裂缝储层岩石物理建模方法及系统与流程

本发明涉及地球物理
技术领域：
，更具体地，涉及一种裂缝储层岩石物理建模方法及系统。
背景技术：
：裂缝储层进行建模研究主要包括裂缝性储层表征及建模。裂缝表征常用的方法包括岩心分析法、野外露头分析法、测井分析法、地震预测分析法等。此发明主要提出的裂缝储层建模方法是基于测井分析法得到裂缝性表征并通过等效模型进行建模，反演得到的裂缝基本参数是否能最大程度表征裂缝成为该技术的关键。在常规测井曲线方法中，不同测井资料由于各自数据采集原理的差异，反应的裂缝属性不同。邓攀等(2002)结合三孔隙度曲线特征对火山岩储层的构造裂缝进行了识别并计算了裂缝孔隙度大小，在此基础上进行建模，然而该方法的适用性比较差。李琼等(2006)通过神经网络进行裂缝识别；唐洪等(2012)利用常规测井资料，采用曲线元的方法计算存在概率，表征出老区块裂缝的发育特征。这些常规测井资料虽然能够预测并表征裂缝的各项参数，但干扰信息较多同时受限于纵向分辨率，预测和表征的精度相对于成像测井资料较差。成像测井资料一方面能够获得高精度、高分辨率的井壁扫描图像，另一方面在垂向上具有连续性和直观性的优势，成为目前识别裂缝分布和产状最为有效的测井手段。在对裂缝储层岩石物理建模方面，印兴耀(2014)在岩石基质中利用等效介质理论添加含流体裂隙，然后结合hudson理论和各向异性gassmann理论构建岩石物理模型。选择理论模型骨架参数模拟分析不同裂缝参数介质地震波场响应。曾勇坚(2014)对基于致密砂岩裂缝储层的岩石物理建模作了相关分析(曾勇坚,印兴耀,曹丹平.基于致密砂岩裂缝储层的岩石物理建模分析.2014年中国地球科学联合学术年会—专题20:岩石物理与非常规油气勘探开发论文集)，首先是通过利用voigt-reuss-hill平均计算岩石基质的体积模量和剪切模量，采用dem理论计算岩石骨架的相关参数，然后利用thomsen裂缝理论和brown-korringa理论建模。上述裂缝储层岩石物理建模方法都是应用测井解释裂缝参数正演模拟不同裂缝介质的地震响应，但是测井解释的裂缝参数与地震频带反映的裂缝参数是两个不同尺度裂缝参数，存在不相容性，测井尺度解释结果建立的储层裂缝模型地震响应往往与实际地震记录存在残差，裂缝参数和含流体性改变后的地震响应也不能有效指导地震振幅变化预测裂缝参数和含流体性。因此，有必要开发一种裂缝储层岩石物理建模方法及系统。公开于本发明
背景技术：
部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般
背景技术：
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。技术实现要素：本发明提出了一种裂缝储层岩石物理建模方法及系统，采用地震属性约束建立的裂缝储层岩石物理模型，能得到与地震尺度一致裂缝参数，能更好的模拟裂缝储层参数变化的地震响应变化，指导地震属性裂缝预测。根据本发明的一方面，提出了一种裂缝储层岩石物理建模方法。所述方法可以包括：根据测井曲线，对速度曲线与密度曲线进行平滑处理，获取骨架参数c0；根据地层成像测井资料，获得目的层段的裂缝参数，进而建立裂缝参数初始模型；基于所述骨架参数与所述裂缝参数初始模型，获得裂缝介质的有效弹性常数矩阵ceff，进而获得正演的地震数据；设定门槛值，如果所述正演的地震数据与实际的地震数据误差小于或等于所述门槛值，获得最终的裂缝储层岩石物理模型。优选地，还包括：如果所述正演的地震数据与实际的地震数据误差大于所述门槛值，修正裂缝参数初始模型，直至所述正演的地震数据与实际的地震数据误差小于或等于所述门槛值，获得最终的裂缝储层岩石物理模型。优选地，根据平滑处理后的速度曲线与密度曲线，获取所述骨架参数c0。优选地，所述裂缝参数包括：目的层段裂缝纵横比与裂缝密度。优选地，还包括：基于所述最终的裂缝储层岩石物理模型，修改裂缝参数，获得该裂缝参数对应的裂缝储层岩石物理模型；正演分析不同的裂缝储层岩石物理模型的振幅、旅行时与偏振随偏移距变化属性，指导地震属性裂缝预测。优选地，所述有效弹性常数矩阵为：ceff＝c0+c1+c2(4)其中，c1表示骨架参数的一阶更正，c2表示骨架参数的二阶更正。优选地，所述骨架参数的一阶更正为：其中，ε为裂缝密度，为孔隙度，λ与μ为拉梅系数，u1为x方向的位移，u3为z方向的位移。优选地，所述骨架参数的二阶更正为：其中，ε为裂缝密度，为孔隙度，λ与μ为拉梅系数，u1为x方向的位移，u3为z方向的位移。根据本发明的另一方面，提出了一种裂缝储层岩石物理建模系统，可以包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：根据测井曲线，对速度曲线与密度曲线进行平滑处理，获取骨架参数c0；根据地层成像测井资料，获得目的层段的裂缝参数，进而建立裂缝参数初始模型；基于所述骨架参数与所述裂缝参数初始模型，获得裂缝介质的有效弹性常数矩阵ceff，进而获得正演的地震数据；设定门槛值，如果所述正演的地震数据与实际的地震数据误差小于或等于所述门槛值，获得最终的裂缝储层岩石物理模型。优选地，还包括：如果所述正演的地震数据与实际的地震数据误差大于所述门槛值，修正裂缝参数初始模型，直至所述正演的地震数据与实际的地震数据误差小于或等于所述门槛值，获得最终的裂缝储层岩石物理模型。本发明的有益效果：通过迭代修正裂缝参数初始模型，最终得到与井旁地震道误差最小对应的储层裂缝参数，建立地震频带尺度的裂缝储层岩石物理模型；再修改裂缝参数和裂缝中含流体性，正演模拟不同裂缝参数时，地震振幅属性的变化特征，指导地震资料裂缝解释。本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。附图说明通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。图1示出了根据本发明的裂缝储层岩石物理建模方法的步骤的流程图。图2a、图2b和图2c分别示出了根据本发明的一个实施例的测井资料包括纵波速度、横波速度、密度的示意图。图3a、图3b和图3c分别示出了根据本发明的一个实施例的裂缝的倾向、走向、倾角统计的示意图。图4a、图4b和图4c分别示出了根据本发明的一个实施例的成像测井得到的裂缝半径的示意图。图5示出了根据本发明的一个实施例的裂缝储层岩石物理模型的示意图。图6a、图6b、图6c分别示出了根据本发明的一个实施例的反射率法正演得到的方位角为0°的垂直分量、径向分量与切向分量的示意图；图6d、图6e、图6f分别示出了根据本发明的一个实施例的反射率法正演得到的方位角为30°的垂直分量、径向分量与切向分量的示意图；图6g、图6h、图6i分别示出了根据本发明的一个实施例的反射率法正演得到的方位角为60°的垂直分量、径向分量与切向分量的示意图；图6j、图6k、图6m分别示出了根据本发明的一个实施例的反射率法正演得到的方位角为90°的垂直分量、径向分量与切向分量的示意图。图7a和图7b分别示出了根据本发明的一个实施例的归一化的正演数据和实际数据的示意图。图8a、图8b、图8c、图8d、图8e和图8f示出了根据本发明的一个实施例的第一次迭代至第六次迭代的归一化正演数据和实际数据的残差的示意图。图9a和图9b分别示出了根据本发明的一个实施例的裂缝层饱含水时的顶层与底层的pp波椭圆拟合的示意图。图10a和图10b分别示出了根据本发明的一个实施例的裂缝层饱含水时的顶层与底层的ps波椭圆拟合的示意图。图11a和图11b分别示出了根据本发明的一个实施例的裂缝层不含流体时的顶层与底层的pp波椭圆拟合的示意图。图12a和图12b分别示出了根据本发明的一个实施例的裂缝层不含流体时的顶层与底层的ps波椭圆拟合的示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。针对测井和地震裂缝尺度不相容问题，本发明提出一种裂缝储层岩石物理建模方法。本发明应用测井数据建立裂缝参数初始模型，并通过正演地震波场与实际地震记录误差优化裂缝参数，最终建立地震频带尺度的裂缝储层岩石物理模型，并进一步正演分析储层裂缝参数和含流体性变化的地震波场响应变化，指导地震资料预测裂缝。图1示出了根据本发明的裂缝储层岩石物理建模方法的步骤的流程图。在该实施例中，根据本发明的裂缝储层岩石物理建模方法可以包括：步骤101，根据测井曲线，对速度曲线与密度曲线进行平滑处理，获取骨架参数c0；在一个示例中，根据平滑处理后的速度曲线与密度曲线，获取骨架参数c0。具体地，测井资料与相关地质信息可以反映地下复杂岩性的地质参数，设有一组经过环境影响校正的实际测井值向量a为公式(1)：a＝(a1,a2,a3,…,am)t(1)其中，a1,a2,a3,…,am分别表示不同深度的测井值，m表示不同深度的点的数量，且有一组待求的未知储层参数及矿物相对体积向量x为公式(2)x＝(x1,x2,x3,…,xm)t(2)其中，x1,x2,x3,…,xm分别表示不同深度的点的矿物的体积含量。则根据所采用的测井解释模型，各测井响应方程均可表示为公式(3)：a1＝fi(x,z),(i＝1,2,…,m)(3)其中，z为一组区域性解释参数向量，不同的测井响应方程有不同的解释参数。这样，根据测井资料可以得到地层厚度及背景介质的弹性性质建立的裂缝模型，进而对速度曲线与密度曲线进行平滑处理，获取骨架参数c0。步骤102，根据地层成像测井资料，获得目的层段的裂缝参数，进而建立裂缝参数初始模型；在一个示例中，裂缝参数包括：目的层段裂缝纵横比与裂缝密度。步骤103，基于骨架参数与裂缝参数初始模型，获得裂缝介质的有效弹性常数矩阵ceff，进而获得正演的地震数据；在一个示例中，有效弹性常数矩阵为：ceff＝c0+c1+c2(4)其中，c1表示骨架参数的一阶更正，c2表示骨架参数的二阶更正。在一个示例中，骨架参数的一阶更正为：其中，ε为裂缝密度，为孔隙度，σ为纵横比，λ与μ为拉梅系数，u1为x方向的位移，u3为z方向的位移。在一个示例中，骨架参数的二阶更正为：其中，ε为裂缝密度，为孔隙度，λ与μ为拉梅系数，q为辅助变量，u1为x方向的位移，u3为z方向的位移。步骤104，设定门槛值，如果正演的地震数据与实际的地震数据误差小于或等于门槛值，获得最终的裂缝储层岩石物理模型。在一个示例中，还包括：如果正演的地震数据与实际的地震数据误差大于门槛值，修正裂缝参数初始模型，直至正演的地震数据与实际的地震数据误差小于门槛值，获得最终的裂缝储层岩石物理模型。在一个示例中，还包括：基于最终的裂缝储层岩石物理模型，修改裂缝参数和裂缝中含流体性，获得该裂缝参数对应的裂缝储层岩石物理模型；正演分析不同的裂缝储层岩石物理模型的振幅、旅行时与偏振随偏移距变化属性，指导地震资料裂缝解释。具体地，hudson模型是基于对含有薄硬币形状的椭球裂缝或包含物的弹性固体中的平均波长的散射理论分析得到的，在已知岩石的成分和孔隙空间，hudson模型可用来估算其等效弹性模量和衰减。hudson模型具有如下假设：连续性假设；长波近似，即ka<1(k为波数，a为裂隙的特征尺度)；在地震波长范围内裂纹位置分布均匀；裂纹稀疏且不连通，裂纹总体积占岩石总体积的比例很少；裂纹是具有小的纵横比的扁球体，即近似为薄币形。裂隙半径和裂隙间距必须远小于波长。由于裂隙彼此之间是隔离的，流体不能相互流动，因此hudson模型模拟的是非常高频情况下的饱和岩石属性，即获取有效弹性常数矩阵为公式(4)。对于一个缝隙垂直方向沿3轴方向的单一的裂缝组，裂缝介质显示横向各向同性，且骨架参数的一阶更正为公式(5)，骨架参数的二阶更正为公式(6)。设定门槛值，如果正演的地震数据与实际的地震数据误差小于或等于门槛值，获得最终的裂缝储层岩石物理模型；如果正演的地震数据与实际的地震数据误差大于门槛值，修正裂缝参数初始模型，进而重复上述步骤，直至正演的地震数据与实际的地震数据误差小于或等于门槛值。基于最终的裂缝储层岩石物理模型，修改裂缝参数和裂缝中含流体性，获得该裂缝参数对应的裂缝储层岩石物理模型；正演分析不同的裂缝储层岩石物理模型的振幅、旅行时与偏振随偏移距变化属性，指导地震资料裂缝解释。本方法采用地震属性约束建立的裂缝储层岩石物理模型，能得到与地震尺度一致裂缝参数，能更好的模拟裂缝储层参数变化的地震响应变化，指导地震属性裂缝预测。应用示例为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。图2a、图2b和图2c分别示出了根据本发明的一个实施例的测井资料包括纵波速度、横波速度、密度的示意图。测井资料与相关地质信息可以反映地下复杂岩性的地质参数，设有一组经过环境影响校正的实际测井值向量a为公式(1)，且有一组待求的未知储层参数及矿物相对体积向量x为公式(2)。则根据所采用的测井解释模型，各测井响应方程均可表示为公式(3)。这样，根据测井资料可以得到地层厚度及背景介质的弹性性质建立的裂缝模型，如图2a-图2c所示，由图可知，岩性以岩屑石英砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、页岩为主，裂缝孔隙度相对较高，裂缝有效性较好。进而对速度曲线与密度曲线进行平滑处理，获取骨架参数c0，其中，模型的参数如表1所示。表1层位密度(g/cm3)纵波速度(km/s)横波速度(km/s)厚度(m)盖层2.64.72.51000储层2.75.522.9300半空间2.863.15∞图3a、图3b和图3c分别示出了根据本发明的一个实施例的裂缝的倾向、走向、倾角统计的示意图。图4a、图4b和图4c分别示出了根据本发明的一个实施例的成像测井得到的裂缝半径的示意图，其中，图4a的裂缝半径为1.5m，图4b和图4c的裂缝半径均为2m。图5示出了根据本发明的一个实施例的裂缝储层岩石物理模型的示意图。图6a、图6b、图6c分别示出了根据本发明的一个实施例的反射率法正演得到的方位角为0°的垂直分量、径向分量与切向分量的示意图；图6d、图6e、图6f分别示出了根据本发明的一个实施例的反射率法正演得到的方位角为30°的垂直分量、径向分量与切向分量的示意图；图6g、图6h、图6i分别示出了根据本发明的一个实施例的反射率法正演得到的方位角为60°的垂直分量、径向分量与切向分量的示意图；图6j、图6k、图6m分别示出了根据本发明的一个实施例的反射率法正演得到的方位角为90°的垂直分量、径向分量与切向分量的示意图。根据地层成像测井资料，获得目的层段的裂缝参数，进而建立裂缝参数初始模型，其中，裂缝参数包括：目的层段裂缝的条数、纵横比与裂缝密度，如图图3a-图3c、图4a-图4c所示，分析裂缝的倾角发现，高导缝在70-90度的占到了接近50％，单90度的就达到了20％，所以可以设定裂缝为垂直裂缝，从方位角和倾向也能看出，裂缝主要以垂直裂缝为主。初始的裂缝参数以及得到的弹性矩阵如表2所示。表2hudson模型是基于对含有薄硬币形状的椭球裂缝或包含物的弹性固体中的平均波长的散射理论分析得到的，在已知岩石的成分和孔隙空间，hudson模型可用来估算其等效弹性模量和衰减。hudson模型具有如下假设：连续性假设；长波近似，即ka<1(k为波数，a为裂隙的特征尺度)；在地震波长范围内裂纹位置分布均匀；裂纹稀疏且不连通，裂纹总体积占岩石总体积的比例很少；裂纹是具有小的纵横比的扁球体，即近似为薄币形。裂隙半径和裂隙间距必须远小于波长。由于裂隙彼此之间是隔离的，流体不能相互流动，因此hudson模型模拟的是非常高频情况下的饱和岩石属性，即获取有效弹性常数矩阵为：对于一个缝隙垂直方向沿3轴方向的单一的裂缝组，裂缝介质显示横向各向同性，且骨架参数的一阶更正为公式(5)，骨架参数的二阶更正为公式(6)。图7a和图7b分别示出了根据本发明的一个实施例的归一化的正演数据和实际数据的示意图。设定门槛值，如果正演的地震数据与实际的地震数据误差小于或等于门槛值，获得最终的裂缝储层岩石物理模型，如图7a所示；如果正演的地震数据与实际的地震数据误差大于门槛值，修正裂缝参数初始模型，进而重复上述步骤，直至正演的地震数据与实际的地震数据误差小于或等于门槛值。基于最终的裂缝储层岩石物理模型，修改裂缝参数和裂缝中含流体性，获得该裂缝参数对应的裂缝储层岩石物理模型；正演分析不同的裂缝储层岩石物理模型的振幅、旅行时与偏振随偏移距变化属性，指导地震资料裂缝解释。图8a、图8b、图8c、图8d、图8e和图8f分别示出了根据本发明的一个实施例的第一次迭代至第六次迭代的归一化正演数据和实际数据的残差的示意图，图8a-图8f的残差逐渐减小，说明迭代修正的裂缝模型正演结果与实际地震记录越吻合，即裂缝模型越接近真实裂缝。图9a和图9b分别示出了根据本发明的一个实施例的裂缝层饱含水时的顶层与底层的pp波椭圆拟合的示意图。图10a和图10b分别示出了根据本发明的一个实施例的裂缝层饱含水时的顶层与底层的ps波椭圆拟合的示意图。图11a和图11b分别示出了根据本发明的一个实施例的裂缝层不含流体时的顶层与底层的pp波椭圆拟合的示意图。图12a和图12b分别示出了根据本发明的一个实施例的裂缝层不含流体时的顶层与底层的ps波椭圆拟合的示意图。图9a-图12b分别是修改裂缝饱和流体特征后，正演的含裂缝层顶底的pp和ps波响应的椭圆特征。椭圆特征的变化结果对利用实际地震资料的振幅属性预测裂缝参数就有指导意义。综上所述，本发明采用地震属性约束建立的裂缝储层岩石物理模型，能得到与地震尺度一致裂缝参数，能更好的模拟裂缝储层参数变化的地震响应变化，指导地震属性裂缝预测。本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。根据本发明的实施例，提供了一种裂缝储层岩石物理建模系统，可以包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：根据测井曲线，对速度曲线与密度曲线进行平滑处理，获取骨架参数c0；根据地层成像测井资料，获得目的层段的裂缝参数，进而建立裂缝参数初始模型；基于骨架参数与裂缝参数初始模型，获得裂缝介质的有效弹性常数矩阵ceff，进而获得正演的地震数据；设定门槛值，如果正演的地震数据与实际的地震数据误差小于或等于门槛值，获得最终的裂缝储层岩石物理模型。在一个示例中，还包括：如果正演的地震数据与实际的地震数据误差大于门槛值，修正裂缝参数初始模型，直至正演的地震数据与实际的地震数据误差小于或等于门槛值，获得最终的裂缝储层岩石物理模型。本发明采用地震属性约束建立的裂缝储层岩石物理模型，能得到与地震尺度一致裂缝参数，能更好的模拟裂缝储层参数变化的地震响应变化，指导地震属性裂缝预测。本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本
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的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。当前第1页12