CN112649870A - 岩石物理建模中矿物弹性参数的确定方法及系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种岩石物理建模中矿物弹性参数的确定方法及系统。该方法可以包括：根据工区地质、岩性资料，确定岩石物理模型；根据测井数据，计算体积模量与剪切模量；根据非储层段的矿物组分、孔隙度与体积模量、剪切模量、密度，确定非储层段矿物的弹性参数；根据岩石物理模型与测井数据，确定储层段矿物的弹性参数。本发明通过匹配实测与预测的岩石弹性模量，作为确定岩石物理参数的判断依据，提高了岩石物理建模的精度与合理性，在岩石物理建模及后续的储层预测中有重要的实际应用价值。

Description

岩石物理建模中矿物弹性参数的确定方法及系统
技术领域
本发明涉及岩石物理学及地球物理测井技术领域，更具体地，涉及一种岩石物理建模中矿物弹性参数的确定方法及系统。
背景技术
岩石物理建模是储层预测技术序列中的一个基础性技术，岩石物理建模的准确性与合理性直接影响后续储层预测、物性反演等的可靠性。岩石物理建模的影响因素较多，包括岩石物理模型的选取、矿物弹性参数的确定、孔隙椭球比等参数。矿物弹性参数的确定是影响岩石物理建模的重要因素，由于岩石通常由多种矿物组成，要合理确定多种矿物的弹性参数难度较大。
岩石物理建模一般是经验上给定矿物的弹性参数，然后根据实测与预测纵横波速度的匹配程度判断矿物的弹性参数是否合理。这种经验确定矿物弹性参数的方法受岩石物理建模人员主观影响较大，且合理性很难得到保证。因此，有必要开发一种岩石物理建模中矿物弹性参数的确定方法及系统。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明提出了一种岩石物理建模中矿物弹性参数的确定方法及系统，其能够通过匹配实测与预测的岩石弹性模量，作为确定岩石物理参数的判断依据，提高了岩石物理建模的精度与合理性，在岩石物理建模及后续的储层预测中有重要的实际应用价值。
根据本发明的一方面，提出了一种岩石物理建模中矿物弹性参数的确定方法。所述方法可以包括：根据工区地质、岩性资料，确定岩石物理模型；根据测井数据，计算体积模量与剪切模量；根据非储层段的矿物组分、孔隙度与所述体积模量、所述剪切模量、密度，确定非储层段矿物的弹性参数；根据所述岩石物理模型与测井数据，确定储层段矿物的弹性参数。
优选地，通过公式(1)计算所述体积模量：
Figure BDA0002231756030000021
其中，Vp、Vs为纵波、横波速度，ρ为密度，K为体积模量。
优选地，通过公式(2)计算所述剪切模量：
μ＝Vs 2ρ (2)
其中，μ为岩石的剪切模量。
优选地，矿物的弹性参数包括：体积模量、剪切模量与密度。
优选地，所述储层段矿物的弹性参数包括孔隙椭球比。
优选地，通过以下步骤确定所述孔隙椭球比：设定初始孔隙椭球比；调整储层段矿物的弹性参数，调整所述初始孔隙椭球比，使所述储层段矿物的弹性参数与所述体积模量、所述剪切模量匹配。
根据本发明的另一方面，提出了一种岩石物理建模中矿物弹性参数的确定系统，其特征在于，该系统包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：根据工区地质、岩性资料，确定岩石物理模型；根据测井数据，计算体积模量与剪切模量；根据非储层段的矿物组分、孔隙度与所述体积模量、所述剪切模量、密度，确定非储层段矿物的弹性参数；根据所述岩石物理模型与测井数据，确定储层段矿物的弹性参数。
优选地，通过公式(1)计算所述体积模量：
Figure BDA0002231756030000031
其中，Vp、Vs为纵波、横波速度，ρ为密度，K为体积模量。
优选地，通过公式(2)计算所述剪切模量：
μ＝Vs 2ρ (2)
其中，μ为岩石的剪切模量。
优选地，矿物的弹性参数包括：体积模量、剪切模量与密度。
优选地，所述储层段矿物的弹性参数包括孔隙椭球比。
优选地，通过以下步骤确定所述孔隙椭球比：设定初始孔隙椭球比；调整储层段矿物的弹性参数，调整所述初始孔隙椭球比，使所述储层段矿物的弹性参数与所述体积模量、所述剪切模量匹配。
本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的岩石物理建模中矿物弹性参数的确定方法的步骤的流程图。
图2a、图2b、图2c、图2d、图2e、图2f、图2g分别示出了根据本发明的一个实施例的纵波速度、横波速度、密度、黏土含量、石英含量、孔隙度与含水饱和度的示意图。
图3a、图3b分别示出了根据本发明的一个实施例的实测的体积模量与剪切模量的示意图。
图4a、图4b分别示出了根据本发明的一个实施例的根据经验参数预测的体积模量与剪切模量与实测的体积模量与剪切模量的对比图。
图5a、图5b分别示出了根据本发明的一个实施例的第二次预测的体积模量与剪切模量与实测的体积模量与剪切模量的对比图。
图6a、图6b分别示出了根据本发明的一个实施例的最终预测的体积模量与剪切模量与实测的体积模量与剪切模量的对比图。
图7a、图7b分别示出了根据本发明的一个实施例的最终预测的纵横波速度与图2a、图2b的纵横波速度的对比图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
图1示出了根据本发明的岩石物理建模中矿物弹性参数的确定方法的步骤的流程图。
在该实施例中，根据本发明的岩石物理建模中矿物弹性参数的确定方法可以包括：步骤101，根据工区地质、岩性资料，确定岩石物理模型；步骤102，根据测井数据，计算体积模量与剪切模量；步骤103，根据非储层段的矿物组分、孔隙度与体积模量、剪切模量、密度，确定非储层段矿物的弹性参数；步骤104，根据岩石物理模型与测井数据，确定储层段矿物的弹性参数。
在一个示例中，通过公式(1)计算体积模量：
Figure BDA0002231756030000051
其中，Vp、Vs为纵波、横波速度，ρ为密度，K为体积模量。
在一个示例中，通过公式(2)计算剪切模量：
μ＝Vs 2ρ (2)
其中，μ为岩石的剪切模量。
在一个示例中，矿物的弹性参数包括：体积模量、剪切模量与密度。
在一个示例中，储层段矿物的弹性参数包括孔隙椭球比。
在一个示例中，通过以下步骤确定孔隙椭球比：设定初始孔隙椭球比；调整储层段矿物的弹性参数，调整初始孔隙椭球比，使储层段矿物的弹性参数与体积模量、剪切模量匹配。
具体地，根据本发明的岩石物理建模中矿物弹性参数的确定方法可以包括：
根据工区地质、岩性资料，确定岩石物理模型；岩石物理模型可以分为包裹体模型与接触模型，包裹体模型通过孔隙椭球比来描述孔隙形态，而接触模型通过配位数来描述岩石颗粒接触关系。包裹体模型是常用岩石物理模型，包括微分等效介质模型、xu-white模型、xu-payne模型等，本发明采用包裹体模型。
准备测井数据，包括实测纵横密曲线，测井解释的矿物组分、孔隙度、饱和度曲线等；通常纵波速度、横波速度与密度曲线通过测井直接得到的，而矿物组分、孔隙度、饱和度等是由测井解释人员通过伽马测井、自然电位测井、补偿中子测井、密度测井、电阻率测井等数据解释得到的。根据测井数据，通过公式(1)计算体积模量，通过公式(2)计算剪切模量。
非储层段矿物的弹性参数包括非储层段矿物的体积模量、剪切模量与密度，预测非储层段的体积模量、剪切模量，与计算得到的体积模量、剪切模量对比，对预测数据进行调整，使之与计算数据匹配。对于砂泥岩来说，非储层段的主要矿物组分为泥质，且孔隙度也接近0，因此近似认为非储层段由纯泥岩组成。根据实测体积模量、剪切模量、密度，可以近似为泥质矿物的体积模量、剪切模量与密度。当非储层段的非泥质矿物(如石英)占一定比例时，在确定泥质矿物体积模量、剪切模量与密度时，需考虑非泥质矿物对实测模量与密度的影响。
根据岩石物理模型与测井数据，确定储层段矿物的弹性参数，预测储层段的体积模量、剪切模量，与计算得到的体积模量、剪切模量对比，对预测数据进行调整，使之与计算数据匹配。
对于砂泥岩来说，储层段主要由砂质矿物(石英或长石)、泥质、孔隙(包含不同流体)组成，矿物含量与孔隙度根据测井数据直接获得，泥质矿物的模量与密度如非储层段相同。对岩石物理建模而言，还需确定的参数包括石英的体积模量、剪切模量、密度，以及描述孔隙形态的孔隙椭球比。
通常泥质矿物的孔隙椭球比在0.02-0.05之间，砂质矿物的孔隙椭球比在0.10-0.15之间。设定初始孔隙椭球比，调整储层段矿物的体积模量与剪切模量使预测岩石模量与实测模量大体匹配，进而通过调整初始孔隙椭球比使两者进一步匹配，获得最终的储层段矿物的弹性参数。
上述步骤获取了单井岩石物理建模的参数，针对适合整个工区的岩石物理模型，需要进一步综合分析多井岩石物理建模参数，最终确定工区的岩石物理模型与参数。
本方法通过匹配实测与预测的岩石弹性模量，作为确定岩石物理参数的判断依据，提高了岩石物理建模的精度与合理性，在岩石物理建模及后续的储层预测中有重要的实际应用价值。
应用示例
为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。
通过某碎屑岩工区的岩石物理建模验证岩石物理建模中矿物弹性参数确定方法。
图2a、图2b、图2c、图2d、图2e、图2f、图2g分别示出了根据本发明的一个实施例的纵波速度、横波速度、密度、黏土含量、石英含量、孔隙度与含水饱和度的示意图。
根据工区地质情况与岩性特征，确定采用xu-white模型进行岩石物理建模。该工区内某口井的测井数据如图2a-g所示，从测井数据可以看出，非储层段主要由黏土矿物组成，储层段由石英与黏土矿物组成。
图3a、图3b分别示出了根据本发明的一个实施例的实测的体积模量与剪切模量的示意图。通过对比非储层段原始弹性模量、密度与矿物组分，可以确定黏土矿物的体积模量为11MPa，剪切模量为3.2MPa，密度为2.4kg/m3。岩石的密度通常是组成成分密度的体积平均，因此通过测试可以确定石英矿物的密度为2.35kg/m3。
初步根据经验参数给石英矿物的体积模量37MPa，剪切模量44MPa，图4a、图4b分别示出了根据本发明的一个实施例的根据经验参数预测的体积模量与剪切模量与实测的体积模量与剪切模量的对比图，可以看出在储层段预测与实测模量匹配较差。
根据初步的模量预测结果对石英矿物的模量进行修正，体积模量改为28MPa，剪切模量改为30MPa。图5a、图5b分别示出了根据本发明的一个实施例的第二次预测的体积模量与剪切模量与实测的体积模量与剪切模量的对比图，可以看出修正后预测模量与实测模量匹配较好，其中第二套储层位置的预测剪切模量偏大。
最后再对石英矿物的剪切模量略微修正为26MPa，图6a、图6b分别示出了根据本发明的一个实施例的最终预测的体积模量与剪切模量与实测的体积模量与剪切模量的对比图，预测与实测模量匹配很好，作为最终的岩石物理建模结果。最终预测的纵横波速度与图2a、图2b的纵横波速度的对比图如图7a、图7b所示。
综上所述，本发明通过匹配实测与预测的岩石弹性模量，作为确定岩石物理参数的判断依据，提高了岩石物理建模的精度与合理性，在岩石物理建模及后续的储层预测中有重要的实际应用价值。
本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。
根据本发明的实施例，提供了一种岩石物理建模中矿物弹性参数的确定系统，其特征在于，该系统包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：根据工区地质、岩性资料，确定岩石物理模型；根据测井数据，计算体积模量与剪切模量；根据非储层段的矿物组分、孔隙度与体积模量、剪切模量、密度，确定非储层段矿物的弹性参数；根据岩石物理模型与测井数据，确定储层段矿物的弹性参数。
在一个示例中，通过公式(1)计算体积模量：
Figure BDA0002231756030000081
其中，Vp、Vs为纵波、横波速度，ρ为密度，K为体积模量。
在一个示例中，通过公式(2)计算剪切模量：
μ＝Vs 2ρ (2)
其中，μ为岩石的剪切模量。
在一个示例中，矿物的弹性参数包括：体积模量、剪切模量与密度。
在一个示例中，储层段矿物的弹性参数包括孔隙椭球比。
在一个示例中，通过以下步骤确定孔隙椭球比：设定初始孔隙椭球比；调整储层段矿物的弹性参数，调整初始孔隙椭球比，使储层段矿物的弹性参数与体积模量、剪切模量匹配。
本系统通过匹配实测与预测的岩石弹性模量，作为确定岩石物理参数的判断依据，提高了岩石物理建模的精度与合理性，在岩石物理建模及后续的储层预测中有重要的实际应用价值。
本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种岩石物理建模中矿物弹性参数的确定方法，其特征在于，包括：
根据工区地质、岩性资料，确定岩石物理模型；
根据测井数据，计算体积模量与剪切模量；
根据非储层段的矿物组分、孔隙度与所述体积模量、所述剪切模量、密度，确定非储层段矿物的弹性参数；
根据所述岩石物理模型与测井数据，确定储层段矿物的弹性参数。
2.根据权利要求1所述的岩石物理建模中矿物弹性参数的确定方法，其中，通过公式(1)计算所述体积模量：
Figure FDA0002231756020000011
其中，Vp、Vs为纵波、横波速度，ρ为密度，K为体积模量。
3.根据权利要求1所述的岩石物理建模中矿物弹性参数的确定方法，其中，通过公式(2)计算所述剪切模量：
μ＝Vs 2ρ (2)
其中，μ为岩石的剪切模量。
4.根据权利要求1所述的岩石物理建模中矿物弹性参数的确定方法，其中，矿物的弹性参数包括：体积模量、剪切模量与密度。
5.根据权利要求1所述的岩石物理建模中矿物弹性参数的确定方法，其中，所述储层段矿物的弹性参数包括孔隙椭球比。
6.根据权利要求5所述的岩石物理建模中矿物弹性参数的确定方法，其中，通过以下步骤确定所述孔隙椭球比：
设定初始孔隙椭球比；
调整储层段矿物的弹性参数，调整所述初始孔隙椭球比，使所述储层段矿物的弹性参数与所述体积模量、所述剪切模量匹配。
7.一种岩石物理建模中矿物弹性参数的确定系统，其特征在于，该系统包括：
存储器，存储有计算机可执行指令；
处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：
根据工区地质、岩性资料，确定岩石物理模型；
根据测井数据，计算体积模量与剪切模量；
根据非储层段的矿物组分、孔隙度与所述体积模量、所述剪切模量、密度，确定非储层段矿物的弹性参数；
根据所述岩石物理模型与测井数据，确定储层段矿物的弹性参数。
8.根据权利要求7所述的岩石物理建模中矿物弹性参数的确定方法，其中，矿物的弹性参数包括：体积模量、剪切模量与密度。
9.根据权利要求7所述的岩石物理建模中矿物弹性参数的确定方法，其中，所述储层段矿物的弹性参数包括孔隙椭球比。
10.根据权利要求9所述的岩石物理建模中矿物弹性参数的确定方法，其中，通过以下步骤确定所述孔隙椭球比：
设定初始孔隙椭球比；
调整储层段矿物的弹性参数，调整所述初始孔隙椭球比，使所述储层段矿物的弹性参数与所述体积模量、所述剪切模量匹配。
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