基于縱、橫波測井資料的三種孔隙類型定量反演方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于縱、橫波測井資料的三種孔隙類型定量反演方法。該方法是，將井壁上的復(fù)雜的孔隙形狀假設(shè)為球形孔隙，針形孔隙，硬幣狀的裂縫孔隙三種，利用測井縱波速度、橫波速度，孔隙度，綜合使用微分等效介質(zhì)巖石物理模型和蓋斯漫流體替代方程反算地層中球形孔隙、針形孔隙，硬幣狀的裂縫孔隙三種孔隙類型之間的體積比，并得出這三種孔隙類型的孔隙度。該方法所求結(jié)果與井壁成像測井資料及巖心資料吻合性較高。因為孔洞是良好的儲集空間，而裂縫雖然不能儲集大量油氣，卻是良好的滲流通道，因此，通過對孔隙類型的計算，可以對儲層的儲油條件及滲流條件進(jìn)行評價。
【專利說明】基于縱、橫波測井資料的三種孔隙類型定量反演方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖石物理及測井評價【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于縱、橫波測井資料的三種孔隙類型定量反演方法。
【背景技術(shù)】
[0002]孔隙形狀會明顯地影響著在儲層中傳播的地震波的速度，關(guān)于這點已得到許多理論和實驗研究結(jié)果的證實(如ToksS/.等，1976 ;Yan等，2002 ;Sun等，2004)。搞清楚儲層的孔隙結(jié)構(gòu)形狀將是非常重要的，這即是孔隙形狀的定量反演問題。這個問題的研究尤其對儲集空間復(fù)雜的儲層更為重要，例如我國西部塔里木盆地的以溶蝕孔、洞、縫等各種各樣的孔隙類型共存的奧陶系碳酸鹽巖儲層。面對如此復(fù)雜的這類儲層，如果能夠從井上定量地刻畫出每個儲層段所發(fā)育的各種孔隙類型及其百分比，那將會為儲層的評價和描述提供一個全新的參考信息，由于測井信息是硬數(shù)據(jù)，所以如果能找到一個合理的方法能較準(zhǔn)確地定量確定出井點位置的各種孔隙結(jié)構(gòu)類型，這將使我們更好地理解和刻畫井眼附近的地震波的傳播特征，同時儲集空間類型的反演結(jié)果也為地震尺度下的縫洞雕刻研究提供一個參考信息。如果能精細(xì)刻畫出儲層的孔隙類型及其所占比例，將會對地區(qū)的儲層描述給出更加完善的孔隙空間參數(shù)。對于這個問題，Anselmetti和Eberli (1999)在討論碳酸鹽巖速度控制因素時提出了一種利用速度偏離(即利用實測速度與利用Wyllie平均時間公式預(yù)測的速度的差值)為正時即代表對應(yīng)儲層為以鑄?？诪橹鲗?dǎo)孔隙的識別孔隙類型的思想，但這只是定性的，并不能定量地算出鑄?？姿嫉目偪紫兜谋壤?。Kumar和Han (2005)提出了一種在孔隙度和縱波速度已知情況下利用DEM和Gassmann方程估算孔隙表面比的方法，但是橫波速度則沒有考慮進(jìn)去；Xu等(2009)將原始的砂泥巖的Xu-White模型推廣到碳酸鹽巖儲層中，并利用該模型根據(jù)建立的孔隙度與縱波速度的交匯反演出了“類裂縫”孔隙和剛性孔隙所占的百分比。然后，Sain等(2008)提出了一種將該拓展的Xu-White模型反演的地震孔隙(類裂縫孔隙、剛性孔隙)進(jìn)一步拆分為所謂的巖石物理孔隙(微孔隙、粒間孔隙、粒內(nèi)孔隙、洞穴、鑄模孔、晶間孔和裂縫)的構(gòu)想，但是這種構(gòu)想可行性及結(jié)果的可靠性尚有待驗證。所述Gassmann方程中文譯文為蓋斯漫方程，DEM中文譯文為微分等效介質(zhì)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于縱、橫波測井資料的三種孔隙類型定量反演方法，所求結(jié)果與井壁成像測井資料及巖心資料吻合性較高，可作為測井評價的一種新的手段。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的基于縱、橫波測井資料的三種孔隙類型定量反演方法是，將井壁上的復(fù)雜的孔隙形狀假設(shè)為球形孔隙，針形孔隙，硬幣狀的裂縫孔隙三種，利用測井縱波速度、橫波速度，孔隙度，綜合使用微分等效介質(zhì)巖石物理模型和蓋斯漫流體替代方程反算地層中球形孔隙、針形孔隙，硬幣狀的裂縫孔隙三種孔隙類型之間的體積比，并得出這三種孔隙類型的孔隙度。
[0005]包括如下步驟:[0006]步驟1，使用實測的縱、橫波速度及密度反算出飽和流體巖石的體積模量和剪切模量；然后，利用蓋斯漫方程反算出干巖石的體積模量和剪切模量，將其作為反演孔隙類型的輸入數(shù)據(jù)；根據(jù)測井密度數(shù)據(jù)求取孔隙度；
[0007]步驟2:根據(jù)步驟I所求干巖石的體積模量和剪切模量，利用任意孔隙縱橫比的微分等效介質(zhì)巖石物理模型通過不斷迭代計算確定出孔隙縱橫比；
[0008]步驟3:根據(jù)步驟2所計算的孔隙縱橫比對孔隙形狀進(jìn)行劃分，當(dāng)孔隙縱橫比小于
0.02時，將巖石中的孔隙視為全部為硬幣狀的裂縫孔隙，當(dāng)孔隙縱橫比大于0.12時，將孔隙視為全部為剛性孔隙，如果孔隙在0.02與0.12之間則將孔隙劃分為裂縫形孔隙與剛性孔隙的組合，劃分其各自占總孔隙的比例；
[0009]步驟4:在步驟2劃分的基礎(chǔ)之上，保持硬幣狀的裂縫孔隙的體積比不變，利用三維孔隙下的微分等效介質(zhì)巖石物理模型將步驟2中所得的剛性孔隙進(jìn)行劃分，通過迭代計算求算出球形洞和針形孔所占的比例，約束條件為裂縫形孔隙、針形孔、球形洞的體積大于或者等于O,且二者的和為I ;
[0010]步驟5:將步驟3和步驟4中所求得的三種孔隙類型，即球形孔隙，針形孔隙，硬幣狀的裂縫形孔隙的相對體積分別與總孔隙度相乘得到三種孔隙類型的孔隙度。
[0011]在步驟3中將步驟2中劃分出的孔隙劃分為硬幣狀裂縫形孔隙與剛性孔隙的比值，進(jìn)而在步驟4中在硬幣狀裂縫孔隙體積比保持不變的情況下，通過三維孔隙的微分等效介質(zhì)模型，將剛性孔隙劃分為球形孔隙和針形孔隙，通過兩次迭代計算得到球形孔隙，針形孔隙，硬幣狀裂縫形孔隙的體積比。
[0012]步驟5中，通過將步驟3和步驟4中所求得的三種孔隙類型體積比，即球形孔隙，針形孔隙，硬幣狀裂縫形孔隙的體積比分別與總孔隙度Φ相乘，得到三種孔隙類型各自的孔隙度，球形孔隙度，針形孔隙度，硬幣狀裂縫形孔隙度。
[0013]本發(fā)明的基于縱、橫波測井資料的三種孔隙類型定量反演方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果。
[0014]1、本技術(shù)方案由于采用了將井壁上的復(fù)雜的孔隙形狀假設(shè)為球形孔隙，針形孔隙，硬幣狀的裂縫孔隙三種，利用測井縱波速度、橫波速度，孔隙度，綜合使用微分等效介質(zhì)巖石物理模型和蓋斯漫流體替代方程反算地層中球形孔隙、針形孔隙，硬幣狀的裂縫孔隙三種孔隙類型之間的體積比，并得出這三種孔隙類型的孔隙度的技術(shù)手段，所求結(jié)果與井壁成像測井資料及巖心資料吻合性較高。
[0015]2、經(jīng)過與有成像測井資料和巖心的資料進(jìn)行對比并確定所計算結(jié)果的穩(wěn)定性，進(jìn)而可以將該方法應(yīng)用到?jīng)]有成像測井資料和巖心資料的井中，得到井壁上的孔隙類型，因為孔洞是良好的儲集空間，而裂縫雖然不能儲集大量油氣，卻是良好的滲流通道，因此，通過對孔隙類型的計算，可以對儲層的儲油條件及滲流條件進(jìn)行評價。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0017]圖1是基于縱、橫波測井資料的三種孔隙類型定量反演方法流程圖。
[0018]圖2是基于縱、橫波測井資料的三種孔隙類型定量反演方法兩次劃分結(jié)果變化過程圖。[0019]圖3為基于縱、橫波測井資料的三種孔隙類型定量反演結(jié)果與成像測井資料的對比圖。
[0020]圖4為基于縱、橫波測井資料的三種孔隙類型定量反演結(jié)果與成像測井資料的對比圖。
[0021]圖5為基于縱、橫波測井資料的三種孔隙類型定量反演結(jié)果與成像測井資料的對比圖。
[0022]圖6為反演結(jié)果準(zhǔn)確性統(tǒng)計結(jié)果不意圖。
【具體實施方式】
[0023]圖1是基于縱、橫波測井資料的三種孔隙類型定量反演方法流程圖。圖中輸入數(shù)據(jù)為測井縱波速度、測井橫波速度，測井密度，經(jīng)任意孔隙縱橫比下的微分等效介質(zhì)模型計算結(jié)果的第一次劃分，以及三維孔隙類型的微分等效介質(zhì)模型的第二次劃分，得到裂縫形孔隙，球形孔隙和針形孔隙的體積比，進(jìn)而得到裂縫形孔隙，球形孔隙，針形孔隙度。
[0024]圖2是基于縱、橫波測井資料的三種孔隙類型定量反演方法兩次劃分結(jié)果變化過程圖。其中DEN，DTS, AC分別指測井密度，橫波速度，縱波速度；Crack，Hole, Cave, Needel分別指硬幣狀裂縫孔隙，剛性孔隙，球形孔隙，針形孔隙的體積比；P0r_H0le，Por_Crack, Por_cave, Por_Needle分別指硬幣狀裂縫孔隙，剛性孔隙，球形孔隙，針形孔隙的孔隙度。
[0025]圖3為基于縱、橫波測井資料的三種孔隙類型定量反演結(jié)果與成像測井資料的對比圖。圖中，在成像測井上比較明顯的可以將C和E判定為洞，A、B、F中成像測井顯示比較復(fù)雜，但有孔洞發(fā)育，在B中有一條高角度縫，這些與計算結(jié)果基本是吻合的；只在D中成像似無反應(yīng)，但此處的常規(guī)測井曲線表現(xiàn)為:密度降低，聲波時差無變化，即有低密度，高速度的特征，我們的理論前提是在其它條件相同的情況下，對速度有影響的因素主要有兩個，即孔隙度和骨架類型，對于低密度而高速度的情況則認(rèn)為剛性巖石骨架對速度的貢獻(xiàn)量補償了孔隙度對速度的衰減量，這應(yīng)該是屬于原始數(shù)據(jù)有問題導(dǎo)致計算結(jié)果與成像測井不符；
[0026]圖4為基于縱、橫波測井資料的三種孔隙類型定量反演結(jié)果與成像測井資料的對比圖。圖中，A處發(fā)育有一個明顯的洞和一些小孔，其上部及下部有裂縫發(fā)育，B處發(fā)育有一個大洞，計算結(jié)果與成像測井比較符合。在圖中的第七列，將孔隙度與孔隙類型的計算結(jié)果進(jìn)行乘積顯示，這樣可以明確的看到，各孔隙類型在整體巖石的孔隙空間內(nèi)占的體積比例，這也是對第五列孔隙剖分結(jié)果進(jìn)行顯示方式的補充修正，即在第五列看起來全部是孔洞或者裂縫，實際上表現(xiàn)的是該孔隙類型在孔隙度中占的比重，當(dāng)孔隙度很小或者孔隙度為O時，實際上這里是沒有孔隙空間的，也就是第七列所反映的。
[0027]圖5為基于縱、橫波測井資料的三種孔隙類型定量反演結(jié)果與成像測井資料的對比圖。圖中A，B層段為針孔和洞共同發(fā)育，而C中比較雜亂，D中發(fā)育有一條直劈縫(垂直發(fā)育，水平狀分布的層狀物體為泥巖夾層)，這些在我們的計算結(jié)果上是得到較準(zhǔn)確的反應(yīng)的；
[0028]圖6為反演結(jié)果準(zhǔn)確性統(tǒng)計結(jié)果示意圖。統(tǒng)計了塔里木中古某井區(qū)三口井反演結(jié)果與成像測井資料對比結(jié)果，選取有成像測井資料和巖心資料的井段進(jìn)行統(tǒng)計，結(jié)果顯示，符合率分別為65%，82.3%, 75.6%，不符合率為13.2%, 4.3%，3.3%，需要說明的是，不確定的含義為不能通過成像測井資料或者巖心確定該層位的孔隙類型。[0029]本實施方式的基于縱、橫波測井資料的三種孔隙類型定量反演方法是，將井壁上的復(fù)雜的孔隙形狀假設(shè)為球形孔隙，針形孔隙，硬幣狀的裂縫孔隙三種，利用測井縱波速度、橫波速度，孔隙度，綜合使用微分等效介質(zhì)巖石物理模型，即微分等效介質(zhì)巖石物理模型，和蓋斯漫流體替代方程反算地層中球形孔隙、針形孔隙，硬幣狀的裂縫孔隙三種孔隙類型之間的體積比，并自然地得出這三種孔隙類型的孔隙度。
[0030]具體包括如下步驟:
[0031]步驟1，使用實測的縱、橫波速度及密度反算出飽和流體巖石的體積模量和剪切模量；然后，利用蓋斯漫方程反算出干巖石的體積模量和剪切模量，將其作為反演孔隙類型的輸入數(shù)據(jù)；根據(jù)測井密度數(shù)據(jù)求取孔隙度Φ;;所述根據(jù)實測的縱、橫波速度和密度反算出飽和流體巖石的體積模量和剪切模量的公式為公式(I)與公式(2)，
[0032]
【權(quán)利要求】
1.一種基于縱、橫波測井資料的三種孔隙類型定量反演方法，其特征在于:將井壁上的復(fù)雜的孔隙形狀假設(shè)為球形孔隙，針形孔隙，硬幣狀的裂縫孔隙三種，利用測井縱波速度、橫波速度，孔隙度，綜合使用微分等效介質(zhì)巖石物理模型和蓋斯漫流體替代方程反算地層中球形孔隙、針形孔隙，硬幣狀的裂縫孔隙三種孔隙類型之間的體積比，并得出這三種孔隙類型的孔隙度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于縱、橫波測井資料的三種孔隙類型定量反演方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟1，使用實測的縱、橫波速度及密度反算出飽和流體巖石的體積模量和剪切模量；然后，利用蓋斯漫方程反算出干巖石的體積模量和剪切模量，將其作為反演孔隙類型的輸入數(shù)據(jù)；根據(jù)測井密度數(shù)據(jù)求取孔隙度； 步驟2:根據(jù)步驟I所求干巖石的體積模量和剪切模量，利用任意孔隙縱橫比的微分等效介質(zhì)巖石物理模型通過不斷迭代計算確定出孔隙縱橫比； 步驟3:根據(jù)步驟2所計算的孔隙縱橫比對孔隙形狀進(jìn)行劃分，當(dāng)孔隙縱橫比小于0.02時，將巖石中的孔隙視為全部為硬幣狀的裂縫孔隙，當(dāng)孔隙縱橫比大于0.12時，將孔隙視為全部為剛性孔隙，如果孔隙在0.02與0.12之間則將孔隙劃分為裂縫形孔隙與剛性孔隙的組合，劃分其各自占總孔隙的比例； 步驟4:在步驟2劃分的基礎(chǔ)之上，保持硬幣狀的裂縫孔隙的體積比不變，利用三維孔隙下的微分等效介質(zhì)巖石物理模型將步驟2中所得的剛性孔隙進(jìn)行劃分，通過迭代計算求算出球形洞和針形孔所占的比例，約束條件為裂縫形孔隙、針形孔、球形洞的體積大于或者等于O,且二者的和為I ; 步驟5:將步驟3和步驟4中所求得的三種孔隙類型，即球形孔隙，針形孔隙，硬幣狀的裂縫形孔隙的相對體積分別與總孔隙度相乘得到三種孔隙類型的孔隙度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于縱、橫波測井資料的三種孔隙類型定量反演方法，其特征在于:在步驟3中將步驟2中劃分出的孔隙劃分為硬幣狀裂縫形孔隙與剛性孔隙的比值，進(jìn)而在步驟4中在硬幣狀裂縫孔隙體積比保持不變的情況下，通過三維孔隙的微分等效介質(zhì)模型，將剛性孔隙劃分為球形孔隙和針形孔隙，通過兩次迭代計算得到球形孔隙，針形孔隙，硬幣狀裂縫形孔隙的體積比。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于縱、橫波測井資料的三種孔隙類型定量反演方法，其特征在于:步驟5中，通過將步驟3和步驟4中所求得的三種孔隙類型體積比，即球形孔隙，針形孔隙，硬幣狀裂縫形孔隙的體積比分別與總孔隙度Φ相乘，得到三種孔隙類型各自的孔隙度，球形孔隙度，針形孔隙度，硬幣狀裂縫形孔隙度。
【文檔編號】G01V1/28GK103984009SQ201410151520
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月16日
【發(fā)明者】劉致水, 孫贊東, 田軍, 張麗娟 申請人:孫贊東