基于纵、横波测井资料的三种孔隙类型定量反演方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于纵、横波测井资料的三种孔隙类型定量反演方法。该方法是，将井壁上的复杂的孔隙形状假设为球形孔隙，针形孔隙，硬币状的裂缝孔隙三种，利用测井纵波速度、横波速度，孔隙度，综合使用微分等效介质岩石物理模型和盖斯漫流体替代方程反算地层中球形孔隙、针形孔隙，硬币状的裂缝孔隙三种孔隙类型之间的体积比，并得出这三种孔隙类型的孔隙度。该方法所求结果与井壁成像测井资料及岩心资料吻合性较高。因为孔洞是良好的储集空间，而裂缝虽然不能储集大量油气，却是良好的渗流通道，因此，通过对孔隙类型的计算，可以对储层的储油条件及渗流条件进行评价。
【专利说明】基于纵、横波测井资料的三种孔隙类型定量反演方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及岩石物理及测井评价【技术领域】，尤其涉及一种基于纵、横波测井资料的三种孔隙类型定量反演方法。
【背景技术】
[0002]孔隙形状会明显地影响着在储层中传播的地震波的速度，关于这点已得到许多理论和实验研究结果的证实(如ToksS/.等，1976 ;Yan等，2002 ;Sun等，2004)。搞清楚储层的孔隙结构形状将是非常重要的，这即是孔隙形状的定量反演问题。这个问题的研究尤其对储集空间复杂的储层更为重要，例如我国西部塔里木盆地的以溶蚀孔、洞、缝等各种各样的孔隙类型共存的奥陶系碳酸盐岩储层。面对如此复杂的这类储层，如果能够从井上定量地刻画出每个储层段所发育的各种孔隙类型及其百分比，那将会为储层的评价和描述提供一个全新的参考信息，由于测井信息是硬数据，所以如果能找到一个合理的方法能较准确地定量确定出井点位置的各种孔隙结构类型，这将使我们更好地理解和刻画井眼附近的地震波的传播特征，同时储集空间类型的反演结果也为地震尺度下的缝洞雕刻研究提供一个参考信息。如果能精细刻画出储层的孔隙类型及其所占比例，将会对地区的储层描述给出更加完善的孔隙空间参数。对于这个问题，Anselmetti和Eberli (1999)在讨论碳酸盐岩速度控制因素时提出了一种利用速度偏离(即利用实测速度与利用Wyllie平均时间公式预测的速度的差值)为正时即代表对应储层为以铸模孔为主导孔隙的识别孔隙类型的思想，但这只是定性的，并不能定量地算出铸模孔所占的总孔隙的比例。Kumar和Han (2005)提出了一种在孔隙度和纵波速度已知情况下利用DEM和Gassmann方程估算孔隙表面比的方法，但是横波速度则没有考虑进去；Xu等(2009)将原始的砂泥岩的Xu-White模型推广到碳酸盐岩储层中，并利用该模型根据建立的孔隙度与纵波速度的交汇反演出了“类裂缝”孔隙和刚性孔隙所占的百分比。然后，Sain等(2008)提出了一种将该拓展的Xu-White模型反演的地震孔隙(类裂缝孔隙、刚性孔隙)进一步拆分为所谓的岩石物理孔隙(微孔隙、粒间孔隙、粒内孔隙、洞穴、铸模孔、晶间孔和裂缝)的构想，但是这种构想可行性及结果的可靠性尚有待验证。所述Gassmann方程中文译文为盖斯漫方程，DEM中文译文为微分等效介质。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种基于纵、横波测井资料的三种孔隙类型定量反演方法，所求结果与井壁成像测井资料及岩心资料吻合性较高，可作为测井评价的一种新的手段。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明的基于纵、横波测井资料的三种孔隙类型定量反演方法是，将井壁上的复杂的孔隙形状假设为球形孔隙，针形孔隙，硬币状的裂缝孔隙三种，利用测井纵波速度、横波速度，孔隙度，综合使用微分等效介质岩石物理模型和盖斯漫流体替代方程反算地层中球形孔隙、针形孔隙，硬币状的裂缝孔隙三种孔隙类型之间的体积比，并得出这三种孔隙类型的孔隙度。
[0005]包括如下步骤:[0006]步骤1，使用实测的纵、横波速度及密度反算出饱和流体岩石的体积模量和剪切模量；然后，利用盖斯漫方程反算出干岩石的体积模量和剪切模量，将其作为反演孔隙类型的输入数据；根据测井密度数据求取孔隙度；
[0007]步骤2:根据步骤I所求干岩石的体积模量和剪切模量，利用任意孔隙纵横比的微分等效介质岩石物理模型通过不断迭代计算确定出孔隙纵横比；
[0008]步骤3:根据步骤2所计算的孔隙纵横比对孔隙形状进行划分，当孔隙纵横比小于
0.02时，将岩石中的孔隙视为全部为硬币状的裂缝孔隙，当孔隙纵横比大于0.12时，将孔隙视为全部为刚性孔隙，如果孔隙在0.02与0.12之间则将孔隙划分为裂缝形孔隙与刚性孔隙的组合，划分其各自占总孔隙的比例；
[0009]步骤4:在步骤2划分的基础之上，保持硬币状的裂缝孔隙的体积比不变，利用三维孔隙下的微分等效介质岩石物理模型将步骤2中所得的刚性孔隙进行划分，通过迭代计算求算出球形洞和针形孔所占的比例，约束条件为裂缝形孔隙、针形孔、球形洞的体积大于或者等于O,且二者的和为I ;
[0010]步骤5:将步骤3和步骤4中所求得的三种孔隙类型，即球形孔隙，针形孔隙，硬币状的裂缝形孔隙的相对体积分别与总孔隙度相乘得到三种孔隙类型的孔隙度。
[0011]在步骤3中将步骤2中划分出的孔隙划分为硬币状裂缝形孔隙与刚性孔隙的比值，进而在步骤4中在硬币状裂缝孔隙体积比保持不变的情况下，通过三维孔隙的微分等效介质模型，将刚性孔隙划分为球形孔隙和针形孔隙，通过两次迭代计算得到球形孔隙，针形孔隙，硬币状裂缝形孔隙的体积比。
[0012]步骤5中，通过将步骤3和步骤4中所求得的三种孔隙类型体积比，即球形孔隙，针形孔隙，硬币状裂缝形孔隙的体积比分别与总孔隙度Φ相乘，得到三种孔隙类型各自的孔隙度，球形孔隙度，针形孔隙度，硬币状裂缝形孔隙度。
[0013]本发明的基于纵、横波测井资料的三种孔隙类型定量反演方法与现有技术相比具有以下有益效果。
[0014]1、本技术方案由于采用了将井壁上的复杂的孔隙形状假设为球形孔隙，针形孔隙，硬币状的裂缝孔隙三种，利用测井纵波速度、横波速度，孔隙度，综合使用微分等效介质岩石物理模型和盖斯漫流体替代方程反算地层中球形孔隙、针形孔隙，硬币状的裂缝孔隙三种孔隙类型之间的体积比，并得出这三种孔隙类型的孔隙度的技术手段，所求结果与井壁成像测井资料及岩心资料吻合性较高。
[0015]2、经过与有成像测井资料和岩心的资料进行对比并确定所计算结果的稳定性，进而可以将该方法应用到没有成像测井资料和岩心资料的井中，得到井壁上的孔隙类型，因为孔洞是良好的储集空间，而裂缝虽然不能储集大量油气，却是良好的渗流通道，因此，通过对孔隙类型的计算，可以对储层的储油条件及渗流条件进行评价。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述。
[0017]图1是基于纵、横波测井资料的三种孔隙类型定量反演方法流程图。
[0018]图2是基于纵、横波测井资料的三种孔隙类型定量反演方法两次划分结果变化过程图。[0019]图3为基于纵、横波测井资料的三种孔隙类型定量反演结果与成像测井资料的对比图。
[0020]图4为基于纵、横波测井资料的三种孔隙类型定量反演结果与成像测井资料的对比图。
[0021]图5为基于纵、横波测井资料的三种孔隙类型定量反演结果与成像测井资料的对比图。
[0022]图6为反演结果准确性统计结果不意图。
【具体实施方式】
[0023]图1是基于纵、横波测井资料的三种孔隙类型定量反演方法流程图。图中输入数据为测井纵波速度、测井横波速度，测井密度，经任意孔隙纵横比下的微分等效介质模型计算结果的第一次划分，以及三维孔隙类型的微分等效介质模型的第二次划分，得到裂缝形孔隙，球形孔隙和针形孔隙的体积比，进而得到裂缝形孔隙，球形孔隙，针形孔隙度。
[0024]图2是基于纵、横波测井资料的三种孔隙类型定量反演方法两次划分结果变化过程图。其中DEN，DTS, AC分别指测井密度，横波速度，纵波速度；Crack，Hole, Cave, Needel分别指硬币状裂缝孔隙，刚性孔隙，球形孔隙，针形孔隙的体积比；P0r_H0le，Por_Crack, Por_cave, Por_Needle分别指硬币状裂缝孔隙，刚性孔隙，球形孔隙，针形孔隙的孔隙度。
[0025]图3为基于纵、横波测井资料的三种孔隙类型定量反演结果与成像测井资料的对比图。图中，在成像测井上比较明显的可以将C和E判定为洞，A、B、F中成像测井显示比较复杂，但有孔洞发育，在B中有一条高角度缝，这些与计算结果基本是吻合的；只在D中成像似无反应，但此处的常规测井曲线表现为:密度降低，声波时差无变化，即有低密度，高速度的特征，我们的理论前提是在其它条件相同的情况下，对速度有影响的因素主要有两个，即孔隙度和骨架类型，对于低密度而高速度的情况则认为刚性岩石骨架对速度的贡献量补偿了孔隙度对速度的衰减量，这应该是属于原始数据有问题导致计算结果与成像测井不符；
[0026]图4为基于纵、横波测井资料的三种孔隙类型定量反演结果与成像测井资料的对比图。图中，A处发育有一个明显的洞和一些小孔，其上部及下部有裂缝发育，B处发育有一个大洞，计算结果与成像测井比较符合。在图中的第七列，将孔隙度与孔隙类型的计算结果进行乘积显示，这样可以明确的看到，各孔隙类型在整体岩石的孔隙空间内占的体积比例，这也是对第五列孔隙剖分结果进行显示方式的补充修正，即在第五列看起来全部是孔洞或者裂缝，实际上表现的是该孔隙类型在孔隙度中占的比重，当孔隙度很小或者孔隙度为O时，实际上这里是没有孔隙空间的，也就是第七列所反映的。
[0027]图5为基于纵、横波测井资料的三种孔隙类型定量反演结果与成像测井资料的对比图。图中A，B层段为针孔和洞共同发育，而C中比较杂乱，D中发育有一条直劈缝(垂直发育，水平状分布的层状物体为泥岩夹层)，这些在我们的计算结果上是得到较准确的反应的；
[0028]图6为反演结果准确性统计结果示意图。统计了塔里木中古某井区三口井反演结果与成像测井资料对比结果，选取有成像测井资料和岩心资料的井段进行统计，结果显示，符合率分别为65%，82.3%, 75.6%，不符合率为13.2%, 4.3%，3.3%，需要说明的是，不确定的含义为不能通过成像测井资料或者岩心确定该层位的孔隙类型。[0029]本实施方式的基于纵、横波测井资料的三种孔隙类型定量反演方法是，将井壁上的复杂的孔隙形状假设为球形孔隙，针形孔隙，硬币状的裂缝孔隙三种，利用测井纵波速度、横波速度，孔隙度，综合使用微分等效介质岩石物理模型，即微分等效介质岩石物理模型，和盖斯漫流体替代方程反算地层中球形孔隙、针形孔隙，硬币状的裂缝孔隙三种孔隙类型之间的体积比，并自然地得出这三种孔隙类型的孔隙度。
[0030]具体包括如下步骤:
[0031]步骤1，使用实测的纵、横波速度及密度反算出饱和流体岩石的体积模量和剪切模量；然后，利用盖斯漫方程反算出干岩石的体积模量和剪切模量，将其作为反演孔隙类型的输入数据；根据测井密度数据求取孔隙度Φ;;所述根据实测的纵、横波速度和密度反算出饱和流体岩石的体积模量和剪切模量的公式为公式(I)与公式(2)，
[0032]
【权利要求】
1.一种基于纵、横波测井资料的三种孔隙类型定量反演方法，其特征在于:将井壁上的复杂的孔隙形状假设为球形孔隙，针形孔隙，硬币状的裂缝孔隙三种，利用测井纵波速度、横波速度，孔隙度，综合使用微分等效介质岩石物理模型和盖斯漫流体替代方程反算地层中球形孔隙、针形孔隙，硬币状的裂缝孔隙三种孔隙类型之间的体积比，并得出这三种孔隙类型的孔隙度。
2.根据权利要求1所述的基于纵、横波测井资料的三种孔隙类型定量反演方法，其特征在于:包括如下步骤: 步骤1，使用实测的纵、横波速度及密度反算出饱和流体岩石的体积模量和剪切模量；然后，利用盖斯漫方程反算出干岩石的体积模量和剪切模量，将其作为反演孔隙类型的输入数据；根据测井密度数据求取孔隙度； 步骤2:根据步骤I所求干岩石的体积模量和剪切模量，利用任意孔隙纵横比的微分等效介质岩石物理模型通过不断迭代计算确定出孔隙纵横比； 步骤3:根据步骤2所计算的孔隙纵横比对孔隙形状进行划分，当孔隙纵横比小于0.02时，将岩石中的孔隙视为全部为硬币状的裂缝孔隙，当孔隙纵横比大于0.12时，将孔隙视为全部为刚性孔隙，如果孔隙在0.02与0.12之间则将孔隙划分为裂缝形孔隙与刚性孔隙的组合，划分其各自占总孔隙的比例； 步骤4:在步骤2划分的基础之上，保持硬币状的裂缝孔隙的体积比不变，利用三维孔隙下的微分等效介质岩石物理模型将步骤2中所得的刚性孔隙进行划分，通过迭代计算求算出球形洞和针形孔所占的比例，约束条件为裂缝形孔隙、针形孔、球形洞的体积大于或者等于O,且二者的和为I ; 步骤5:将步骤3和步骤4中所求得的三种孔隙类型，即球形孔隙，针形孔隙，硬币状的裂缝形孔隙的相对体积分别与总孔隙度相乘得到三种孔隙类型的孔隙度。
3.根据权利要求2所述的基于纵、横波测井资料的三种孔隙类型定量反演方法，其特征在于:在步骤3中将步骤2中划分出的孔隙划分为硬币状裂缝形孔隙与刚性孔隙的比值，进而在步骤4中在硬币状裂缝孔隙体积比保持不变的情况下，通过三维孔隙的微分等效介质模型，将刚性孔隙划分为球形孔隙和针形孔隙，通过两次迭代计算得到球形孔隙，针形孔隙，硬币状裂缝形孔隙的体积比。
4.根据权利要求2所述的基于纵、横波测井资料的三种孔隙类型定量反演方法，其特征在于:步骤5中，通过将步骤3和步骤4中所求得的三种孔隙类型体积比，即球形孔隙，针形孔隙，硬币状裂缝形孔隙的体积比分别与总孔隙度Φ相乘，得到三种孔隙类型各自的孔隙度，球形孔隙度，针形孔隙度，硬币状裂缝形孔隙度。
【文档编号】G01V1/28GK103984009SQ201410151520
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年4月16日 优先权日:2014年4月16日
【发明者】刘致水, 孙赞东, 田军, 张丽娟 申请人:孙赞东