專利名稱：與孔隙結(jié)構(gòu)相關(guān)的全頻帶速度預(yù)測模型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種考慮了孔隙結(jié)構(gòu)(孔隙幾何尺寸)影響的可以預(yù)測出任意有效測量頻率范圍(O-IO7Hz)內(nèi)的縱橫波速度的巖石物理模型，屬于巖石物理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在地震巖石物理學(xué)的研究和應(yīng)用對象中，地震資料頻段一般在10 IO2Hz,聲波測井的頻率為IO3 IO4Hz,而實(shí)驗(yàn)室超聲測量頻率則高達(dá)IO5 l(fHz。實(shí)驗(yàn)及理論分析表明， 聲波測井或VSP觀測獲得的速度與實(shí)驗(yàn)室超聲測量獲得的速度有顯著的差異，頻散和衰減的影響使得數(shù)據(jù)之間的比較變得復(fù)雜化，但是它們也揭示了巖石所包含孔隙空間和孔隙流體的許多細(xì)節(jié)。在地震巖石物理學(xué)研究中，為了把實(shí)驗(yàn)室測量數(shù)據(jù)正確應(yīng)用到地震和聲測井資料解釋中去，需要進(jìn)行頻散和衰減現(xiàn)象的研究。在地震巖石物理研究中，一個重要的方面就是進(jìn)行速度預(yù)測。Kuster與Toksez (1974)提出了一個利用孔隙表面比(孔隙的短軸與長軸的比值)模擬巖石孔隙幾何尺寸對縱橫波速度影響的巖石物理模型，后經(jīng)ToksOz等(1976)、Berryman (1992,1995)等人的改進(jìn)和發(fā)展使得該模型在速度預(yù)測，尤其是干巖石下的速度預(yù)測中的地位很重要。之所以其主要用于干巖石的速度預(yù)測，是因?yàn)樗且粋€高頻的模型，則在這種情況下各孔隙之間都是孤立的，孔隙內(nèi)流體之間不發(fā)生相對運(yùn)動，因此其就不能充分地考慮到流體對巖石性質(zhì)的影響，Xu和White (1995)、Sun等(2004)、Wang等(2009)分別對這一點(diǎn)做了簡要說明。為了能使該有效考慮孔隙形狀的模型能更好地用于實(shí)際地層的速度預(yù)測，本發(fā)明利用同樣考慮孔隙尺寸影響的ChapmanQ002)裂縫-孔隙微結(jié)構(gòu)速度頻散模型將Kuster-ToksOz預(yù)測的高頻速度校正到地震頻率下，以使其預(yù)測的速度能更好地應(yīng)用于地震儲層預(yù)測。

發(fā)明內(nèi)容
本文通過將Chapman的裂縫-孔隙微結(jié)構(gòu)模型與Kuster-Toksfe模型進(jìn)行結(jié)合，從而可以將Kuster-Toksf5z模型初始預(yù)測的高頻速度推廣到全頻帶范圍內(nèi)，也即得到了一個全頻帶的速度預(yù)測模型。本發(fā)明的技術(shù)方案(計算步驟)步驟1，通過精細(xì)的測井解釋分析，得到速度預(yù)測所需的巖性和基本物性參數(shù)，包括巖石基質(zhì)類型及含量、泥質(zhì)含量、孔隙度、滲透率和飽和度；步驟2，通過Voigt-Reuss-Hill平均公式(1952)得到巖石骨架的體積模量和剪切模量，通過Wood方程(195 得到混合流體的彈性參數(shù)，并根據(jù)各組分的密度及其權(quán)重求算出飽和流體介質(zhì)的總密度；步驟3，通過設(shè)定孔隙縱橫比，利用Kuster-TokAz模型預(yù)測出飽和流體下的巖石的高頻極限彈性模量，包括體積模量和剪切模量；步驟4，通過設(shè)定頻散參數(shù)，利用裂縫-孔隙微結(jié)構(gòu)模型將高頻極限濕巖石的彈性模量校正到測井頻帶(千赫茲)下，進(jìn)而求出相應(yīng)的縱橫波速度；
步驟5，將校正到測井頻帶下的縱橫波速度與實(shí)測的縱橫波速度進(jìn)行對比，判斷是否吻合(允許誤差范圍為士 10%)，如果吻合，執(zhí)行下一步，如果不吻合，返回步驟4和步驟 5，重新選取孔隙縱橫比和頻散參數(shù)，直至吻合(注意，實(shí)際測井中往往只測量縱波，此時只對比縱波即可)；步驟6，然后再利用確定下來的頻散參數(shù)，利用裂縫-孔隙微結(jié)構(gòu)模型再將步驟6 得到的測井頻帶下縱橫波速度校正為地震頻帶(幾十赫茲)下縱橫波速度，以服務(wù)于地震儲層預(yù)測。對上述技術(shù)方案(步驟)說明如下(1)步驟3中所述Kuster-ToksSz模型是包括三種一是Kuster和ToksSz(1974)提
出的二維KuSter-TokS0Z模型，此時所述孔隙縱橫比表征巖石整個孔隙的平均幾何尺寸；二是 Berryman(1995)通過引入四種特殊三維孔隙類型改進(jìn)的三維Kuster-ToksSz模型，此時所述孔隙縱橫比表征巖石中裂縫的平均幾何尺寸；三是利用Berryman(199 提出的微分有效介質(zhì)方法修正的前面的二維或三維的Kuster-Toksk模型。(2)步驟4中所述的頻散參數(shù)包括時間延遲長度(流體黏度和巖石滲透率的綜合反映)、裂縫密度和裂縫縱橫比等，其中裂縫縱橫比的設(shè)定取決于步驟3中所選取的 Kuster-Toksk模型類型，如果用二維的KustCT.T()ks0z模型則其值可以是任意的；如果用三維 Kuster-Tokdz模型，則其值必須與步驟3所述的孔隙縱橫比相同。(3)步驟4中所述的將由Kuster_T。ks5z模型預(yù)測出的飽和流體巖石的高頻極限彈性模量校正到測井頻率及步驟5中將校正后的結(jié)果再校正到地震頻帶的思路對于速度預(yù)測和儲層預(yù)測來說是非常重要的，但不能認(rèn)為該模型只能將高頻模量(或速度)校正到這兩種頻帶，而是可以在巖石物理有效測量頻率范圍(0-107HZ)內(nèi)任意給定所需要校正到的頻率，這也是該模型可以稱之為“全頻帶”(即整個有效測量頻率范圍)速度預(yù)測模型的緣由。(4)步驟4中所述的裂縫-孔隙微結(jié)構(gòu)模型是基于Chapman等Q002)提出的速度頻散模型(即Chapman模型)。通過將裂縫-孔隙微結(jié)構(gòu)模型與Kuster-Tok^z模型相結(jié)合， 使得裂縫密度、裂縫縱橫比、孔隙縱橫比或三維孔隙形狀等與孔隙結(jié)構(gòu)相關(guān)的參數(shù)都考慮了進(jìn)去，因此其模擬出的速度比較充分地考慮了孔隙結(jié)構(gòu)的影響，這也是該模型具有“與孔隙結(jié)構(gòu)相關(guān)”特征的緣由。注意，原始的Chapman模型假設(shè)當(dāng)巖石中飽和新流體時，只是改變流體的體積模量，但飽和巖石的彈性模量仍與原飽和流體時一樣，這就相當(dāng)于只假設(shè)流體對孔隙和裂縫的壓縮性的影響，但其對巖石整體性質(zhì)的影響則被忽略，對此，我們做了修正，將飽和巖石的彈性模量也隨飽和流體類型改變而改變，修正后的理論公式如下
權(quán)利要求
1.與孔隙結(jié)構(gòu)相關(guān)的全頻帶速度預(yù)測模型，其特征在于，包括如下步驟步驟1，通過精細(xì)的測井解釋分析，得到速度預(yù)測所需的巖性和基本物性參數(shù)，包括巖石基質(zhì)性質(zhì)及含量、泥質(zhì)含量、孔隙度、滲透率和飽和度；步驟2，通過Voigt-Reuss-Hill平均公式(195 得到巖石骨架的體積模量和剪切模量，通過Wood方程(195 得到混合流體的彈性參數(shù)，并根據(jù)各組分的密度及其權(quán)重求算出飽和流體介質(zhì)的總密度；步驟3，通過設(shè)定孔隙縱橫比，利用Kuster-Toksk模型預(yù)測出飽和流體下的巖石的高頻極限彈性模量，包括體積模量和剪切模量；步驟4，通過設(shè)定頻散參數(shù)，利用裂縫-孔隙微結(jié)構(gòu)模型將高頻極限濕巖石的彈性模量校正到測井頻帶(千赫茲)下，進(jìn)而求出相應(yīng)的縱橫波速度；步驟5，將校正到測井頻帶下的縱橫波速度與實(shí)測的縱橫波速度進(jìn)行對比，判斷是否吻合(允許誤差范圍為士 10% )，如果吻合，執(zhí)行下一步，如果不吻合，返回步驟4和步驟5，重新選取孔隙縱橫比和頻散參數(shù)，直至吻合(注意，實(shí)際測井中往往只測量縱波，此時可只用實(shí)測縱波速度作為約束)；步驟6，然后再利用確定下來的頻散參數(shù)，利用裂縫-孔隙微結(jié)構(gòu)模型再將步驟6得到的測井頻帶下縱橫波速度校正為地震頻帶(幾十赫茲)下縱橫波速度，以服務(wù)于地震儲層預(yù)測。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的方法，其特征在于，步驟3所述Kuster-ToksSz模型是包括三種 一是Kuster和Toksbz (1974)提出的二維Kuster-ToksSz模型，此時所述孔隙縱橫比表征巖石整個孔隙的平均幾何尺寸；二是Berryman(19卯)通過引入四種特殊三維孔隙類型改進(jìn)的三維Kuster-Tokdz模型，此時所述孔隙縱橫比表征巖石中裂縫的平均幾何尺寸；三是利用 Berryman (1992)提出的微分有效介質(zhì)方法修正的前面的二維或三維的Kuster-Toks^z模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟4所述的頻散參數(shù)包括時間延遲長度(反應(yīng)流體的黏度和滲透率)、裂縫密度和裂縫縱橫比等，其中裂縫縱橫比的設(shè)定取決于步驟3中所選取的Kuster-Tok^z模型類型，如果用二維的Kuster-Tok^z模型則其值則可取比孔隙縱橫比低的任意值；如果用三維Kuster-ToksSz模型，則其值必須與步驟3所述的孔隙縱橫比相同。
4.根據(jù)權(quán)力要求1所述的方法，其特征在于，步驟4所述的將Kuster-Toksik模型預(yù)測出的飽和流體巖石的高頻極限彈性模量校正到測井頻率及步驟5中將校正后的結(jié)果再校正到地震頻帶的思路對于速度預(yù)測和儲層預(yù)測來說是非常重要的，但不能認(rèn)為該模型只能將高頻模量(或速度)校正到這兩種頻帶，而是可以在巖石有效測量頻率范圍(O-IO7Hz)內(nèi)任意給定所需要校正到的頻率，這也是該模型可以稱之為“全頻帶”(即整個有效測量頻率范圍)速度預(yù)測模型的緣由。
5.根據(jù)權(quán)力要求1所述的方法，步驟4所述的裂縫-孔隙微結(jié)構(gòu)模型是基于Chapman 等000 提出的速度頻散模型(即Chapman模型)。通過將裂縫-孔隙微結(jié)構(gòu)模型與 Kuster-TokGz模型相結(jié)合，使得裂縫密度、裂縫縱橫比、孔隙縱橫比或三維孔隙形狀等與孔隙結(jié)構(gòu)相關(guān)的參數(shù)都考慮了進(jìn)去，因此其模擬出的速度就比較充分地考慮了孔隙幾何尺寸的影響，這也是該模型具有“與孔隙結(jié)構(gòu)相關(guān)”特征的緣由。注意，原是的Chapman模型假設(shè)當(dāng)巖石中飽和新流體時，只是改變流體的體積模量，但飽和巖石的彈性模量仍與原飽和流體時一樣，這就相當(dāng)于只假設(shè)流體對孔隙和裂縫的壓縮性的影響，但其對巖石整體性質(zhì)的影響則被忽略，對此，我們做了修正，將飽和巖石的彈性模量也隨飽和流體類型改變而改變，修正后的理論公式如下
全文摘要
與孔隙結(jié)構(gòu)相關(guān)的全頻帶速度預(yù)測模型，該模型是基于高頻的模型和裂縫-孔隙微結(jié)構(gòu)模型提出來的。模型是地震巖石物理領(lǐng)域非常重要的一個速度預(yù)測模型，因?yàn)槠渫ㄟ^改變孔隙表面比的方式較好地考慮了孔隙形狀對聲波和彈性波速度的影響，但是其是一個高頻模型，由于在高低頻之間存在速度頻散的影響，因此其預(yù)測的速度往往不能直接應(yīng)用于低頻帶的研究。裂縫-孔隙微結(jié)構(gòu)模型可以將高頻帶的速度校正到任意頻帶上來，因此我們通過耦合的方式將模型與裂縫-孔隙微結(jié)構(gòu)模型統(tǒng)一起來，從而可以預(yù)測出整個有效測量頻帶(即全頻帶)內(nèi)任意頻率對應(yīng)的縱橫波速度。
文檔編號G01H5/00GK102445709SQ20101050692
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
發(fā)明者孫贊東, 王海洋 申請人:中國石油大學(xué)(北京)