粘弹性流体因子直接反演方法与流程

该发明属于油气勘探地震资料处理领域,具体是一种粘弹性流体因子直接反演方法。

现有技术：

地震勘探关注的最终目标是地下岩石中的流体，通过不同类型流体对地震波响应的差异来对流体进行区分。实际上，许多介质参数都与流体有密切的联系，如纵波速度、密度、纵波阻抗等，但是这些参数对流体响应的敏感程度不同。常用的流体因子反演方法是利用叠前地震资料直接反演这些弹性流体因子。现阶段油气预测的难点是如何从粘弹性介质理论出发，从叠前地震资料中直接反演粘弹性流体因子，提高对流体识别的精度和可靠性。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种从叠前地震资料中直接反演粘弹性流体因子，提高对流体识别的精度和可靠性的粘弹性流体因子直接反演方法。

本发明的技术方案是：以地下介质的粘弹性性质为理论基础，从理论上推导用粘弹性地震纵波反射近似表达式，建立地震纵波反射系数与粘弹性流体因子、剪切模量和密度等参数的理论关系，利用弹性波阻抗反演方法，通过叠前不同角度道集资料的联合，直接反演粘弹性流体因子。

本发明粘弹性流体因子直接反演方法进一步包括:

(1)粘弹性流体因子纵波反射系数方程建立：

弹性介质的用流体因子表示的反射系数方程

其中，

θ表示角度，为弹性介质中纵波反射系数；f,μ,ρ分别表示弹性介质的流体因子，剪切模量和密度；Δf,Δμ,Δρ分别表示弹性介质的流体因子，剪切模量和密度的差值；表示弹性介质中干岩石的纵横波速度比的平方；表示弹性介质中水饱和岩石的纵横波速度比的平方；V_p,V_s表示表示弹性介质中的纵波速度 和横波速度。

代入粘弹性流体因子表达式

f_ela＝f_ane-Δf_Q (2)

其中，f_ela表示弹性介质的流体因子，f_ane表示粘弹性介质的流体因子， 表示弹性介质与粘弹性介质间流体因子的差值，ω为介质频率，ω_r为参考频率，Q_P为纵波品质因子。

经过一定的数学推导，得到用粘弹性流体因子表示的纵波反射系数方程

其中

R_pp表示纵波反射系数；表示粘弹性介质中水饱和岩石的纵横波速度比的平方；β,α表示粘弹性介质中的复纵波速度和复横波速度；f_ane分别表示粘弹性介质的流体因子；Δf_ane分别表示粘弹性介质的流体因子的差值。

假设干岩石纵横波速度比不受衰减影响。将水饱和岩石的纵横波速度比代入反射系数表达式，得

忽略反射系数中的虚部项，则上式可以进一步简化为

该表达式即建立了地震纵波反射系数与粘弹性流体因子、剪切模量和密度等三个参数之间的理论关系。基于该表达式，即可利用叠前地震资料直接反演粘弹性流体因子。

(2)粘弹性波阻抗方程建立：

按照弹性波阻抗公式，粘弹性波阻抗QEI进一步表达为含粘弹性流体因子的粘弹性阻抗

其中，

(3)粘弹性波阻抗反演：

叠前地震粘弹性流体因子直接反演方法是以弹性阻抗反演方法为基本框架，对多个角度数据体进行反演。一般而言，QEI反演同样需要测井资料和地质模型作为约束，减少反演的不确定性。QEI反演的流程可以简单概括为以下几个部分：角度部分叠加道集提取，粘弹性弹性阻抗曲线计算，角度子波提取，粘弹性弹性阻抗体反演。

从叠前地震资料中得到至少三个不同角度的粘弹性弹性阻抗体，即：QEI(θ₁)、 QEI(θ₂)、QEI(θ₃)，利用这三个粘弹性弹性阻抗体便可提取粘弹性流体因子、剪切模量和密度。由于方程(6)的非线性，若直接计算，势必带来不少麻烦，因此将模型进行线性变换。将方程两边取对数，可以得到如下模型：

ln(QEI)＝a(θ)ln(f_ane)+b(θ)ln(μ)+c(θ)ln(ρ) (7)

为了得到ln(f_ane)、ln(μ)和ln(ρ)，需要三个不同角度的粘弹性阻抗体。将三个角度值分别代入理论模型表达式(7)可以得到如下的方程组：

方程(8)写成矩阵的形式为：

对于方程(9)的求解，由于角度已知，只需要知道三个相互独立的粘弹性阻抗数据体，用常规的求解方法便可以求得。

发明效果

本发明粘弹性流体因子直接反演方法，填补了现有技术的空白，经实践证明，可以大幅提高储层流体识别的精度和成功率。

附图说明

图1弹性流体因子剖面；

图2粘弹性流体因子剖面。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明组进一步说明。

一种利用叠前地震资料直接反演粘弹性流体因子的粘弹性流体因子直接反演方法。具体包括：

(1)粘弹性流体因子纵波反射系数方程建立：

弹性介质的用流体因子表示的反射系数方程

其中，

θ表示角度，为弹性介质中纵波反射系数；f,μ,ρ分别表示弹性介质的流体因子，剪切模量和密度；Δf,Δμ,Δρ分别表示弹性介质的流体因子，剪切模量和密度的差值；表示弹性介质中干岩石的纵横波速度比的平方；表示弹性介质中水饱和岩石的纵横波速度比的平方；V_p,V_s表示表示弹性介质中的纵波速度和横波速度。

代入粘弹性流体因子表达式

f_ela＝f_ane-Δf_Q (2)

其中，f_ela表示弹性介质的流体因子，f_ane表示粘弹性介质的流体因子， 表示弹性介质与粘弹性介质间流体因子的差值，ω为介质频率，ω_r为参考频率，Q_P为纵波品质因子。

经过一定的数学推导，得到用粘弹性流体因子表示的纵波反射系数方程

其中

R_pp表示纵波反射系数；表示粘弹性介质中水饱和岩石的纵横波速度比 的平方；β,α表示粘弹性介质中的复纵波速度和复横波速度；f_ane分别表示粘弹性介质的流体因子；Δf_ane分别表示粘弹性介质的流体因子的差值。

假设干岩石纵横波速度比不受衰减影响。将水饱和岩石的纵横波速度比代入反射系数表达式，得

忽略反射系数中的虚部项，则上式可以进一步简化为

该表达式即建立了地震纵波反射系数与粘弹性流体因子、剪切模量和密度等三个参数之间的理论关系。基于该表达式，即可利用叠前地震资料直接反演粘弹性流体因子。

(2)粘弹性波阻抗方程建立：

按照弹性波阻抗公式，粘弹性波阻抗QEI进一步表达为含粘弹性流体因子的粘弹性阻抗

其中，

(3)粘弹性波阻抗反演：

叠前地震粘弹性流体因子直接反演方法是以弹性阻抗反演方法为基本框架，对多个角度数据体进行反演。一般而言，QEI反演同样需要测井资料和地质模型作为约束，减少反演的不确定性。QEI反演的流程可以简单概括为以下几个部分：角度部分叠加道集提取，粘弹性弹性阻抗曲线计算，角度子波提取，粘弹性弹性阻抗体反演。

从叠前地震资料中得到至少三个不同角度的粘弹性弹性阻抗体，即：QEI(θ₁)、QEI(θ₂)、QEI(θ₃)，利用这三个粘弹性弹性阻抗体便可提取粘弹性流体因子、剪切模量和密度。由于方程(6)的非线性，若直接计算，势必带来不少麻烦，因此将模型进行线性变换。将方程两边取对数，可以得到如下模型：

ln(QEI)＝a(θ)ln(f_ane)+b(θ)ln(μ)+c(θ)ln(ρ) (7)

为了得到ln(f_ane)、ln(μ)和ln(ρ)，需要三个不同角度的粘弹性阻抗体。将三个角度值分别代入理论模型表达式(7)可以得到如下的方程组：

方程(8)写成矩阵的形式为：

对于方程(9)的求解，由于角度已知，只需要知道三个相互独立的粘弹性阻抗数据体，用常规的求解方法便可以求得。

利用本方法对埕岛地区馆陶组地层进行测试。图1和图2是过埕北255井的剖面反演得到的弹性参数流体因子和粘弹性流体因子剖面，可以看出，在图中所示油水同层位置粘弹性流体因子比弹性流体因子吻合效果更好。