一種基于頻變屬性的儲(chǔ)層滲透率評(píng)估方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于頻變屬性的儲(chǔ)層滲透率評(píng)估方法，應(yīng)用數(shù)值模擬分析了K1屬性對(duì)滲透率變化的響應(yīng)特征,結(jié)果表明該屬性對(duì)于滲透率的變化有著明顯的反映。且在不同頂?shù)撞ㄗ杩共町愊聲?huì)出現(xiàn)不同的響應(yīng)特征。較于流度屬性只考慮優(yōu)勢(shì)低頻，K1屬性將高頻、低頻地震資料結(jié)合使用。在測(cè)井分析和實(shí)例應(yīng)用中，K1屬性能夠和測(cè)井資料吻合并且有效地反映儲(chǔ)層流體的流動(dòng)能力，應(yīng)用數(shù)值模擬分析K1屬性對(duì)滲透率變化的響應(yīng)特征，及大地提高了對(duì)儲(chǔ)層滲透率評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。
【專利說明】
-種基于頻變屬性的儲(chǔ)層滲透率評(píng)估方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及地質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于頻變屬性的儲(chǔ)層滲透率評(píng)估方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)于石油工程師來說，滲透率無疑是一項(xiàng)必須加 W重點(diǎn)關(guān)注的地層參數(shù)。它是確 定一口井是否應(yīng)當(dāng)完井和投產(chǎn)的依據(jù)。同時(shí)，它也是鉆進(jìn)油層保護(hù)、完井射孔方案選擇、最 佳排液位置和生產(chǎn)速率W及=次采油措施的制定的基礎(chǔ)。
[0003] 受現(xiàn)有地震勘探技術(shù)的影響，難W從地震資料中直接反演滲透率。目前流度屬性 已經(jīng)被證實(shí)能夠間接反映儲(chǔ)層滲透率，但是受儲(chǔ)層厚度和優(yōu)勢(shì)頻率的不確定性影響，用其 評(píng)價(jià)儲(chǔ)層滲透率存在不確定性和多解性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種基于頻變屬性的儲(chǔ)層 滲透率評(píng)估方法，應(yīng)用數(shù)值模擬分析Kl屬性對(duì)滲透率變化的響應(yīng)特征，及大地提高了對(duì)儲(chǔ) 層滲透率評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用如下方案：
[0006] -種基于頻變屬性的儲(chǔ)層滲透率評(píng)估方法，針對(duì)不同地區(qū)的地質(zhì)情況，選擇適當(dāng) 的巖石物理模型進(jìn)行數(shù)值模擬，分析該地區(qū)Kl屬性對(duì)滲透率的響應(yīng)特征;計(jì)算疊后地震資 料的時(shí)頻譜;從時(shí)頻信號(hào)中計(jì)算出Kl屬性;結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的滲透 率分布。
[0007] 進(jìn)一步，具體步驟如下：
[000引（1化1屬性的提取
[0009] Ki屬性是地震頻譜中高頻信號(hào)與低頻信號(hào)的比值：
[0010]
(1)
[0011] 式中S( CO )為地震頻譜，《1、COm和《2是地震信號(hào)的低頻頻率、峰值頻率和高頻頻 率.
[0012] 為了將時(shí)域的信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)頻信號(hào)，利用反權(quán)積短時(shí)傅里葉變換提取地震資料的 時(shí)頻信耳.信耳X(U)的偏時(shí)儲(chǔ)方.葉巧格巧女為：
[0013]
v8 )
[0014] 其中h(u-t)是窗函數(shù)，常用的是高斯窗，其中*是共輛轉(zhuǎn)置；
[0015] 短時(shí)傅立葉變換譜定義為：
[0016
(9)
[0017]對(duì)于一個(gè)信號(hào)x(t),它的Wi即er-Ville分布定義為：
[001 引
（10)
[0019] Wi即er-Vi I Ie分布有交叉項(xiàng)，它是由Wi即er-Vi I Ie分布非線性引起的；
[0020] 廣義S變換的表達(dá)式為：
[0021]
(11)
[0022] 廣義S變換通過引入兩個(gè)參數(shù)A和P，改造了 S變換的高斯窗函數(shù)，靈活地調(diào)節(jié)高斯 窗函數(shù)隨頻率尺度f(wàn)的變化趨勢(shì)；
[0023] 信號(hào)x(t)的短時(shí)傅立葉變換譜寫成W下二維權(quán)積的形式：
[0024]
C12)
[0025] 其中WVDx和WVDh分別為信號(hào)x(t)和窗函數(shù)h(u)的Wi即er-Ville分布，短時(shí)傅立葉 變換譜的交叉項(xiàng)在大部分情況為0;
[00%]將地震信號(hào)帶入上式中，得到了時(shí)頻地震信號(hào)，然后將時(shí)頻信號(hào)帶入公式（1)中， 求得Kl屬性。
[0027] (2)儲(chǔ)層滲透率評(píng)價(jià)
[0028] 通過數(shù)值模擬的結(jié)果了解該儲(chǔ)層的Kl屬性總體趨勢(shì)，滲透率隨Kl屬性趨勢(shì)變化而 變化。
[0029] 本發(fā)明基于雙重孔隙介質(zhì)模型，應(yīng)用數(shù)值模擬分析了 Kl屬性對(duì)滲透率變化的響應(yīng) 特征，結(jié)果表明該屬性對(duì)于滲透率的變化有著明顯的反映。且在不同頂?shù)撞ㄗ杩共町愊聲?huì) 出現(xiàn)不同的響應(yīng)特征。較于流度屬性只考慮優(yōu)勢(shì)低頻，Kl屬性將高頻、低頻地震資料結(jié)合使 用。在測(cè)井分析和實(shí)例應(yīng)用中，Kl屬性能夠和測(cè)井資料吻合并且有效地反映儲(chǔ)層流體的流 動(dòng)能力，應(yīng)用數(shù)值模擬分析Kl屬性對(duì)滲透率變化的響應(yīng)特征，及大地提高了對(duì)儲(chǔ)層滲透率 評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0030] 圖1 Kl屬性隨滲透率的變化曲線；
[0031 ]圖2海上某區(qū)過井A地震剖面；
[0032] 圖3過井A的地震合成記錄與層位標(biāo)定；
[0033] 圖4井A巖屯、實(shí)驗(yàn)孔隙度與滲透率關(guān)系；
[0034] 圖5過井A的Kl屬性剖面；
[0035] 圖6頂層下延15ms的Kl屬性切片；
[0036] 圖7頂層下延15ms的流度屬性切片。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清 楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0038] 本發(fā)明提出了一套利用Kl屬性的儲(chǔ)層滲透率評(píng)價(jià)方法，該屬性從高頻地震信號(hào)和 低頻地震信號(hào)中提取出的。該方法的步驟為:首先針對(duì)不同地區(qū)的地質(zhì)情況，選擇適當(dāng)?shù)膸r 石物理模型進(jìn)行數(shù)值模擬，分析該地區(qū)Kl屬性對(duì)滲透率的響應(yīng)特征;計(jì)算疊后地震資料的 時(shí)頻譜;從時(shí)頻信號(hào)中計(jì)算出Kl屬性;結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的滲透率分 布，W下是實(shí)現(xiàn)過程：
[0039] 步驟一:首先針對(duì)不同地區(qū)的地質(zhì)情況，選擇適當(dāng)?shù)膸r石物理模型進(jìn)行數(shù)值模擬， 分析該地區(qū)Kl屬性對(duì)滲透率的響應(yīng)特征；
[0040] 步驟二:計(jì)算疊后地震資料的時(shí)頻譜；
[0041] 步驟從時(shí)頻信號(hào)中計(jì)算出Kl屬性；
[0042] 步驟四：結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的滲透率分布。
[0043] W下是實(shí)現(xiàn)過程：
[0044] 1數(shù)值模擬
[0045] Ki屬化縣她震麻逆由高麻倍寫占低頻信號(hào)的比值；
[0046]
(I)
[0047] 式中S( CO )為地震頻譜，…、Wm和《2是地震信號(hào)的低頻頻率、峰值頻率和高頻頻 率。地震波在含流體的雙孔介質(zhì)中傳播時(shí)，其主要的衰減是因?yàn)榈卣鸩?qū)動(dòng)流體的移動(dòng)。不 同頻率的地震波在滲透率的影響下會(huì)出現(xiàn)不同的衰減，高頻時(shí)地震波穿過雙孔介質(zhì)時(shí)，流 體來不及反映，所W高頻時(shí)地震波在雙孔介質(zhì)中傳播的衰減會(huì)比低頻時(shí)地震波的衰減小許 多。
[0048] 針對(duì)實(shí)際工區(qū)含油氣儲(chǔ)層為碳酸鹽巖，為了分析該儲(chǔ)層滲透率對(duì)Ki屬性的影響， 首先利用Kozlov的粗糖裂縫面的雙重孔隙介質(zhì)模型。根據(jù)儲(chǔ)層與蓋層的阻抗差異，將儲(chǔ)層 分為兩類，模型1是隨滲透率值變大，蓋層與儲(chǔ)層的阻抗值差異變小;模型2是隨滲透率的變 大，蓋層與儲(chǔ)層的阻抗值差異也變大。根據(jù)計(jì)劃，設(shè)計(jì)了兩類模型的巖石骨架參數(shù)W及裂 縫參數(shù)和蓋層與底層的速度與密度。假設(shè)巖石中的裂縫是定向排列的，利用Kozlov運(yùn)用 Hertz的理論表示巖石中的裂縫面通過裂縫面上的凹凸點(diǎn)接觸，并結(jié)合化omsen流體影響因 子推導(dǎo)了由裂縫存在造成的巖石額外柔度表達(dá)式：
[0052]式中Zn和幻分別是由于裂縫的存在造成的法向額外柔量和切向額外柔量。D是流體 因子，B=[(l+v)/(l-v)]W，v為泊松比，e為裂縫的密度，C是裂縫粗糖度，K是干燥巖石的體
[0049] (2a)
[0050] (2b)
[0051 ] (2e) 積模量，P為有效壓力，Kf為流體的體積模量，Ks為巖石基質(zhì)的體積模量，F(xiàn)是Hudson推導(dǎo)的流 體連接孔隙和裂隙的流體影響因子的表達(dá)式：
[0化3]
3)
[0054] 式中b為裂縫的平均開放性，d)為開孔的孔隙度，K為滲透率，O為角頻率，Iif為流 體粘滯系數(shù)。
[0055] 對(duì)于地震波的復(fù)速度計(jì)算式為式(4)，式中Z為干燥巖石的體變?nèi)崃浚?5)為逆品 質(zhì)因子的表達(dá)式。
[0化6] 4)
[C 5)
[005引兩個(gè)模型的物性參數(shù)代入W上公式中，將有效壓力設(shè)置為5Mpa得到了縱波相速度 帶入化Sin所推導(dǎo)的在粘彈性層狀各向同性介質(zhì)傳播的地震波反射系數(shù)計(jì)算方法，其方程 見式(6)，式中T為儲(chǔ)層時(shí)間厚度。V2、P2分別是儲(chǔ)層的速度和密度，P^P3和V3分別是蓋層和底 層的密度和速度。
[0化9]
6d) 6b) 6c)
[0062] 得到反射系數(shù)后，根據(jù)式（7)計(jì)算地震頻譜。式中W(CO)為子波頻譜，其主頻為 30Hz。
[0063] S(? ,t)=R(? ,t)W(?) (7)
[0064] 然后將S( CO，T)帶入式(I)中，計(jì)算出模型I和模型2的Ki屬性。
[0065] 圖1中顯示的是Ki隨滲透率的變化曲線。當(dāng)模型1層厚度為25ms時(shí)，Ki隨滲透率增大 而減??；當(dāng)厚度為55ms和85ms時(shí)，Ki隨滲透率增大而增大。模型2層厚度為25ms時(shí)，Ki隨滲透 率增大而增大；厚度為55ms時(shí)，在滲透率為0 . OOl至0.02mD段Ki隨滲透率增大而增大，在 0.02血至1000 mD時(shí)Ki隨滲透率增大而減小;層厚度為85ms，Ki變化趨勢(shì)與厚度為55ms時(shí)大致 一致。從W上分析可W看出Ki屬性在滲透率大于0.OlmD且層厚度時(shí)間較高時(shí)，總體趨勢(shì)在 模型1中隨滲透率增加而增加，在模型2中隨滲透率增加而減小。
[0066] 2 Kl屬性的提取
[0067] 為了將時(shí)域的信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)頻信號(hào)，利用反權(quán)積短時(shí)傅里葉變換提
[0068] 取地震資料的時(shí)頻信號(hào)，信號(hào)X(U)的短時(shí)傅立葉變換定義為：
[0069]
(8)
[0070] 其中h(u-t)是窗函數(shù)，常用的是高斯窗，其中*是共輛轉(zhuǎn)置。
[0071] 短時(shí)傅立葉變換譜定義為：
[0072]
巧）
[UU/J」 刈-一/廣舊虧XU;，-btfjwi即er-Vliie丹鄰疋乂刃：[0廠
< 10)
[00巧]Wigner-Ville分布有交叉項(xiàng)，它是由Wigner-Ville分布非線性引起的。廣義S變換 的表達(dá)式為：
[00761
川）
[0077] 廣義S變換通過引入兩個(gè)參數(shù)A和P，改造了 S變換的高斯窗函數(shù)，靈活地調(diào)節(jié)高斯 窗函數(shù)隨頻率尺度f(wàn)的變化趨勢(shì)。
[0078] 信號(hào)x(t)的短時(shí)傅立葉變換譜可W寫成W下二維權(quán)積的形式：
[0079]
(12)
[0080] 其中WVDx和WVDh分別為信號(hào)x(t)和窗函數(shù)Ku)的Wigner-Ville分布。短時(shí)傅立葉 變換譜的交叉項(xiàng)在大部分情況為0。
[0081 ] (5-15)式也可寫成：
[0082] Sx=Wx**Wh (13)
[0083] 其中Sx是信號(hào)X(U)的短時(shí)傅立葉變換譜，Wh是信號(hào)X(U)的Wigner-Ville分布，Wh是 窗函數(shù)h (U)的Wi gner-Vi 11 e分布，**代表二維權(quán)積。
[0084] 我們希望反權(quán)積結(jié)果有與Wigner-Ville分布Wx相近的時(shí)頻分辨率，但是由于短 時(shí)傅立葉變換譜而減少了交叉項(xiàng)。
[0085] 如果知道窗函數(shù)Mu)，就可W知道Wigner-Ville分布Wh。從短時(shí)傅立葉變換譜獲 取是一個(gè)反權(quán)積問題。將地震信號(hào)帶入上式中，得到了時(shí)頻地震信號(hào)，然后將時(shí)頻信號(hào)帶 入公式(1)中，求得Kl屬性。
[00化]3儲(chǔ)層滲透率評(píng)價(jià)
[0087] W實(shí)際的海上=維地震資料為例，圖2為海上某區(qū)過井A地震剖面，綠色實(shí)線是目 的層，井A在碳酸鹽巖儲(chǔ)層中鉆遇工業(yè)流油，圖2中綠色箭頭所指示段含85米的油層，亮藍(lán)色 的測(cè)井曲線為深側(cè)向電阻率，可W看出高滲高孔的含油氣段的電阻率會(huì)明顯升高，滲透率 可達(dá)到700mD，孔隙度達(dá)到31%。圖3為過井A的地震合成記錄與層位標(biāo)定，第一條測(cè)井曲線 是聲波阻抗，第二條測(cè)井曲線為深側(cè)向電阻率。從圖4(孔隙度與滲透率的交匯圖）中可W看 出，該儲(chǔ)層的孔滲關(guān)系復(fù)雜，雖然總體呈現(xiàn)孔隙度升高滲透率也升高的趨勢(shì)，但是同一孔隙 度下的滲透率值也是多變的。
[0088] 因?yàn)閮?chǔ)層是碳酸鹽巖，蓋層是碎屑巖，所W該儲(chǔ)層符合文中模型1的情況，即隨滲 透率的變大，蓋層與儲(chǔ)層的波阻抗差異減小，通過數(shù)值模擬的結(jié)果可W 了解該儲(chǔ)層的Ki屬 性總體趨勢(shì)應(yīng)該隨滲透率的增大而增大。
[0089] 利用反權(quán)積傅里葉變換計(jì)算出了該地震資料的時(shí)頻譜，拾取了優(yōu)勢(shì)頻段后帶入公 式1中計(jì)算出Ki屬性。圖5為過井A的Ki屬性剖面圖，圖中的暖色區(qū)域和測(cè)井資料中高滲高孔 的含油層相吻合。圖6是Ki屬性在頂層下延15ms的切片(灰色標(biāo)注是無地震數(shù)據(jù)區(qū)域）。切片 中的兩個(gè)虛線區(qū)域的鉆井在碳酸鹽巖目的層都鉆遇工業(yè)流油。黑色虛線是井A所在區(qū)域，該 井的日產(chǎn)油量可達(dá)783.1方;深藍(lán)色虛線是井B所在區(qū)域，該井油層厚度達(dá)62米厚，滲透率 達(dá)到700mD，孔隙度達(dá)到28%，日產(chǎn)油量為94.9方。通過測(cè)井資料可W 了解兩個(gè)井區(qū)的碳酸 鹽巖儲(chǔ)層流體活動(dòng)能力強(qiáng)，滲透率大?？蒞看出在黑色虛線和藍(lán)色虛線內(nèi)是Ki屬性都和Ki屬 性與測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)吻合，展示出高滲透率優(yōu)質(zhì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層的分布。而在圖7的流度屬性切片中 藍(lán)色虛線區(qū)域內(nèi)沒有展示出井B區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層較強(qiáng)的流動(dòng)能力
[0090] 根據(jù)上述技術(shù)流程可W看出數(shù)值模擬的結(jié)果中顯示出Kl屬性能反映滲透率的變 化，Kl屬性在模型1中總體隨滲透率的變大而變大，在模型2中總體隨滲透率的變大而變小。 因?yàn)镵l屬性同時(shí)利用了高、低頻的地震信號(hào)，較流度屬性更有優(yōu)勢(shì)，更能反映儲(chǔ)層滲透率的 分布。
[0091] 最后應(yīng)說明的是：W上實(shí)施例僅用W說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制;盡管 參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可 W對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換； 而運(yùn)些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和 范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于頻變屬性的儲(chǔ)層滲透率評(píng)估方法，其特征在于:針對(duì)不同地區(qū)的地質(zhì)情況， 選擇適當(dāng)?shù)膸r石物理模型進(jìn)行數(shù)值模擬，分析該地區(qū)K1屬性對(duì)滲透率的響應(yīng)特征;計(jì)算疊 后地震資料的時(shí)頻譜;從時(shí)頻信號(hào)中計(jì)算出K1屬性;結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)評(píng)價(jià)儲(chǔ) 層的滲透率分布。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于頻變屬性的儲(chǔ)層滲透率評(píng)估方法，其特征在于，具體步驟 如下： (1) K1屬性的提取 Ki屬性是地震頻譜中高頻信號(hào)與低頻信號(hào)的比值：(1) 式中s( ω )為地震頻譜，ωι、0^和(02是地震信號(hào)的低頻頻率、峰值頻率和高頻頻率； 為了將時(shí)域的信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)頻信號(hào)，利用反褶積短時(shí)傅里葉變換提取地震資料的時(shí)頻 信號(hào)，信號(hào)x(u)的短時(shí)傅立葉變換定義為：v8 ) 其中h(u-t)是窗函數(shù)，常用的是高斯窗，其中*是共輒轉(zhuǎn)置； 短時(shí)傅立葉變換譜定義為：(9) 對(duì)于一個(gè)信號(hào)x(t)，它的Wigner-Ville分布定義為：(10) Wigner-Ville分布有交叉項(xiàng)，它是由Wigner-Ville分布非線性引起的； 廣義S變換的表達(dá)式為：(11) 廣義S變換通過引入兩個(gè)參數(shù)λ和p，改造了 S變換的高斯 窗函數(shù)，靈活地調(diào)節(jié)高斯窗函數(shù)隨頻率尺度f(wàn)的變化趨勢(shì)； 信號(hào)x(t)的短時(shí)傅立葉變換譜寫成以下二維褶積的形式：(12) 其中WVDX和WVDh分別為信號(hào)x(t)和窗函數(shù)h(u)的Wigner-Ville分布，短時(shí)傅立葉變換 譜的交叉項(xiàng)在大部分情況為0; 將地震信號(hào)帶入上式中，得到了時(shí)頻地震信號(hào)，然后將時(shí)頻信號(hào)帶入公式（1)中，求得 K1屬性。 (2) 儲(chǔ)層滲透率評(píng)價(jià) 通過數(shù)值模擬的結(jié)果了解該儲(chǔ)層的K1屬性總體趨勢(shì)，滲透率隨K1屬性趨勢(shì)變化而變 化。
【文檔編號(hào)】G01V1/30GK105954801SQ201610412546
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月12日
【發(fā)明人】李天 , 文曉濤, 李世凱, 張瑞, 李文秀, 曹其壯
【申請(qǐng)人】成都理工大學(xué)