了地震解释和储层反演的效果。因此声波测井资料解决井、震匹配问题的关键就是合理的调整声波测井速度来消除速度频散影响，并通过合成记录迭代修正的方法使之与地震速度更加匹配。常规的基于粘弹固体模型和谐振Q模型的声波曲线频散校正方法，虽然可以从物理机制上考虑波频散效应所造成的定量影响，从而合理的校正声波速度的频散比率，使之与地震波频段内的观测速度相匹配，从而在设计岩石物理理论模型的基础上实现井震匹配。但这些方法都是给定一个特定的比例系数将测井速度校正到地震频率的速度，即假定储层岩石的频散特征是一致的。而由于储层岩石在纵向及横向上的物性(孔隙度、渗透率、孔隙结构)变化，造成其频散特征在每一点都有差异。需要根据储层岩性、物性和流体性质的变化来进行逐点映射的频散校正，才更为合理，更有效提高井震匹配的精度。
为了提高声波测井速度与地震速度的匹配精度，进一步提高合成记录标定的精度。我们发明了一种新的基于地震岩石物理实验分析的测井与地震速度匹配方法，解决了以上技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于工区实际地震频带岩石物理实验结果和岩石物理理论模型，对声波曲线进行点对点的频散校正，而后制作合成记录与井旁道对比，通过迭代修正进一步提高井震匹配精度的基于地震岩石物理实验分析的测井与地震速度匹配方法。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：基于地震岩石物理实验分析的测井与地震速度匹配方法，该基于地震岩石物理实验分析的测井与地震速度匹配方法包括：步骤1，通过地震频带岩石物理实验分析来建立速度随频率的变化曲线，即速度频散变化规律；步骤2，构建适合表征地震频段频散特征的岩石物理模型；步骤3，利用岩石物理模型模量计算公式，进行声波曲线的逐点映射频散校正；步骤4，对频散校正后的声波曲线进行合成记录标定，将地震井旁道与合成地震记录进行对比分析，输出整条声波测井曲线所有深度的校正曲线结果。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
在步骤1中，选取目标地层岩心，开展全频带岩石物理实验室测试，测量不同岩性、物性、含流体性质时的弹性参数，包括不同频率点的纵波速度、横波速度；依据实验室测试结果，形成速度与频率变化的关系曲线，定量分析地震频段对应的速度和测井频段对应的速度的差异，估算得到测井与地震速度匹配的校正量。
在步骤2中，将仅含干燥硬孔隙的岩石作为新的等效基质,其体积模量为Kstiff，用Kh替代，加入软孔隙并考虑软孔隙与硬孔隙中流体喷射流作用影响时介质等效模量Kmf、μmf通过如下公式计算：
式中ω为圆频率，η为孔隙流体动态粘度，p为岩石承受的有效压力，αc为孔隙纵横比大小，φc(P)为一定有效压力p下的软孔隙的孔隙度大小，μd(p)分别为一定有效压力下岩石介质中含有纵横比为αc和孔隙度φc(p)的软孔隙时的干燥体积与剪切模量；右端第二项为加入特定纵横比的软孔隙并在考虑喷射作用下对体积模量Kstiff改变；在考虑软孔隙作用后，剩余硬孔隙因其不可压缩性，在流体饱和后仍满足 Gassmann方程，此时硬孔隙完全饱和时的体积模量Ksat与剪切模量μsat用如下公式计算:
μsat(p,ω)＝μmf(p,ω). (2)
在迭代加入软孔隙的过程中，除首次加入软孔隙以公式计算外，第k 次加入软孔隙所计算的值，将视作第(k+1)次加入软孔隙的Kh和μh；而在Kh基础上加入软孔隙即得第(k+1)次的Kd和μd；整个加入软孔隙的过程表述为：
根据Betti互易定理，在已知塑性孔隙度的情况下求出非“弛豫”部分的模量，结果如下：
公式(4)、(5)中Kuf、μuf分别为高频非弛豫岩石骨架体积模量和剪切模量，Kdry-hP为较高压力下干燥岩石的体积模量，φsoft为给定压力下的塑性孔隙度；利用公式(6)得到饱和岩石在不同压力下其剪切模量和体积模量具有如下关系：
在步骤3中，利用岩石物理模型模量计算公式，根据井上的孔隙度、渗透率和GR(伽马)曲线划分的岩性及测井油水解释结论，进行声波曲线的逐点映射频散校正；依据步骤2中所构建的多重孔隙分布的微观喷射流机制岩石物理模型，所需要输入的主要模型参数为储层岩石的岩性、孔隙度、渗透率以及孔隙结构分布。
在步骤3中，储层岩石的岩性通过GR(伽玛)曲线来进行判别，伽马曲线中对应的泥岩基线表示泥岩，变化幅度大的则为砂岩，从低频岩石物理测试得到的规律可知：泥岩孔隙结构单一，干燥泥岩基本无频散，无需进行测井频段速度到地震频段速度的校正，而致密储层砂岩孔隙结构复杂，在软孔隙较为发育时，频散幅度较大，其测井频段速度与地震频带速度差别较大，频散校正量大。
在步骤3中，储层岩石的渗透率利用Kozeny-Carman关系式计算； Kozeny-Carman公式表示如下：
公式中k为储层岩石渗透率，τ为孔隙弯曲度，d为组成岩石颗粒粒径，Φ为储层岩石孔隙度。
在步骤3中，孔隙结果分布的确定是通过测井数据求取储层砂岩的孔隙分布特征，由于储层岩石主要经历相同的沉积与成岩过程，假定孔隙结构具有相同的分布特征，假定所研究储层目标层段与测试样品具有相同的孔隙结构分布特征，仅按孔隙度相对大小做一个比例校正；利用测井数据求取储层砂岩的孔隙分布特征；从岩石物理实验结果可以看出，研究区致密砂岩的特征频率主要位于地震频段，测井频率下流体饱和岩石则代表高频速度；储层岩石的速度决定于孔隙度及孔隙形状。
在步骤3中，得到储层段孔隙分布特征后，利用步骤2中的岩石物理模型对孔隙流体相关速度频散作用进行校正；在裂隙含量较多的储层位置校正量要高于裂隙含量较少的储层段，显示喷射流作用的影响。
在步骤4中，对频散校正后的声波曲线进行合成记录标定，将地震井旁道与合成地震记录进行对比分析，如果匹配程度高，相关系数80％以上，则直接输出该井的声波校正速度，若匹配程度不高，则返回到岩石物理模型参数进行参数修正，再进行声波曲线的逐点频散校正，直到地震井旁道与合成地震记录的匹配相关系数达到80％后终止迭代修正。
在步骤4中，修正的参数包括硬孔隙的纵横比、软孔隙纵横比分布范围。
本发明中的基于地震岩石物理实验分析的测井与地震速度匹配方法，通过迭代匹配的思路进一步提高了井震匹配精度。该方法基于工区实际地震频带岩石物理实验结果和岩石物理理论模型，根据储层岩性、物性和流体性质的变化来对声波曲线进行逐点映射的频散校正，具有更高的频散校正精度，而后制作合成记录与井旁道对比，进一步迭代修正模型参数使之与地震记录更为匹配，大幅提高了井震匹配精度。而常规的井震匹配方法往往是在合成记录标定过程中对声波合成记录反射层位进行拉伸与压缩，使之与实际地震记录反射相对应，称之为闭合差法与比值法，即对合成记录对应于过井地震道进行整体的“平移”，或进行局部的“拉伸”与“压缩”，以期使合成记录与井旁地震道的相关性达到最优。然而这种做法的缺陷在于物理意义并不明确，并且较大幅度的拉伸或压缩会使改变井上的时深关系，造成地震层位与地质分层在深度上并不对应。而利用本项目形成的井震匹配校正方法，既消除了地震速度与测井速度在尺度上的匹配问题，又校正了两者在频带上的较大差异引起的速度频散问题，具有明确的物理内涵和岩石物理基础，大幅提高了井震匹配和标定的精度。
附图说明
图1为本发明的基于地震岩石物理实验分析的测井与地震速度匹配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实验室测试得到的速度随频率变化曲线的示意图；
图3为本发明的一具体实施例中HG102井多重孔隙分布岩石物理模型频散校正结果与常规井曲线校正结果对比图；
图4为本发明的一具体实施例中HG102井原始井曲线合成地震记录的示意图；
图5为本发明的一具体实施例中HG102井校正井曲线合成地震记录的示意图。
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为本发明的基于地震岩石物理实验分析的测井与地震速度匹配方法的流程图。
步骤101：通过地震频带岩石物理实验分析来建立速度随频率的变化曲线，即速度频散变化规律。具体为选取目标地层岩心，开展全频带 (2-2000HZ，1Mhz)岩石物理实验室测试，测量不同岩性、物性、含流体性质时的弹性参数，包括不同频率点的纵波速度、横波速度。依据实验室测试结果，形成速度与频率变化的关系曲线，定量分析地震频段对应的速度和测井频段对应的速度的差异，估算得到测井与地震速度匹配的校正量。测量分析在2～1000Hz频率范围表现出较为明显的速度随频率的变化，并能够较好的反映出出高、低频速度极限值。
根据多重孔隙的喷射流岩石物理理论给出的频散模型，可以较为准确的表征样品在1～1000Hz频率范围的速度变化特征，准确表征地震频散规律。
步骤102：构建适合表征地震频段频散特征的岩石物理模型，即多重孔隙分布的微观喷射流岩石物理理论模型，考虑软孔隙中流体弛豫作用对其柔度的影响，可以反映出地震波诱导孔隙中的流体流动，特别是软孔隙压缩闭合形成的喷射流作用。
经典的Biot理论模型、Gassmann方程等认为地震频段的频散远小于 2％，基本可以忽略。多重孔隙分布的微观喷射流岩石物理理论模型考虑了软孔隙中流体弛豫作用对其柔度的影响，其频散作用主要来自于地震波诱导孔隙中的流体流动，特别是软孔隙压缩闭合形成的喷射流作用。
该模型的模量计算公式推导过程体现为：将仅含干燥硬孔隙的岩石作为新的等效基质,其体积模量为Kstiff(通常用Kh替代)，加入软孔隙并考虑软孔隙与硬孔隙中流体喷射流作用影响时介质等效模量Kmf、μmf可通过如下公式计算：
式中ω为圆频率，η为孔隙流体动态粘度，φc(P)为一定有效压力 p下的软孔隙的孔隙度值，μd(p)分别为一定有效压力下岩石介质中含有纵横比为αc和孔隙度φc(p)的软孔隙时的干燥体积与剪切模量。右端第二项也可理解为加入特定纵横比的软孔隙并在考虑喷射作用下对体积模量Kstiff改变。在考虑软孔隙作用后，剩余硬孔隙因其不可压缩性，在流体饱和后仍满足Gassmann方程，此时硬孔隙完全饱和时的体积模量 Ksat与剪切模量μsat可用如下公式计算:
μsat(p,ω)＝μmf(p,ω). (2)
实际岩石中的软孔隙的纵横比不可能为一个固定值，而是在一定的范围内连续分布。在得到岩石中软孔隙纵横比值关于孔隙度的分布数据后，如果将其离散，则对每个离散后的孔隙纵横比与对应孔隙度仍可采用公式的方法计算软孔隙喷射流作用的影响。然后通过迭代加入各纵横比的软孔隙计算基于孔隙分布的岩石的Kmf和μmf。在迭代加入软孔隙的过程中，除首次加入软孔隙以公式计算外，第k次加入软孔隙所计算的值，将视作第(k+1)次加入软孔隙的Kh和μh；而在Kh基础上加入软孔隙即得第(k+1)次的Kd和μd。整个加入软孔隙的过程可表述为：
岩石中弹性波的总频散可视为各纵横比软孔隙频散作用的综合累积效应。通常认为，在饱和流体粘度较低的情况下，喷射流作用在测井频段或者更高的超声频段起作用。通过分析可以看出，考虑岩石介质软孔隙实际分布特征，即使在地震频段其速度值也可能与Gassmann方程结果有不可忽略的差异，同时测井频段与地震频段也存在较为明显的速度差异。
因此基于喷射流机制的速度频散由于孔隙刚度的不均匀(由不同面率的孔隙或裂隙以及孔隙或裂隙排布方向差异造成)是造成速度频散的主要原因。根据这个模型，孔隙空间的粘性非“弛豫”部分(孔压不平衡部分) 与高压下闭合的可塑孔隙相等，同时干燥岩石在高压时的弹性模量近似等于岩石饱和流体且不排水时的模量。根据Betti互易定理，在已知塑性孔隙度的情况下可以求出非“弛豫”部分的模量，结果如下：
公式(4)、(5)中Kuf、μuf分别为高频非“弛豫”岩石骨架体积模量和剪切模量，Kdry-hP为较高压力下干燥岩石的体积模量，φsoft为给定压力下的塑性孔隙度。利用公式(6)可以得到饱和岩石在不同压力下其剪切模量和体积模量具有如下关系：
步骤103：利用岩石物理模型模量计算公式，根据井上的孔隙度、渗透率和伽马曲线划分的岩性及测井油水解释结论，进行声波曲线的逐点映射频散校正；
依据步骤102中所构建的多重孔隙分布的微观喷射流机制岩石物理模型，所需要输入的主要模型参数为储层岩石的岩性、孔隙度、渗透率以及孔隙结构分布。
储层岩石的岩性主要通过GR(伽玛)曲线来进行判别，伽马曲线中对应的泥岩基线表示泥岩，变化幅度大的则为砂岩，从低频岩石物理测试得到的规律可知：泥岩孔隙结构单一，干燥泥岩基本无频散，无需进行测井频段速度到地震频段速度的校正，而致密储层砂岩孔隙结构复杂，在软孔隙(微裂隙)较为发育时，频散幅度较大，其测井频段速度与地震频带速度差别较大，频散校正量大。
储层岩石的渗透率主要利用Kozeny-Carman关系计算。Kozeny-Carman 公式表示如下：
公式中τ为孔隙弯曲度(孔隙中两点流动距离与直线距离之比值，通常取为定值τ＝3)，d为组成岩石颗粒粒径(颗粒直径需要依据CT扫描图像结果，确定为80μm)。
孔隙结果分布的确定是通过测井数据求取储层砂岩的孔隙分布特征，由于储层岩石主要经历相同的沉积与成岩过程，可假定孔隙结构具有相同的分布特征，假定所研究储层目标层段与测试样品具有相同的孔隙结构分布特征，仅按孔隙度相对大小做一个比例校正。利用测井数据求取储层砂岩的孔隙分布特征。从岩石物理实验结果可以看出，研究区致密砂岩的特征频率主要位于地震频段，测井频率下流体(水、油)饱和岩石则代表高频速度。储层岩石的速度决定于孔隙度及孔隙形状。
得到储层段孔隙分布特征后，可利用步骤2中的岩石物理模型对孔隙流体相关速度频散作用进行校正。在裂隙含量较多的储层位置校正量要高于裂隙含量较少的储层段，显示喷射流作用的影响。
步骤104：对频散校正后的声波曲线进行合成记录标定，将地震井旁道与合成地震记录进行对比分析，如果匹配程度高(相关系数80％以上)，则直接输出该井的声波校正速度，若匹配程度不高，则返回到岩石物理模型参数进行参数修正，再进行声波曲线的逐点频散校正，直到地震井旁道与合成地震记录的匹配相关系数达到80％后终止迭代修正。最后输出整条声波测井曲线所有深度的校正曲线结果。
频散校正后的声波合成记录标定迭代匹配过程为：将地震井旁道与合成地震记录进行对比分析，如果匹配程度高(相关系数80％以上)，则直接输出该井的声波校正速度，若匹配程度不高，则返回到岩石物理模型参数进行参数修正，修正的参数包括硬孔隙的纵横比、软孔隙纵横比分布范围等，通过参数修正，再进行声波曲线的逐点频散校正，直到地震井旁道与合成地震记录的匹配相关系数达到80％后终止迭代修正。最后输出整条声波测井曲线所有深度的校正曲线结果。
进行速度校正后正演合成地震记录提高了与井旁道的一致性，提高了精细层位标定和小层对比的质量，井震标定相关系数从原始井曲线的 0.55增加至ES模型的0.83；但在深-时对应关系上，相对原始纵波井曲线而言，速度校正后深-时对应关系有了一定的提高。
在应用本发明的一具体实施例中，包括：
(1)速度与频率变化规律建立
选取目标地层岩心，开展全频带(2-2000HZ，1Mhz)岩石物理实验室测试，测量不同岩性、物性、含流体性质时的弹性参数，包括不同频率点的纵波速度、横波速度。依据实验室测试结果，形成速度与频率变化的关系曲线，可以定量分析地震频段对应的速度和测井频段对应的速度的差异，估算得到测井与地震速度匹配的校正量。测量分析在2～1000Hz频率范围表现出较为明显的速度随频率的变化，并能够较好的反映出出高、低频速度极限值。
如图2所示，根据多重孔隙的喷射流岩石物理理论给出的频散模型，可以较为准确的表征样品在1～1000Hz频率范围的速度变化特征，准确表征地震频散规律。
(2)声波曲线频散校正岩石物理模型
经典的Biot理论模型、Gassmann方程等认为地震频段的频散远小于 2％，基本可以忽略。而实际地震频段岩石物理测试的致密砂岩储层往往在地震频段就有非常明显的频散特征。其频散作用主要来自于地震波诱导孔隙中的流体流动，特别是软孔隙压缩闭合形成的喷射流作用。因此需要构建适合表征地震频段频散特征的岩石物理模型，而多重孔隙分布的微观喷射流岩石物理理论模型考虑了软孔隙中流体弛豫作用对其柔度的影响。
该模型的模量计算公式推导过程体现为：将仅含干燥硬孔隙的岩石作为新的等效基质,其体积模量为Kstiff(通常用Kh替代)，加入软孔隙并考虑软孔隙与硬孔隙中流体喷射流作用影响时介质等效模量Kmf、μmf可通过如下公式计算：
式中ω为圆频率，η为孔隙流体动态粘度，φc(P)为一定有效压力p下的软孔隙孔隙度，μd(p)分别为一定有效压力下岩石介质中含有纵横比为αc和孔隙度φc(p)的软孔隙时的干燥体积与剪切模量。右端第二项也可理解为加入特定纵横比的软孔隙并在考虑喷射作用下对体积模量Kstiff改变。在考虑软孔隙作用后，剩余硬孔隙因其不可压缩性，在流体饱和后仍满足Gassmann方程，此时硬孔隙完全饱和时的体积模量 Ksat与剪切模量μsat可用如下公式计算:
μsat(p,ω)＝μmf(p,ω).
实际岩石中的软孔隙的纵横比不可能为一个固定值，而是在一定的范围内连续分布。在得到岩石中软孔隙纵横比值关于孔隙度的分布数据后，如果将其离散，则对每个离散后的孔隙纵横比与对应孔隙度仍可采用公式的方法计算软孔隙喷射流作用的影响。然后通过迭代加入各纵横比的软孔隙计算基于孔隙分布的岩石的Kmf和μmf。在迭代加入软孔隙的过程中，除首次加入软孔隙以公式计算外，第k次加入软孔隙所计算的值，将视作第(k+1)次加入软孔隙的Kh和μh；而在Kh基础上加入软孔隙即得第(k+1)次的Kd和μd。整个加入软孔隙的过程可表述为：
岩石中弹性波的总频散可视为各纵横比软孔隙频散作用的综合累积效应。通常认为，在饱和流体粘度较低的情况下，喷射流作用在测井频段或者更高的超声频段起作用。通过本文的分析可以看出，考虑岩石介质软孔隙实际分布特征，即使在地震频段其速度值也可能与Gassmann方程结果有不可忽略的差异，同时测井频段与地震频段也存在较为明显的速度差异。
因此基于喷射流机制的速度频散由于孔隙刚度的不均匀(由不同面率的孔隙或裂隙以及孔隙或裂隙排布方向差异造成)是造成速度频散的主要原因。根据这个模型，孔隙空间的粘性非“弛豫”部分(孔压不平衡部分) 与高压下闭合的可塑孔隙相等，同时干燥岩石在高压时的弹性模量近似等于岩石饱和流体且不排水时的模量。根据Betti互易定理，在已知塑性孔隙度的情况下可以求出非“弛豫”部分的模量，结果如下：
公式(4)、(5)中Kuf、μuf分别为高频非“弛豫”岩石骨架体积模量和剪切模量，Kdry-hP为较高压力下干燥岩石的体积模量，φsoft为给定压力下的塑性孔隙度。利用公式(6)可以得到饱和岩石在不同压力下其剪切模量和体积模量具有如下关系：
(3)基于岩石物理模型的声波曲线频散校正
依据步骤2中所构建的多重孔隙分布的微观喷射流机制岩石物理模型，所需要输入的主要模型参数为储层岩石的岩性、孔隙度、渗透率以及孔隙结构分布。
储层岩石的岩性主要通过GR(伽玛)曲线来进行判别，伽马曲线中对应的泥岩基线表示泥岩，变化幅度大的则为砂岩，从低频岩石物理测试得到的规律可知：泥岩孔隙结构单一，干燥泥岩基本无频散，无需进行测井频段速度到地震频段速度的校正，而致密储层砂岩孔隙结构复杂，在软孔隙(微裂隙)较为发育时，频散幅度较大，其测井频段速度与地震频带速度差别较大，频散校正量大。
储层岩石的渗透率主要利用Kozeny-Carman关系计算。 Kozeny-Carman公式表示如下：
公式中τ为孔隙弯曲度(孔隙中两点流动距离与直线距离之比值，通常取为定值τ＝3)，d为组成岩石颗粒粒径(颗粒直径需要依据CT扫描图像结果，确定为80μm)。
孔隙结果分布的确定方法是，由于储层岩石主要经历相同的沉积与成岩过程，可假定孔隙结构具有相同的分布特征，假定所研究储层目标层段与测试样品具有相同的孔隙结构分布特征，仅按孔隙度相对大小做一个比例校正。利用测井数据求取储层砂岩的孔隙分布特征。从岩石物理实验结果可以看出，研究区致密砂岩的特征频率主要位于地震频段，测井频率下流体(水、油)饱和岩石则代表高频速度。储层岩石的速度决定于孔隙度及孔隙形状。
得到储层段孔隙分布特征后，即可以根据实验频散规律和多重孔隙分布的岩石物理模型模量计算公式对孔隙流体相关速度频散作用进行校正。
应用本方法HG102井与HG斜101井的声波测井曲线进行了校正和井震匹配。原始声波测井速度曲线由于速度频散影响，其原始速度难以跟地震速度匹配，利用速度频散校正的方法合理地将测井频段的速度校正到地震频带下，可以实现测井速度与地震速度的匹配，如图3所示，经过速度频散校正，原始声波速度曲线普遍向左边的低频段速度移动，速度有所降低，与谐振Q模型的速度匹配校正方法相比，本发明的E—S模型的速度匹配校正方法，根据岩性和流体性质的不同，校正量有所不同，泥岩校正量小，储层砂岩段速度频散最大，校正量相应更大，校正更合理。本发明的速度校正量与谐振Q值速度校正量在储层段就有相近的量值，均使得测井速度向低速校正，但在裂隙含量较多的储层位置校正量要高于裂隙含量较少的储层段，显示喷射流作用的影响。对校正后的曲线分别进行合成记录标定，以检验井震匹配效果，地震子波采用零相位子波。图4和图5分别为原始声波测井曲线做合成记录标定和本专利匹配校正后的声波曲线做合成记录标定效果的对比，可以看出：原始声波曲线的合成记录与地震剖面对比，其合成地震记录中的反射同相轴有些能与实际地震剖面对应，但也有几组反射与实际地震剖面不能对应，井震标定相关系数不高。而利用本专利匹配校正方法后的声波曲线合成地震记录标定结果可以看出，在进行声波曲线速度频散校正后的合成地震记录提高了与井旁道的一致性，提高了精细层位标定和小层对比的质量，井震标定相关系数从原始井曲线的0.55增加至多重孔隙分布的岩石物理模型校正的0.83，井震匹配精度得到明显提高，相对原始纵波井曲线而言，速度校正后深-时对应关系有了一定的提高。
本发明的基于地震岩石物理实验分析的测井与地震速度匹配方法，针对如何提高声波测井速度与地震速度的匹配精度，并进一步提高合成记录标定的精度，提出了一种基于地震频带岩石物理实验分析和岩石物理模型的声波速度频散校正方法，并通过迭代匹配的思路进一步提高了井震匹配精度。该方法基于工区实际地震频带岩石物理实验结果和岩石物理理论模型，根据储层岩性、物性和流体性质的变化来对声波曲线进行逐点映射的频散校正，具有更高的频散校正精度，而后制作合成记录与井旁道对比，进一步迭代修正模型参数使之与地震记录更为匹配，大幅提高了井震匹配精度。
Claims (10)
1.基于地震岩石物理实验分析的测井与地震速度匹配方法，其特征在于，该基于地震岩石物理实验分析的测井与地震速度匹配方法包括：
步骤1，通过地震频带岩石物理实验分析来建立速度随频率的变化曲线，即速度频散变化规律；
步骤2，构建适合表征地震频段频散特征的岩石物理模型；
步骤3，利用岩石物理模型模量计算公式，进行声波曲线的逐点映射频散校正；
步骤4，对频散校正后的声波曲线进行合成记录标定，将地震井旁道与合成地震记录进行对比分析，输出整条声波测井曲线所有深度的校正曲线结果。
2.根据权利要求1所述的基于地震岩石物理实验分析的测井与地震速度匹配方法，其特征在于，在步骤1中，选取目标地层岩心，开展全频带岩石物理实验室测试，测量不同岩性、物性、含流体性质时的弹性参数，包括不同频率点的纵波速度、横波速度；依据实验室测试结果，形成速度与频率变化的关系曲线，定量分析地震频段对应的速度和测井频段对应的速度的差异，估算得到测井与地震速度匹配的校正量。
3.根据权利要求1所述的基于地震岩石物理实验分析的测井与地震速度匹配方法，其特征在于，在步骤2中，将仅含干燥硬孔隙的岩石作为新的等效基质,其体积模量为Kstiff，用Kh替代，加入软孔隙并考虑软孔隙与硬孔隙中流体喷射流作用影响时介质等效模量Kmf、μmf通过如下公式计算：
式中ω为圆频率，η为孔隙流体动态粘度，p为岩石承受的有效压力，αc为孔隙纵横比大小，φc(P)为一定有效压力p下的软孔隙的孔隙度大小，μd(p)分别为一定有效压力下岩石介质中含有纵横比为αc和孔隙度φc(p)的软孔隙时的干燥体积与剪切模量；右端第二项为加入特定纵横比的软孔隙并在考虑喷射作用下对体积模量Kstiff改变；在考虑软孔隙作用后，剩余硬孔隙因其不可压缩性，在流体饱和后仍满足Gassmann方程，此时硬孔隙完全饱和时的体积模量Ksat与剪切模量μsat用如下公式计算:
μsat(p,ω)＝μmf(p,ω). (2)
在迭代加入软孔隙的过程中，除首次加入软孔隙以公式计算外，第k次加入软孔隙所计算的值，将视作第(k+1)次加入软孔隙的Kh和μh；而在Kh基础上加入软孔隙即得第(k+1)次的Kd和μd；整个加入软孔隙的过程表述为：
根据Betti互易定理，在已知塑性孔隙度的情况下求出非“弛豫”部分的模量，结果如下：
公式(4)、(5)中Kuf、μuf分别为高频非弛豫岩石骨架体积模量和剪切模量，Kdry-hP为较高压力下干燥岩石的体积模量，φsoft为给定压力下的塑性孔隙度；利用公式(6)得到饱和岩石在不同压力下其剪切模量和体积模量具有如下关系：
4.根据权利要求1所述的基于地震岩石物理实验分析的测井与地震速度匹配方法，其特征在于，在步骤3中，利用岩石物理模型模量计算公式，根据井上的孔隙度、渗透率和伽马曲线划分的岩性及测井油水解释结论，进行声波曲线的逐点映射频散校正；依据步骤2中所构建的多重孔隙分布的微观喷射流机制岩石物理模型，所需要输入的主要模型参数为储层岩石的岩性、孔隙度、渗透率以及孔隙结构分布。
5.根据权利要求4所述的基于地震岩石物理实验分析的测井与地震速度匹配方法，其特征在于，在步骤3中，储层岩石的岩性通过伽玛曲线来进行判别，伽马曲线中对应的泥岩基线表示泥岩，变化幅度大的则为砂岩，从低频岩石物理测试得到的规律可知：泥岩孔隙结构单一，干燥泥岩基本无频散，无需进行测井频段速度到地震频段速度的校正，而致密储层砂岩孔隙结构复杂，在软孔隙较为发育时，频散幅度较大，其测井频段速度与地震频带速度差别较大，频散校正量大。
6.根据权利要求5所述的基于地震岩石物理实验分析的测井与地震速度匹配方法，其特征在于，在步骤3中，储层岩石的渗透率利用Kozeny-Carman关系计算；Kozeny-Carman公式表示如下：
公式中k为储层岩石渗透率，τ为孔隙弯曲度，d为组成岩石颗粒粒径，Φ为储层岩石孔隙度。
7.根据权利要求6所述的基于地震岩石物理实验分析的测井与地震速度匹配方法，其特征在于，在步骤3中，孔隙结果分布的确定是通过测井数据求取储层砂岩的孔隙分布特征，由于储层岩石主要经历相同的沉积与成岩过程，假定孔隙结构具有相同的分布特征，假定所研究储层目标层段与测试样品具有相同的孔隙结构分布特征，仅按孔隙度相对大小做一个比例校正；利用测井数据求取储层砂岩的孔隙分布特征；从岩石物理实验结果可以看出，研究区致密砂岩的特征频率主要位于地震频段，测井频率下流体饱和岩石则代表高频速度；储层岩石的速度决定于孔隙度及孔隙形状。
8.根据权利要求7所述的基于地震岩石物理实验分析的测井与地震速度匹配方法，其特征在于，在步骤3中，得到储层段孔隙分布特征后，利用步骤2中的岩石物理模型对孔隙流体相关速度频散作用进行校正；在裂隙含量较多的储层位置校正量要高于裂隙含量较少的储层段，显示喷射流作用的影响。
9.根据权利要求1所述的基于地震岩石物理实验分析的测井与地震速度匹配方法，其特征在于，在步骤4中，对频散校正后的声波曲线进行合成记录标定，将地震井旁道与合成地震记录进行对比分析，如果匹配程度高，相关系数80％以上，则直接输出该井的声波校正速度，若匹配程度不高，则返回到岩石物理模型参数进行参数修正，再进行声波曲线的逐点频散校正，直到地震井旁道与合成地震记录的匹配相关系数达到80％后终止迭代修正。
10.根据权利要求9所述的基于地震岩石物理实验分析的测井与地震速度匹配方法，其特征在于，在步骤4中，修正的参数包括硬孔隙的纵横比、软孔隙纵横比分布范围。
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