CN113703041A - 气砂敏感因子的构建方法及致密性砂岩含气性的预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油田勘探储层预测领域，公开了一种气砂敏感因子的构建方法以及致密性砂岩含气性的预测方法。该构建方法包括：基于测井曲线，获得岩石中含气砂岩、泥岩以及非含气砂岩三种不同岩相中的任意两种岩相的纵波速度与横波速度；基于所获得的两种岩相的纵波速度与横波速度和/或调节参数，获得所述两种岩相中每一者的至少两种弹性参数，其中，所述至少两种弹性参数中包括与所述调节参数有关的新泊松比；根据所述两种岩相的同一种弹性参数，获得该两种岩相的区分度；以及筛选所获得的区分度中最大的区分度所对应的弹性参数为气砂敏感因子。本发明通过该气砂敏感因子来预测致密性砂岩储层的含气性，可大大提高预测结果的精度和可靠度。

Description

气砂敏感因子的构建方法及致密性砂岩含气性的预测方法

技术领域

本发明涉及油田勘探储层预测领域，具体地涉及一种气砂敏感因子的构建方法及致密性砂岩含气性的预测方法。

背景技术

陆相致密性砂岩(包括含气砂岩以及非含气砂岩)储层受沉积环境与压实作用影响，孔隙度大都在10％以下，且非均质性较强，在地震剖面上储层表现为弱反射特征。由于含气性砂岩与围岩(包括泥岩以及非含气砂岩)之间的弹性参数的差异较小，很难利用常规的纵横波速度比、泊松比等参数对含气砂岩与围岩进行区分，因此需要寻找一种更为敏感的参数来预测致密性砂岩的含气性。

近些年来，国内外涌现出各种针对致密性砂岩进行检测的方法。自1987年的Smith和Gildlow提出速度加权的流体识别公式之后，相继有不少专家对其进行了研究，并发现由于每个识别公式都具有假设条件和适用条件，其并不适用于致密砂岩储层。

发明内容

本发明的目的是提供一种气砂敏感因子的构建方法以及致密性砂岩含气性的预测方法，通过该气砂敏感因子来预测致密性砂岩储层的含气性，可大大提高预测结果的精度和可靠度。

为了实现上述目的，本发明提供一种气砂敏感因子的构建方法，该构建方法包括：基于测井曲线，获得岩石中含气砂岩、泥岩以及非含气砂岩三种不同岩相中的任意两种岩相的纵波速度与横波速度；基于所获得的两种岩相的纵波速度与横波速度和/或调节参数，获得所述两种岩相中每一者的至少两种弹性参数，其中，所述至少两种弹性参数中包括与所述调节参数有关的新泊松比；根据所述两种岩相的同一种弹性参数，获得该两种岩相的区分度；以及筛选所获得的区分度中最大的区分度所对应的弹性参数为气砂敏感因子。

可选的，所述调节参数通过以下方式获得：在预设温度、预设压力及预设干燥状态的条件下，测量致密性砂岩的多个岩样的纵波速度和横波速度；以及基于所述多个岩样的纵波速度与横波速度，获得所述多个岩样的所述调节参数。

可选的，所述基于所述岩样的纵波速度Vp_干与该岩样的横波速度Vs_干，获得所述调节参数包括：基于公式

N为正整数且大于2，获得所述调节参数c，其中Vp_0i、Vs_0i分别为第i个岩样的纵波速度与横波速度。

可选的，所述新泊松比为

其中，Vp为岩石的纵波速度、Vs为岩石的横波速度以及c为所述调节参数。

可选的，所述至少两种弹性参数包括纵横波速度比、泊松比、纵波阻抗、横波阻抗、剪切模量、拉梅常数以及流体因子中的至少一者。

可选的，所述根据所述两种岩相的同一种弹性参数，获得该两种岩相的区分度包括：针对所述两种岩相的同一种弹性参数F₁和F₂，根据公式

获得该两种岩相的区分度D_F，其中

分别为两种岩相的关于该弹性参数F₁和F₂的平均值。

可选的，所述针对所述两种岩相的同一种弹性参数F₁和F₂，根据公式

获得该两种岩相的区分度D_F包括：针对含气砂岩和非含气砂岩的新泊松比σ_n1和σ_n2，根据公式

获得该气砂岩和该非含气砂岩的区分度

其中

分别为含气砂岩和非含气砂岩的新泊松比σ_n1和σ_n2的平均值。

相应地，本发明还提供一种致密性砂岩含气性的预测方法，该预测方法包括：基于测井曲线和包含所述致密性砂岩的岩石的叠前地震道集，进行地震叠前三参数反演，以获得所述岩石的纵横波速度比数据体；基于上述的气砂敏感因子的构建方法构建的气砂敏感因子及所述岩石的纵横波速度比数据体，进行地质统计学模拟，以得到气砂敏感因子数据体；以及根据所述气砂敏感因子数据体中三种不同的数值范围确定所述岩石的三种岩相，从而预测所述致密性砂岩的含气性。

可选的，所述基于上述的气砂敏感因子的构建方法构建的气砂敏感因子及所述纵横波速度比数据体，进行地质统计学模拟包括：基于上述的气砂敏感因子的构建方法构建的气砂敏感因子，将所述纵横波速度比数据体作为约束条件，进行地质统计学模拟。

通过上述技术方案，本发明创造性地基于纵波速度与横波速度和/或调节参数获得两种岩相中每一者的至少两种弹性参数，该至少两种弹性参数包括与所述调节参数有关的新泊松比，接着根据所述两种岩相的同一种弹性参数获得两种岩相的区分度，最后筛选最大的区分度所对应的弹性参数为气砂敏感因子。通过该气砂敏感因子来预测致密性砂岩储层的含气性，可大大提高预测结果的精度和可靠度。

相应地，本发明还提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的气砂敏感因子的构建方法和/或上述的致密性砂岩含气性的预测方法。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种实施方式提供的气砂敏感因子的构建方法的流程图；

图2是本发明一种实施方式提供的不同弹性参数所对应的三种岩相中两种岩相之间的区分度；

图3是本发明一种实施方式提供的致密性砂岩含气性的预测的流程图；

图4是本发明一种实施方式提供的纵横波速度比反演剖面图；

图5是本发明一种实施方式提供的新泊松比反演剖面图；

图6是图4所展示的纵横波速度比反演剖面图的局部放大图；以及

图7是图5所展示的新泊松比反演剖面图的局部放大图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1是本发明一实施例提供的气砂敏感因子的构建方法的流程图。如图1所示，本发明提供的气砂敏感因子的构建方法可包括：步骤S101，基于测井曲线，获得岩石中含气砂岩、泥岩以及非含气砂岩三种不同岩相中的任意两种岩相的纵波速度与横波速度；步骤S102，基于所获得的两种岩相的纵波速度与横波速度以及调节参数，获得所述两种岩相中每一者的至少两种弹性参数，其中，所述至少两种弹性参数中包括与所述调节参数有关的新泊松比；步骤S103，根据所述两种岩相的同一种弹性参数，获得该两种岩相的区分度；以及步骤S104，筛选所获得的区分度中最大的区分度所对应的弹性参数为气砂敏感因子。该构建方法基于纵波速度与横波速度和/或调节参数获得两种岩相中每一者的至少两种弹性参数，该至少两种弹性参数包括与所述调节参数有关的新泊松比，接着根据所述两种岩相的同一种弹性参数获得两种岩相的区分度，最后筛选最大的区分度所对应的弹性参数为气砂敏感因子。通过该气砂敏感因子来预测致密性砂岩储层的含气性，可大大提高预测结果的精度和可靠度。

在步骤S101之前或者之后，可通过以下方式获得步骤S102中的所述调节参数：在预设温度、预设压力及预设干燥状态的条件下，测量致密性砂岩的多个岩样的纵波速度和横波速度；以及基于所述多个岩样的纵波速度与横波速度，获得所述多个岩样的所述调节参数。其中，所述基于所述多个岩样的纵波速度与横波速度，获得所述多个岩样的所述调节参数可包括：基于公式

N为正整数且大于2，获得所述调节参数c，其中Vp_0i、Vs_0i分别为第i个岩样的纵波速度与横波速度。具体地，选取典型井的致密性砂岩的15个岩样，在所述预设温度为64℃、所述压力为70MPa及预设干燥性状态的条件下进行测试，其中第i个岩样的纵波速度与横波速度分别为Vp_0i、Vs_0i，则可获得该15个岩样的调节参数

对于步骤S101中要测量的井中的岩石的三种不同岩相，泥岩、非含气砂、含气砂岩可通过所获得的关于该井的测井曲线进行定义，例如，泥岩相的泥质含量大于60％，含气砂岩相的泥质含量小于40％且孔隙度大于6％且含气饱和度大于60％，其余岩相为非含气砂岩相。通过所获得的关于该井的测井曲线还可获得以上三种不同岩相的纵波速度和横波速度，特别地，通过阵列声波测井曲线可同时获得每种岩相的纵波速度和横波速度。当然，本发明并不限于上述定义三种不同岩相的方式，其他合理的定义方式均是可行的。

对于步骤S102，根据所获得的每种岩相的纵波速度和横波速度，可获得每种岩相的至少两种弹性参数，所述至少两种弹性参数可包括，例如，纵横波速度比

泊松比

横波阻抗Zs＝ρ*Vs、纵波阻抗Zp＝ρ*Vp、体积模量

拉梅常数

流体因子

中的至少一者以及新泊松比，其中，Vp为岩石的纵波速度以及Vs为岩石的横波速度，所述新泊松比可为

事实上，岩石的纵波速度Vp、横波速度Vs均为曲线，故每个弹性参数也是一条曲线。

对于步骤S103，所述根据所述两种岩相的同一种弹性参数，获得该两种岩相的区分度可包括：针对所述两种岩相的同一种弹性参数F₁和F₂，根据公式

获得该两种岩相的区分度D_F，其中

分别为两种岩相的关于该弹性参数F₁和F₂的平均值。例如，针对含气砂岩和非含气砂岩两种岩相的新泊松比σ_n1和σ_n2，根据公式

获得该气砂岩和该非含气砂岩的区分度

其中

分别为含气砂岩和非含气砂岩的新泊松比σ_n1和σ_n2的平均值；针对含气砂岩和非含气砂岩两种岩相的泊松比σ₁和σ₂，根据公式

获得该气砂岩和该非含气砂岩的区分度D_σ，其中

分别为含气砂岩和非含气砂岩的泊松比σ₁和σ₂的平均值。基于每种岩相的每个弹性参数所对应的曲线，可获得每个弹性参数的平均值，由于计算每个弹性参数的平均值的方法为现有技术中常用的方法，其相关细节于此不再赘述。针对不同的弹性参数，若两种岩相的区分度越大，利用该弹性参数越容易区分该两种岩相。

对于步骤S104，一般情况下，根据实验测试结果可知，当三种不同岩相中任意两种岩相的区分度最大时，该任意两种岩相的最大区分度所对应的弹性参数均相同且为新泊松比，因此可筛选出任意两种岩相的最大区分度所对应的新泊松比为气砂敏感因子。若三种不同岩相中每两种岩相的最大区分度所对应的弹性参数不相同，则选取最大区分度所对应的弹性参数的优先级为：含气砂岩与泥岩的最大区分度所对应的弹性参数>含气砂岩与非含气砂岩的最大区分度所对应的弹性参数>非含气砂岩与泥岩的最大区分度所对应的弹性参数(在通常情况下，含气砂岩的储层与泥岩叠置比含气砂岩的储层与非含气砂岩叠置更为严重)。例如，含气砂岩与泥岩的最大区分度所对应的弹性参数为泊松比σ，含气砂岩与非含气砂岩的最大区分度所对应的弹性参数为σ_n，则应选取泊松比σ为气砂敏感因子。

根据上述的方法获得待测井的三种岩相中每两种岩相的区分度，如图2所示。纵轴对应为每两种岩相的区分度，横轴第1组为纵横波速度比，第2组为泊松比，第3组为新泊松比，每组的三列柱状图从左向右依次为含气砂岩与非含气砂岩、含气砂岩与泥岩、非含气砂岩与泥岩。由图2可以看出，第3组中任意两种岩相的区分度(含气砂岩与非含气砂岩、含气砂岩与泥岩、非含气砂岩与泥岩的区分度分别为25％、60％及40％)最大，其对应的弹性参数为新泊松比，则筛选出新泊松比为气砂敏感因子。与其他弹性参数相比，利用该气砂敏感因子能够更准确地预测致密性砂岩储层的含气性。

当然，本发明并不限于上述定义新泊松比及两种岩相的区分度的公式，其他合理的定义公式也是可行的。

相应地，本发明还提供一种致密性砂岩含气性的预测方法，如图3所示。该预测方法可包括：步骤S301，基于测井曲线和包含所述致密性砂岩的岩石的叠前地震道集，进行地震叠前三参数反演，以获得所述岩石的纵横波速度比数据体；步骤S302，基于上述的气砂敏感因子的构建方法构建的气砂敏感因子及所述岩石的纵横波速度比数据体，进行地质统计学模拟，以得到气砂敏感因子数据体；以及步骤S303，根据所述气砂敏感因子数据体中三种不同的数值范围确定所述岩石的三种岩相，从而预测所述致密性砂岩的含气性。

对于步骤S301，基于测井曲线在三维空间内插建立初始模型，然后通过地震反演实现空间预测，即应用包含所述致密性砂岩的岩石的叠前地震道集进行地震叠前三参数反演，得到所述岩石的纵横波速度比数据体。具体地，先利用测井曲线获得纵波速度、横波速度和密度，采用纵波速度、横波速度和密度在三维空间内插建立三个对应的初始模型，然后将所建立的三个对应的初始模型与地震子波进行褶积，得到合成地震道集，将所得到的合成地震道集与实际叠前地震道集比对，多次迭代，通过不断修改模型使误差不断减小，当误差最小时，输出纵波速度、横波速度和密度三参数就是反演的结果，也可得到纵横波速度比数据体。

对于步骤S302，所述上述的气砂敏感因子的构建方法构建的气砂敏感因子及所述纵横波速度比数据体，进行地质统计学模拟可包括：基于上述的气砂敏感因子的构建方法构建的气砂敏感因子，将所述纵横波速度比数据体作为约束条件，进行地质统计学模拟。具体地，基于上述的气砂敏感因子的构建方法，获得至少5口井的气砂敏感因子，将这些气砂敏感因子(对应不同的气砂敏感因子曲线)内插为三维数据体，将步骤S301得到的纵横波速度比数据体作为井与井之间的空间趋势约束，利用概率密度函数、变差函数以及气砂敏感因子与纵横波速度比之间的云变换关系(例如，该云变换关系为气砂敏感因子与纵横波速度比之间的非线性关系)，进行地质统计学协模拟，最终可得到气砂敏感因子数据体。

对于步骤S303，对所得到的气砂敏感因子数据体进行分析，属于第一数值范围内的气砂敏感因子所对应的岩相为含气砂岩；属于第二数值范围内的气砂敏感因子所对应的岩相为非含气砂岩；属于第三数值范围内的气砂敏感因子所对应的岩相为泥岩，其中，所述第一数值范围内的数值>所述第二数值范围内的数值>所述第三数值范围内的数值，如调节参数c为2时，第一数值范围为大于或等于3.4，第二数值范围为大于2.85且小于3.4，第三数值范围为小于或等于2.85。因此，可根据上述致密性砂岩含气性的预测方法可准确地预测所述致密性砂岩的含气性。

经地震叠前三参数反演方法得到现有技术中的常用的弹性参数反演剖面，例如纵横波速度比反演剖面(如图4所示)，其中黑色曲线为通过测井综合解释得到的含气饱和度曲线，具体地，利用测井三孔隙度曲线，通过阿尔奇公式计算得到地层含水饱和度曲线，然后用1减去该含水饱和度曲线得到含气饱和度曲线，剖面颜色越深表示纵横波速度比的数值越小，黑色部分表示含气砂岩。为了便于直接观察，对黑色曲线附近的区域进行放大(如图6所示)，可以非常明显地看出利用纵横波速度比不能区分含气砂岩、非含气砂岩和泥岩。而采用上述步骤S301及步骤S302获得的致密气砂因子反演剖面(如图5所示)，其中黑色曲线为含气饱和度曲线，剖面颜色越深表示数值越大，黑色部分表示含气砂岩。为了便于直接观察，对黑色曲线附近的区域进行放大(如图7所示)，可以非常明显地看出与含气饱和度曲线吻合较好。通过气砂敏感因子(即新泊松比)能够明显区分气砂岩、非含气砂岩和泥岩，与待测井的含气饱和度曲线吻合。因此，通过上述的致密性砂岩含气性的预测方法可准确识别砂泥岩薄互层。

综上所述，本发明创造性地基于纵波速度与横波速度和/或调节参数获得两种岩相中每一者的至少两种弹性参数，该至少两种弹性参数包括与所述调节参数有关的新泊松比，接着根据所述两种岩相的同一种弹性参数获得两种岩相的区分度，最后筛选最大的区分度所对应的弹性参数为气砂敏感因子。通过该气砂敏感因子来预测致密性砂岩储层的含气性，可大大提高预测结果的精度和可靠度。

本发明还提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的气砂敏感因子的构建方法和/或上述的致密性砂岩含气性的预测方法。

所述机器可读存储介质包括但不限于相变内存(相变随机存取存储器的简称，Phase Change Random Access Memory，PRAM，亦称为RCM/PCRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体(Flash Memory)或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备等各种可以存储程序代码的介质。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种气砂敏感因子的构建方法，其特征在于，该构建方法包括：

基于测井曲线，获得岩石中含气砂岩、泥岩以及非含气砂岩三种不同岩相中的任意两种岩相的纵波速度与横波速度；

基于所获得的两种岩相的纵波速度与横波速度和/或调节参数，获得所述两种岩相中每一者的至少两种弹性参数，其中，所述至少两种弹性参数中包括与所述调节参数有关的新泊松比；

根据所述两种岩相的同一种弹性参数，获得该两种岩相的区分度；以及

筛选所获得的区分度中最大的区分度所对应的弹性参数为气砂敏感因子。

2.根据权利要求1所述的气砂敏感因子的构建方法，其特征在于，所述调节参数通过以下方式获得：

在预设温度、预设压力及预设干燥状态的条件下，测量致密性砂岩的多个岩样的纵波速度和横波速度；以及

基于所述多个岩样的纵波速度与横波速度，获得所述多个岩样的所述调节参数。

3.根据权利要求2所述的气砂敏感因子的构建方法，其特征在于，所述基于所述多个岩样的纵波速度与横波速度，获得所述多个岩样的所述调节参数包括：

基于公式

N为正整数且大于2，获得所述调节参数c，其中Vp_0i、Vs_0i分别为第i个岩样的纵波速度与横波速度。

4.根据权利要求1所述的气砂敏感因子的构建方法，其特征在于，所述新泊松比为

其中，Vp为岩石的纵波速度、Vs为岩石的横波速度以及c为所述调节参数。

5.根据权利要求1所述的气砂敏感因子的构建方法，其特征在于，所述至少两种弹性参数包括纵横波速度比、泊松比、纵波阻抗、横波阻抗、剪切模量、拉梅常数以及流体因子中的至少一者。

6.根据权利要求1所述的气砂敏感因子的构建方法，其特征在于，所述根据所述两种岩相的同一种弹性参数，获得该两种岩相的区分度包括：

针对所述两种岩相的同一种弹性参数F₁和F₂，根据公式

获得该两种岩相的区分度D_F，其中

分别为两种岩相的关于该弹性参数F₁和F₂的平均值。

7.根据权利要求6所述的气砂敏感因子的构建方法，其特征在于，所述针对所述两种岩相的同一种弹性参数F₁和F₂，根据公式

获得该两种岩相的区分度D_F包括：

针对含气砂岩和非含气砂岩的新泊松比σ_n1和σ_n2，根据公式

获得该气砂岩和该非含气砂岩的区分度

其中

分别为含气砂岩和非含气砂岩的新泊松比σ_n1和σ_n2的平均值。

8.一种致密性砂岩含气性的预测方法，其特征在于，该预测方法包括：

基于测井曲线和包含所述致密性砂岩的岩石的叠前地震道集，进行地震叠前三参数反演，以获得所述岩石的纵横波速度比数据体；

基于根据权利要求1-6所述的气砂敏感因子的构建方法构建的气砂敏感因子及所述岩石的纵横波速度比数据体，进行地质统计学模拟，以得到气砂敏感因子数据体；以及

根据所述气砂敏感因子数据体中三种不同的数值范围确定所述岩石的三种岩相，从而预测所述致密性砂岩的含气性。

9.根据权利要求8所述的致密性砂岩含气性的预测方法，其特征在于，所述基于根据权利要求1-6所述的气砂敏感因子的构建方法构建的气砂敏感因子及所述纵横波速度比数据体，进行地质统计学模拟包括：

基于根据权利要求1-6所述的气砂敏感因子的构建方法构建的气砂敏感因子，将所述纵横波速度比数据体作为约束条件，进行地质统计学模拟。

10.一种机器可读存储介质，其特征在于，所述机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述权利要求1-7中任一项所述的气砂敏感因子的构建方法和/或上述权利要求8或9所述的致密性砂岩含气性的预测方法。

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