CN110895352A - 一种碳酸盐岩弹性响应模式的建立方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种碳酸盐岩弹性响应模式的建立方法，包括：S1、将碳酸盐岩样品制备成实验薄片以及柱塞小样；S2、获取所述实验薄片的孔隙类型；S3、获取所述岩心柱塞小样在不同的实验压力下的纵波速度和横波速度；S4、根据所述纵波速度和横波速度计算弹性参数，并结合所述实验薄片的孔隙隙类型建立不同孔隙类型碳酸盐岩的弹性响应模式。本发明选取具有典型孔隙类型的样品，并将其分别加工制备成薄片和标准测试样，然后将制成的薄片进行薄片分析以确定其孔隙类型，最后对标准测试样品开展超声测试以分析不同孔隙类型的岩石弹性变化规律。

Description

一种碳酸盐岩弹性响应模式的建立方法
技术领域
本发明属于岩石物理研究领域，具体涉及一种碳酸盐岩弹性响应模式的建立方法。
背景技术
科学院院士陈颙等(2001)出版了《岩石物理学》一书，着重对岩石本身的力学性质、岩石特性对地震属性的影响等进行了论述；史謌等(2003)在实验室对6种砂岩进行了连续的进水和失水过程中纵横波速度与饱和度的关系进行了测试，并分析了低饱和度时流体对岩石弹性性质的影响；李凤君等(2005) 采用RSI岩石建模软件模拟了岩石的矿物组分、孔隙度、所含流体性质以及饱和度等与岩石的纵横渡速度、各种弹性模量之间的关系，并测试了岩石物性与地震属性之间的关系。张玉华(2007)分析了孔隙度、泥质含量和孔隙流体对碎屑岩岩石速度的影响。白俊雨(2012)研究了基质性质、泥质含量、孔隙度、孔隙形状和孔隙流体对岩石速度的影响。
总得看来，上述理论都是针对中、高孔砂泥岩地层的，对非均质性较强烈的碳酸盐岩不适用，且理论中均未涉及到孔隙类型对岩石弹性影响的研究。
在确定岩石声波速度方面，孔隙度是主要控制因素之一，但在碳酸盐岩中，孔隙类型对弹性特性的影响，与孔隙度几乎同等重要。目前很少有涉及孔隙类型的岩石物理理论，大多数现行理论方程不涉及或者不能足够地计及这种由孔隙类型引起的弹性特性修改。因此，基于上述理论的碳酸盐岩储层地震反演、 AVO分析和孔隙体积计算往往存在很大的不确定性。为了减小这些不确定性，有必要研究储层孔隙类型对弹性特性的影响。
发明内容
本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。
为克服现有技术的问题，本发明提供一种碳酸盐岩弹性响应模式的建立方法，包括：
S1、将碳酸盐岩样品制备成实验薄片以及柱塞小样；
S2、获取所述实验薄片的孔隙类型；
S3、获取所述岩心柱塞小样在不同的实验压力下的纵波速度和横波速度；
S4、根据所述纵波速度和横波速度计算弹性参数，并结合所述实验薄片的孔隙隙类型建立不同孔隙类型碳酸盐岩的弹性响应模式。
可选地，所述步骤S1中包括制备多个岩石薄片并选取符合预设条件的岩石薄片作为所述实验薄片。
可选地，所述实验薄片是将染色树脂或液态胶在真空下灌注到岩石的孔隙空间中，在一定的温度和压力下使树脂或液态胶固结后磨制而成的。
可选地，所述实验薄片的孔隙度和/或渗透率大于预设值。
可选地，所述步骤S3中，所述不同的实验压力是以逐级加压的方式依次提高实验压力，来模拟实际的地层。
可选地，所述步骤S3中，所述不同的实验压力是不等间距地选取0到最高压力值之间的多个压力值而得的。
可选地，所述最高压力点是模拟的地层最大深度对应的压力值。
可选地，所述步骤S4中，所述弹性参数包括体积模量、剪切模量、纵横波速度比、泊松比中的至少一个。
可选地，所述步骤S4中，在建立不同孔隙类型碳酸盐岩的弹性响应模式采取绘制弹性参数与压力的曲线的方式。
可选地，所述步骤S4中包括：根据所述弹性响应模式判断不同孔隙类型碳酸盐岩对压力的变化是否敏感。
本发明提供了一种碳酸盐岩弹性响应模式的建立方法，该方法能够建立碳酸盐岩中不同孔隙类型的弹性响应模式，从而达到减小碳酸盐岩储层地震反演和AVO分析不确定性的目的。
附图说明
图1为本发明实施例的碳酸盐岩弹性响应模式的建立方法的流程示意图；
图2A为编号是B-11-2样品在显微镜下的电子图片；
图2B为编号是G-3样品在显微镜下的电子图片；
图2C为编号是2-5/60-1样品在显微镜下的电子图片；
图2D为编号是14-69/71样品在显微镜下的电子图片；
图3为编号是13-13/45-1样品在显微镜下的电子图片；
图4A为编号是22-2/31-1样品在显微镜下的电子图片；
图4B为编号是K-41样品在显微镜下的电子图片；
图4C为编号是K-45样品在显微镜下的电子图片；
图5A为编号是K-40-2样品在显微镜下的电子图片；
图5B为编号是K-46-1样品在显微镜下的电子图片；
图5C为编号是K-47样品在显微镜下的电子图片；
图5D为编号是K-50样品在显微镜下的电子图片；
图6为编号是S79-O-89样品在显微镜下的电子图片；
图7A为编号是7-18/44样品在显微镜下的电子图片；
图7B为编号是7-3/35-2样品在显微镜下的电子图片；
图8A为样品的纵波速度随压力的变化曲线示意图；
图8B为样品的横波速度随压力的变化曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
如图1所示，本发明提供了一种碳酸盐岩弹性响应模式的建立方法，包括步骤：
S1、将碳酸盐岩样品制备成实验薄片以及柱塞小样；
一般地，在一块大的样品上，先取出一小块制作铸体薄片，再钻取速度测试所需的柱塞小样，柱塞小样的直径例如为25mm，长度例如为50mm。
在制备所述实验薄片时，先制备多个岩石薄片并选取符合预设条件的岩石薄片即作为实验薄片；将野外取回的岩石块样或井下岩心，用岩石钻样机钻取标准直径的岩样，用切磨两用机切取合适的长度，最后用双端面魔石机将岩样端面磨平，满足Ф25×50mm和Ф50×100mm试样精度的要求。铸体薄片的形状可以是圆形或多边形，本发明对此不作限定。
在制备岩石薄片时，将染色树脂或液态胶在真空下灌注到岩石的孔隙空间中，在一定的温度和压力下使树脂或液态胶固结，然后磨制成岩石薄片。
所述预设条件是指相对较大的孔隙度、渗透率。更具体地，首先统计分析所有样品的孔隙度、渗透率，进行数值比较，选取其中相对较大的开展后续研究。
S2、获取所述实验薄片的孔隙类型；
本实施例中，利用染色树脂或液态胶在偏光显微镜下观察孔隙、吼道及其相互连通、配合的二维空间结构等据此识别孔隙类型。
更具体地，在铸体薄片图像分析中，要选择有代表性的视域，同时不能重复；在同一张铸体薄片显微照片里，一般一个视域内孔隙数为30-50个；在任一放大倍数下，孔隙直径小于像素点径长3倍的孔隙，不予统计；视域数不少于6个，总孔隙数大于200个。通过对铸体薄片的鉴定，确定了样品的孔隙类型。
S3、获取所述岩心柱塞小样在不同的实验压力下的纵波速度和横波速度；
本实施例中，不同的实验压力是以逐级加压的方式依次提高实验压力，来模拟实际的地层；逐级加压一般是根据实验模拟的最高压力来设置的，从0均匀变化到最高压力来等间距记录，每级加压的压力依据记录点数来求取。最高压力是模拟的地层最大深度对应的压力。此外也可以选取最高压力点后，再不等间距地选取0到最高压力点之间的多个压力值。
上述纵波速度和横波速度可以依据记录的穿过样品的纵波初至和横波初至时间，再结合样品长度，计算得到的。
S4、根据所述纵波速度和横波速度计算弹性参数，并结合所述实验薄片的孔隙隙类型建立不同孔隙类型岩石的弹性响应模式。
弹性参数包括体积模量、剪切模量、纵横波速度比、泊松比等，在建立不同孔隙类型碳酸盐岩的弹性响应模式可以采取绘制弹性参数与压力的曲线的方式，并据此判断其对压力的变化是否敏感。在具体实施时，可以通过比较不同孔隙类型的岩石样品的速度随着压力增加的变化量，当变化量越大时，其对压力就越敏感。
下面辅以具体的实施例进一步说明本发明。将本发明实施例提供的方法应用于实际的碳酸盐岩工区。选取了15块样品，其基本参数见表1。
Figure BDA0001799157200000061
表1
为了确定其孔隙类型，我们制备了样品的铸体薄片。铸体薄片的制作需要将制好的铸体样品切分编号，先分为粗、中、细、精几个工序的平面磨制(；晾干后使用T-1 502胶粘片；粘牢后在切片机上把多余部分切掉后进行粗磨、细磨，最后精磨至0.03mm；偏光显微镜下结构清晰，石英干涉色为一级灰白；盖片，贴上标签进行鉴定。
通过对实验薄片的鉴定，确定了样品的孔隙类型，如图2A至7B所示。图 2A至2D中，编号为B-11-2、G-3、2-5/60-1和14-69/71的样品的孔隙类型主要以裂缝为主；图3中编号为13-13/45-1的样品的孔隙类型主要以缝合线为主；图4A至4C中，编号为22-2/31-1、K-41和K-45的样品的孔隙类型主要以晶间孔隙为主；图5A至5D中，编号为K-40-2、K-46-1、K-47和K-50的样品的孔隙类型主要以晶间孔隙和裂缝为主；图6中，编号为S79-O-89的样品鲕粒中等大小，多呈次棱角状-次圆状，孔隙类型主要以粒内孔隙和裂缝为主；图7A、7B 中，编号为7-18/44和7-3/35-2的样品的孔隙类型以粒间孔隙和裂缝为主。需要说明的是，不同的学者对碳酸盐岩孔隙类型划分的种类也不尽相同，本发明对此不做限制。
在此分析基础上，开展15块样品在不同压力下的纵波速度和横波速度测试。实验模拟的最高压力设计为74MPa，在加压过程中，测试了0、10、20、40、60、 74MPa共6个压力点。图8A、8B分别给出了样品的纵波速度随压力的变化曲线和横波速度随压力的变化曲线，其中，曲线101代表具有晶间孔隙的岩石的纵波速度随压力的变化，曲线102代表具有粒内孔隙的岩石的纵波速度随压力的变化，曲线103代表具有裂缝的岩石样品的纵波速度随压力的变化，曲线104 代表缝合线孔隙的岩石样品的纵波速度随压力的变化。曲线201代表具有晶间孔隙的岩石的横波速度随压力的变化，曲线202代表具有粒内孔隙的岩石的横波速度随压力的变化，曲线203代表具有裂缝的岩石样品的横波速度随压力的变化，曲线204代表缝合线孔隙的岩石样品的横波速度随压力的变化。
由图8A、8B可知，具有缝合线孔隙的岩石速度特别低，并且压力增加时纵波速度和横波速度都显著增大，对压力变化敏感；具有裂缝的岩石，由于压力增大时裂缝关闭，使得随着压力的增加，其弹性参数增大的趋势次之；具有晶间孔隙/粒间孔隙的样品随着压力的增加，纵横波速度增加较大；而具有粒内孔隙的岩石速度一般较高，对压力变化不敏感，纵横波速度增加相对平缓。
本发明提供了一种碳酸盐岩弹性响应模式的建立方法；选取具有典型孔隙类型的样品，并将其分别加工制备成薄片和标准测试样，然后将制成的薄片进行薄片分析以确定其孔隙类型，最后对标准测试样品开展超声测试以分析不同孔隙类型的岩石弹性变化规律。
在地震反演中，可以获得纵波速度、横波速度等剖面。在利用速度变化来对储层孔隙度做定量解释之前，必须鉴别其它因素(如孔隙类型)对速度的影响，通过发明中的方法就可以获得的不同孔隙类型岩石的弹性响应模式。
本发明基于实验测试，研究了碳酸盐岩岩石弹性参数在不同储层孔隙类型下的变化规律，为后续的岩石物理建模、正演模拟和储层预测提供了理论基础。
上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (10)

1.一种碳酸盐岩弹性响应模式的建立方法，其特征在于，包括：
S1、将碳酸盐岩样品制备成实验薄片以及柱塞小样；
S2、获取所述实验薄片的孔隙类型；
S3、获取所述岩心柱塞小样在不同的实验压力下的纵波速度和横波速度；
S4、根据所述纵波速度和横波速度计算弹性参数，并结合所述实验薄片的孔隙隙类型建立不同孔隙类型碳酸盐岩的弹性响应模式。
2.根据权利要求1所述碳酸盐岩弹性响应模式的建立方法，其特征在于，所述步骤S1中包括制备多个岩石薄片并选取符合预设条件的岩石薄片作为所述实验薄片。
3.根据权利要求1所述碳酸盐岩弹性响应模式的建立方法，其特征在于，所述实验薄片是将染色树脂或液态胶在真空下灌注到岩石的孔隙空间中，在一定的温度和压力下使树脂或液态胶固结后磨制而成的。
4.根据权利要求1所述碳酸盐岩弹性响应模式的建立方法，其特征在于，所述实验薄片的孔隙度和/或渗透率大于预设值。
5.根据权利要求1所述碳酸盐岩弹性响应模式的建立方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述不同的实验压力是以逐级加压的方式依次提高实验压力，来模拟实际的地层。
6.根据权利要求1所述碳酸盐岩弹性响应模式的建立方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述不同的实验压力是不等间距地选取0到最高压力值之间的多个压力值而得的。
7.根据权利要求6所述碳酸盐岩弹性响应模式的建立方法，其特征在于，所述最高压力点是模拟的地层最大深度对应的压力值。
8.根据权利要求1所述碳酸盐岩弹性响应模式的建立方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述弹性参数包括体积模量、剪切模量、纵横波速度比、泊松比中的至少一个。
9.根据权利要求1所述碳酸盐岩弹性响应模式的建立方法，其特征在于，所述步骤S4中，在建立不同孔隙类型碳酸盐岩的弹性响应模式采取绘制弹性参数与压力的曲线的方式。
10.根据权利要求1所述碳酸盐岩弹性响应模式的建立方法，其特征在于，所述步骤S4中包括：根据所述弹性响应模式判断不同孔隙类型碳酸盐岩对压力的变化是否敏感。
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