CN110824556B - 一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油天然气地球物理技术领域，具体涉及一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法及应用。本发明利用大量致密砂岩岩心样品实验测试数据，基于等效介质理论，通过建立岩石骨架模型、建立混合流体模型、建立各向同性饱和岩石模型、建立非常规致密砂岩储层的岩石物理模型四个步骤，准确的表征了非常规致密砂岩储层岩石物理特征，为地震储层预测技术的优选和地震反演定量解释提供理论依据，降低了地震解释的风险。
Description
技术领域
本发明属于石油天然气地球物理技术领域，具体涉及一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法及应用。
背景技术
随着油气勘探开发的深入细化，目标储层从常规储层扩展到更为复杂的非常规储层，对储层预测的精度要求越来越高。针对砂岩储层，常规高渗孔隙砂岩储层与非常规致密砂岩储层的的地质特征有很大不同，地球物理响应特性有较大差别，岩石物理模型亦有很大的差异。如何更加准确的对非常规致密砂岩储层数值模拟，建立适用于该储层的岩石物理模型成为地球物理学研究的热点和难点问题之一。
岩石物理模型是利用储层岩石孔隙度、孔隙结构、矿物含量、流体成分、饱和度等参数，通过模拟储层温压环境，建立储层岩石特征与地震响应之间的关系。正确适用的岩石物理模型能够为地震储层预测技术的优选和地震反演定量解释提供理论依据，降低地震解释的风险。
目前，地震岩石物理建模技术领域应用广泛的砂泥岩储层岩石物理建模方法主要是针对常规储层利用Wood公式获得混合流体等效模量构建等效介质模型，忽略了致密砂岩的低孔渗、均值性强等特征，以及含气饱和度对孔隙流体弹性特征和速度影响的特殊性。针对非常规致密砂岩储层，若仍采用现有的岩石物理模型，无法准确的表征非常规致密砂岩储层岩石物理特征。
发明内容
本发明提供了一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法及应用，目的在于提供一种适用于非常规致密砂岩储层且能够提高岩石物理模型准确度的建模方法，应用于横波预测、敏感弹性参数优选、岩石物理定量解释图版建立等方面，为地震储层预测技术的优选和地震反演定量解释提供理论依据，降低地震解释的风险。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法，包括以下步骤
步骤一：建立岩石骨架模型
根据测试温度、压力、岩石矿物组分含量、弹性模量、岩石孔隙度、孔隙形状、密度、流体性质参数，模拟岩心样品测试温压环境，基于等效介质理论，建立岩石骨架模型，获取岩石骨架的等效弹性模量数据；
步骤二：建立混合流体模型
根据第一步模拟岩心样品测试温压环境下，利用流体混合物等效模量公式建立混合流体模型，获取流体混合物等效体积模量数据；
步骤三：建立各向同性饱和岩石模型
根据步骤一获取的岩石骨架的等效弹性模量数据和步骤二获取的流体混合物等效体积模量数据，建立各向同性饱和岩石模型，模型正演得到纵波速度、横波速度和泊松比数据；
步骤四：建立非常规致密砂岩储层的岩石物理模型
获取致密砂岩岩心样品在不同饱和度下实验测试的纵波速度、横波速度数据，利用泊松比计算公式
获得不同含气饱和度时对应的泊松比数据；
根据步骤三建立的各向同性饱和岩石模型，模型正演获得不同含气饱和度时对应的泊松比数据；
确定岩石物理模型变量参数“n”，得到适用于非常规致密砂岩储层的岩石物理模型。
所述的步骤一建立岩石骨架模型，通过将矿物百分含量、矿物弹性模量参数带入Voigt-Reuss-Hill公式得到岩石骨架基质的等效弹性模量数据；将岩石骨架基质的等效弹性模量数据、岩石孔隙度、孔隙形状参数带入DEM模型得到岩石骨架的等效弹性模量数据。
所述的矿物百分含量、矿物弹性模量、孔隙度和孔隙形状参数是通过致密砂岩岩心样品常规岩心分析测试得到的。
所述的步骤二中建立混合流体模型获取流体混合物的等效体积模量数据采用的公式为：
其中：Kfl为混合流体体积模量；
Kwater为孔隙充填水的体积模量；
Kgas为孔隙充填气的体积模量；
Sgas为含气饱和度；
n为模型变量参数值，(n>0)。
所述的模型变量参数值n需要根据砂岩储层特性的差异确定不同孔隙度时变量参数“n”的取值，确定的具体过程为：首先设定不同变量参数“n”(n>0)的数值带入步骤二得到N组混合流体的体积模量数据，然后将其带入步骤三，获得N组模型正演的不同含气饱和度时对应的泊松比数据，最后通过交会分析的方法，根据实验测试数据和模型正演数据最佳相似来确定不同孔隙度时n的取值。
所述的步骤三建立各向同性饱和岩石模型，是将步骤一获取的岩石骨架等效弹性模量数据和步骤二获取的流体混合物等效体积模量数据带入Gassmann方程，得到各向同性饱和岩石的等效体积模量、等效剪切模量和密度数据，利用经验公式得到纵波速度、横波速度、泊松比数据。
所述的经验公式为：
其中：VP为纵波速度，VS为横波速度，PR为泊松比，K为等效体积模量，G为等效剪切模量，ρ为密度。
所述的步骤四致密砂岩岩心样品测试数据是通过超声波测试得到的；所述的步骤一中所用的参数是通过常规岩心分析测试得到的。
一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法建立的岩石物理模型在横波预测、敏感弹性参数优选、岩石物理定量解释图版建立及降低地震解释风险中的应用。
有益效果：
本发明属于石油天然气地球物理技术领域，具体涉及一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法。本发明利用大量致密砂岩岩心样品实验测试数据，基于等效介质理论，通过建立岩石骨架模型、建立混合流体模型、建立各向同性饱和岩石模型、建立非常规致密砂岩储层的岩石物理模型四个步骤，提供了一种适用于非常规致密砂岩储层且能够提高岩石物理模型准确度的建模方法。建立的非常规致密砂岩储层的岩石物理模型应用于横波预测、敏感弹性参数优选、岩石物理定量解释图版建立等方面，为地震储层预测技术的优选和地震反演定量解释提供理论依据，降低地震解释的风险。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明建模流程图；
图2是5组岩心样品泊松比与含气饱和度交会图；
图3是5组岩心样品和非常规致密砂岩储层岩石物理模型正演的泊松比与含气饱和度交会图；
图4是基于测井综合解释的非常规致密砂岩储层单井岩石物理模型的正演曲线与测井实测曲线对比图。
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的一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1所示的一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法，包括以下步骤
一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法，其特征在于：包括以下步骤
步骤一：建立岩石骨架模型
根据测试温度、压力、岩石矿物组分含量、弹性模量、岩石孔隙度、孔隙形状、密度、流体性质参数，模拟岩心样品测试温压环境，基于等效介质理论，建立岩石骨架模型，获取岩石骨架的等效弹性模量数据；
步骤二：建立混合流体模型
根据第一步模拟岩心样品测试温压环境下，利用流体混合物等效模量公式建立混合流体模型，获取流体混合物等效体积模量数据；
步骤三：建立各向同性饱和岩石模型
根据步骤一获取的岩石骨架的等效弹性模量数据和步骤二获取的流体混合物等效体积模量数据，建立各向同性饱和岩石模型，模型正演得到纵波速度、横波速度和泊松比数据；
步骤四：建立非常规致密砂岩储层的岩石物理模型
获取致密砂岩岩心样品在不同饱和度下实验测试的纵波速度、横波速度数据，利用泊松比计算公式
获得不同含气饱和度时对应的泊松比数据；
根据步骤三建立的各向同性饱和岩石模型，模型正演获得不同含气饱和度时对应的泊松比数据；
确定岩石物理模型变量参数“n”，得到适用于非常规致密砂岩储层的岩石物理模型。
本发明利用大量致密砂岩岩心样品实验测试数据，基于等效介质理论，通过建立岩石骨架模型、建立混合流体模型、建立各向同性饱和岩石模型、建立非常规致密砂岩储层的岩石物理模型四个步骤，准确的表征了非常规致密砂岩储层岩石物理特征，为地震储层预测技术的优选和地震反演定量解释提供理论依据，降低地震解释的风险。
实施例二：
如图1所示的一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法，与实施例一不同之处在于：所述的步骤一建立岩石骨架模型，通过将矿物百分含量、矿物弹性模量参数带入Voigt-Reuss-Hill公式得到岩石骨架基质的等效弹性模量数据；将岩石骨架基质的等效弹性模量数据、岩石孔隙度、孔隙形状参数带入DEM模型得到岩石骨架的等效弹性模量数据。
在实际使用时，采用本技术方案使得岩石骨架基质的等效弹性模量数据和岩石骨架的等效弹性模量数据的获取更加简捷、便利、准确，为后续数据的使用打下了良好的基础。
实施例三：
如图1所示的一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法，与实施例二不同之处在于：所述的矿物百分含量、矿物弹性模量、孔隙度和孔隙形状参数是通过致密砂岩岩心样品常规岩心分析测试得到的。
在实际使用时，矿物百分含量、矿物弹性模量、孔隙度和孔隙形状数据通过本方案得到，使得致密砂岩岩心样品实验测试数据得到了更加充分的利用，且所得到的结果适用性更强。
实施例四：
如图1所示的一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法，与实施例二不同之处在于：所述的步骤二中建立混合流体模型获取流体混合物的等效体积模量数据采用的公式为：
其中：Kfl为混合流体体积模量；
Kwater为孔隙充填水的体积模量；
Kgas为孔隙充填气的体积模量；
Sgas为含气饱和度；
n为模型变量参数值，(n>0)。
在实际使用时，采用本技术方案获取的流体混合物的等效体积模量数据能够更加准确的表征致密砂岩孔隙流体的性质，为后续数据的使用打下了良好的基础。
实施例五：
如图1所示的一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法，与实施例四不同之处在于：所述的模型变量参数值n需要根据砂岩储层特性的差异确定不同孔隙度时变量参数“n”的取值，确定的具体过程为：首先设定不同变量参数“n”(n>0)的数值带入步骤二得到N组混合流体的体积模量数据，然后将其带入步骤三，获得N组模型正演的不同含气饱和度时对应的泊松比数据，最后通过交会分析的方法，根据实验测试数据和模型正演数据最佳相似来确定不同孔隙度时n的取值。
在实际使用时，采用本技术方案提供一种不同孔隙度时准确获取模型变量参数“n”数值的方法，能够更加准确的表征非常规致密砂岩储层的岩石物理模型。
实施例六：
如图1所示的一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法，与实施例一不同之处在于：所述的步骤三建立各向同性饱和岩石模型，是将步骤一获取的岩石骨架等效弹性模量数据和步骤二获取的流体混合物等效体积模量数据带入Gassmann方程，得到各向同性饱和岩石的等效体积模量、等效剪切模量和密度数据，利用经验公式得到纵波速度、横波速度、泊松比数据。
优选的是所述的经验公式为：
其中：VP为纵波速度，VS为横波速度，PR为泊松比，K为等效体积模量，G为等效剪切模量，ρ为密度。
在实际使用时，采用本技术方案，更加简捷、便利、准确获取各向同性饱和岩石的等效体积模量、等效剪切模量和密度数据，利用经验公式将致密砂岩储层特征参数转化为地震响应特征参数，为建立的非常规致密砂岩储层岩石物理模型的推广应用打下了良好的基础。
实施例七：
如图1所示的一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法，与实施例一不同之处在于：所述的步骤四致密砂岩岩心样品测试数据是通过超声波测试得到的；所述的步骤一中所用的参数是通过常规岩心分析测试得到的。
在实际使用时，步骤四致密砂岩岩心样品测试数据是通过超声波测试得到，使得获得的数据更加准确，产生的误差较小；步骤一中所用的参数采用本技术方案得到，使得实验测试数据得到了更加广泛的应用且节约了成本，因为数据来源于致密砂岩岩心样品，使得数据最终的可靠性更强。
实施例八：
如图1-4所示的一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法，根据流程建立非常规致密砂岩储层岩石物理模型，包括以下步骤
步骤一：建立岩石骨架模型
根据岩心样品测试报告，获取测试温度、压力、岩石矿物组分含量、矿物弹性模量、岩石孔隙度、孔隙形状、密度、流体性质等参数，模拟岩样测试温压环境，通过将矿物百分含量，矿物弹性模量参数带入Voigt-Reuss-Hill公式计算骨架混合矿物的等效弹性模量；将孔隙度、孔隙形状数据带入DEM模型计算孔隙介质骨架的等效弹性模量；
步骤二：建立混合流体模型
根据第一步模拟岩样测试温压环境下，利用流体混合公式
计算混合流体的体积模量，其中：Kfl为混合流体体积模量；Kwater为孔隙充填水的体积模量；Kgas为孔隙充填气的体积模量；Sgas为含气饱和度；n为模型变量参数值，根据步骤四优化岩石物理模型参数来确定其数值；
步骤三：建立各向同性饱和岩石模型
根据步骤一获取岩石骨架的等效弹性模量数据和步骤二获取混合流体的体积模量数据，带入Gassmann方程，得到各向同性饱和岩石的等效体积模量、等效剪切模量和密度；
步骤四：建立非常规致密砂岩储层的岩石物理模型
获取致密砂岩岩心样品在不同饱和度下实验测试的纵波速度(VP)、横波速度(VS)数据，利用泊松比(PR)计算公式
获得不同的含气饱和度时对应的泊松比数据。将岩心样品按照孔隙度范围分成5组(孔隙度<3％，3％～5％，5％～7％，7％～9％，>9％)，计算每组岩心样品不同含气饱和度的平均泊松比，得到5组含气饱和度与泊松比关系，如图2、图3所示。
设定6组变量参数“n”数值，分别取值为1，2，3，4，5，10，带入步骤二得到6组混合流体的体积模量数据，然后将其带入步骤三，获得6组岩石物理模型正演的不同含气饱和度时对应的泊松比数据。
将获得的5组实验测试数据与6组模型正演数据一同标定在泊松比与含气饱和度交会图版上，如图4所示，根据相似度确定不同孔隙度时变量参数“n”的取值。在该实例中模型变量参数“n”取值为：当孔隙度<3％时，n＝1，当孔隙度为3％～9％时，n＝2，当孔隙度>9％时，n＝3，建立非常规致密砂岩储层岩石物理模型；
选取某致密砂岩岩心样品，将其所属的钻井的测井综合解释数据带入第四步建立的非常规致密砂岩储层的岩石物理模型，获得岩石物理模型正演的纵波速度、横波速度、密度数据，与钻井实测的纵波速度、横波速度、密度数据对比，若模型正演曲线与钻井实测曲线相似度较低，则重新设定模型变量参数“n”数值，完成步骤二、步骤三、步骤四，进而验证岩石物理模型准确度；并将得到的非常规致密砂岩储层岩石物理模型应用于横波预测、敏感弹性参数优选、岩石物理定量解释图版建立，为地震储层预测技术的优选和地震反演成果的定量解释提供了理论依据，降低了地震解释的风险。
实施例九
一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法建立的岩石物理模型在横波预测、敏感弹性参数优选、岩石物理定量解释图版建立及降低地震解释风险中的应用。
将一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法建立的岩石物理模型在横波预测、敏感弹性参数优选、岩石物理定量解释图版建立及降低地震解释风险中，为地震储层预测技术的优选和地震反演成果的定量解释提供了理论依据，降低了地震解释的风险。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，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。
在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法，其特征在于：包括以下步骤
步骤一：建立岩石骨架模型
根据测试温度、压力、岩石矿物组分含量、弹性模量、岩石孔隙度、孔隙形状、密度、流体性质参数，模拟岩心样品测试温压环境，基于等效介质理论，建立岩石骨架模型，获取岩石骨架的等效弹性模量数据；
步骤二：建立混合流体模型
根据第一步模拟岩心样品测试温压环境下，利用流体混合物等效模量公式建立混合流体模型，获取流体混合物等效体积模量数据；
步骤三：建立各向同性饱和岩石模型
根据步骤一获取的岩石骨架的等效弹性模量数据和步骤二获取的流体混合物等效体积模量数据，建立各向同性饱和岩石模型，模型正演得到纵波速度、横波速度和泊松比数据；
步骤四：建立非常规致密砂岩储层的岩石物理模型
获取致密砂岩岩心样品在不同饱和度下实验测试的纵波速度、横波速度数据，利用泊
松比计算公式
获得不同含气饱和度时对应的泊松比数据；
根据步骤三建立的各向同性饱和岩石模型，模型正演获得不同含气饱和度时对应的泊松比数据；
确定岩石物理模型变量参数“n”，得到适用于非常规致密砂岩储层的岩石物理模型；
所述的步骤二中建立混合流体模型获取流体混合物的等效体积模量数据采用的公式为：
其中：Kfl为混合流体体积模量；
Kwater为孔隙充填水的体积模量；
Kgas为孔隙充填气的体积模量；
Sgas为含气饱和度；
n为模型变量参数值，n>0；
VP为纵波速度；
VS为横波速度。
2.如权利要求1所述的一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法，其特征在于：所述的步骤一建立岩石骨架模型，通过将矿物百分含量、矿物弹性模量参数带入Voigt-Reuss-Hill公式得到岩石骨架基质的等效弹性模量数据；将岩石骨架基质的等效弹性模量数据、岩石孔隙度、孔隙形状参数带入DEM模型得到岩石骨架的等效弹性模量数据。
3.如权利要求2所述的一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法，其特征在于：所述的矿物百分含量、矿物弹性模量、孔隙度和孔隙形状参数是通过致密砂岩岩心样品常规岩心分析测试得到的。
4.如权利要求1所述的一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法，其特征在于：所述的模型变量参数值n需要根据砂岩储层特性的差异确定不同孔隙度时变量参数“n”的取值，确定的具体过程为：首先设定不同变量参数“n”，n>0的数值带入步骤二得到N组混合流体的体积模量数据，然后将其带入步骤三，获得N组模型正演的不同含气饱和度时对应的泊松比数据，最后通过交会分析的方法，根据实验测试数据和模型正演数据最佳相似来确定不同孔隙度时n的取值。
5.如权利要求1所述的一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法，其特征在于：所述的步骤三建立各向同性饱和岩石模型，是将步骤一获取的岩石骨架等效弹性模量数据和步骤二获取的流体混合物等效体积模量数据带入Gassmann方程，得到各向同性饱和岩石的等效体积模量、等效剪切模量和密度数据，利用经验公式得到纵波速度、横波速度、泊松比数据。
6.如权利要求5所述的一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法，其特征在于：所述的经验公式为：
其中：VP为纵波速度，VS为横波速度，PR为泊松比，K为等效体积模量，G为等效剪切模量，ρ为密度。
7.如权利要求1所述的一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法，其特征在于：所述的步骤四致密砂岩岩心样品测试数据是通过超声波测试得到的；所述的步骤一中所用的参数是通过常规岩心分析测试得到的。
8.如权利要求1-7任意一项所述的一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法建立的岩石物理模型在横波预测、敏感弹性参数优选、岩石物理定量解释图版建立及降低地震解释风险中的应用。
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