专利名称：与孔隙结构相关的全频带速度预测模型的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种考虑了孔隙结构(孔隙几何尺寸)影响的可以预测出任意有效测量频率范围(O-IO7Hz)内的纵横波速度的岩石物理模型，属于岩石物理技术领域。
背景技术：
在地震岩石物理学的研究和应用对象中，地震资料频段一般在10 IO2Hz,声波测井的频率为IO3 IO4Hz,而实验室超声测量频率则高达IO5 l(fHz。实验及理论分析表明， 声波测井或VSP观测获得的速度与实验室超声测量获得的速度有显著的差异，频散和衰减的影响使得数据之间的比较变得复杂化，但是它们也揭示了岩石所包含孔隙空间和孔隙流体的许多细节。在地震岩石物理学研究中，为了把实验室测量数据正确应用到地震和声测井资料解释中去，需要进行频散和衰减现象的研究。在地震岩石物理研究中，一个重要的方面就是进行速度预测。Kuster与Toksez (1974)提出了一个利用孔隙表面比(孔隙的短轴与长轴的比值)模拟岩石孔隙几何尺寸对纵横波速度影响的岩石物理模型，后经ToksOz等(1976)、Berryman (1992,1995)等人的改进和发展使得该模型在速度预测，尤其是干岩石下的速度预测中的地位很重要。之所以其主要用于干岩石的速度预测，是因为它是一个高频的模型，则在这种情况下各孔隙之间都是孤立的，孔隙内流体之间不发生相对运动，因此其就不能充分地考虑到流体对岩石性质的影响，Xu和White (1995)、Sun等(2004)、Wang等(2009)分别对这一点做了简要说明。为了能使该有效考虑孔隙形状的模型能更好地用于实际地层的速度预测，本发明利用同样考虑孔隙尺寸影响的ChapmanQ002)裂缝-孔隙微结构速度频散模型将Kuster-ToksOz预测的高频速度校正到地震频率下，以使其预测的速度能更好地应用于地震储层预测。
发明内容
本文通过将Chapman的裂缝-孔隙微结构模型与Kuster-Toksfe模型进行结合，从而可以将Kuster-Toksf5z模型初始预测的高频速度推广到全频带范围内，也即得到了一个全频带的速度预测模型。本发明的技术方案(计算步骤)步骤1，通过精细的测井解释分析，得到速度预测所需的岩性和基本物性参数，包括岩石基质类型及含量、泥质含量、孔隙度、渗透率和饱和度；步骤2，通过Voigt-Reuss-Hill平均公式(1952)得到岩石骨架的体积模量和剪切模量，通过Wood方程(195 得到混合流体的弹性参数，并根据各组分的密度及其权重求算出饱和流体介质的总密度；步骤3，通过设定孔隙纵横比，利用Kuster-TokAz模型预测出饱和流体下的岩石的高频极限弹性模量，包括体积模量和剪切模量；步骤4，通过设定频散参数，利用裂缝-孔隙微结构模型将高频极限湿岩石的弹性模量校正到测井频带(千赫兹)下，进而求出相应的纵横波速度；
步骤5，将校正到测井频带下的纵横波速度与实测的纵横波速度进行对比，判断是否吻合(允许误差范围为士 10%)，如果吻合，执行下一步，如果不吻合，返回步骤4和步骤 5，重新选取孔隙纵横比和频散参数，直至吻合(注意，实际测井中往往只测量纵波，此时只对比纵波即可)；步骤6，然后再利用确定下来的频散参数，利用裂缝-孔隙微结构模型再将步骤6 得到的测井频带下纵横波速度校正为地震频带(几十赫兹)下纵横波速度，以服务于地震储层预测。对上述技术方案(步骤)说明如下(1)步骤3中所述Kuster-ToksSz模型是包括三种一是Kuster和ToksSz(1974)提
出的二维KuSter-TokS0Z模型，此时所述孔隙纵横比表征岩石整个孔隙的平均几何尺寸；二是 Berryman(1995)通过引入四种特殊三维孔隙类型改进的三维Kuster-ToksSz模型，此时所述孔隙纵横比表征岩石中裂缝的平均几何尺寸；三是利用Berryman(199 提出的微分有效介质方法修正的前面的二维或三维的Kuster-Toksk模型。(2)步骤4中所述的频散参数包括时间延迟长度(流体黏度和岩石渗透率的综合反映)、裂缝密度和裂缝纵横比等，其中裂缝纵横比的设定取决于步骤3中所选取的 Kuster-Toksk模型类型，如果用二维的KustCT.T()ks0z模型则其值可以是任意的；如果用三维 Kuster-Tokdz模型，则其值必须与步骤3所述的孔隙纵横比相同。(3)步骤4中所述的将由Kuster_T。ks5z模型预测出的饱和流体岩石的高频极限弹性模量校正到测井频率及步骤5中将校正后的结果再校正到地震频带的思路对于速度预测和储层预测来说是非常重要的，但不能认为该模型只能将高频模量(或速度)校正到这两种频带，而是可以在岩石物理有效测量频率范围(0-107HZ)内任意给定所需要校正到的频率，这也是该模型可以称之为“全频带”(即整个有效测量频率范围)速度预测模型的缘由。(4)步骤4中所述的裂缝-孔隙微结构模型是基于Chapman等Q002)提出的速度频散模型(即Chapman模型)。通过将裂缝-孔隙微结构模型与Kuster-Tok^z模型相结合， 使得裂缝密度、裂缝纵横比、孔隙纵横比或三维孔隙形状等与孔隙结构相关的参数都考虑了进去，因此其模拟出的速度比较充分地考虑了孔隙结构的影响，这也是该模型具有“与孔隙结构相关”特征的缘由。注意，原始的Chapman模型假设当岩石中饱和新流体时，只是改变流体的体积模量，但饱和岩石的弹性模量仍与原饱和流体时一样，这就相当于只假设流体对孔隙和裂缝的压缩性的影响，但其对岩石整体性质的影响则被忽略，对此，我们做了修正，将饱和岩石的弹性模量也随饱和流体类型改变而改变，修正后的理论公式如下
权利要求
1.与孔隙结构相关的全频带速度预测模型，其特征在于，包括如下步骤步骤1，通过精细的测井解释分析，得到速度预测所需的岩性和基本物性参数，包括岩石基质性质及含量、泥质含量、孔隙度、渗透率和饱和度；步骤2，通过Voigt-Reuss-Hill平均公式(195 得到岩石骨架的体积模量和剪切模量，通过Wood方程(195 得到混合流体的弹性参数，并根据各组分的密度及其权重求算出饱和流体介质的总密度；步骤3，通过设定孔隙纵横比，利用Kuster-Toksk模型预测出饱和流体下的岩石的高频极限弹性模量，包括体积模量和剪切模量；步骤4，通过设定频散参数，利用裂缝-孔隙微结构模型将高频极限湿岩石的弹性模量校正到测井频带(千赫兹)下，进而求出相应的纵横波速度；步骤5，将校正到测井频带下的纵横波速度与实测的纵横波速度进行对比，判断是否吻合(允许误差范围为士 10% )，如果吻合，执行下一步，如果不吻合，返回步骤4和步骤5，重新选取孔隙纵横比和频散参数，直至吻合(注意，实际测井中往往只测量纵波，此时可只用实测纵波速度作为约束)；步骤6，然后再利用确定下来的频散参数，利用裂缝-孔隙微结构模型再将步骤6得到的测井频带下纵横波速度校正为地震频带(几十赫兹)下纵横波速度，以服务于地震储层预测。
2.根据权力要求1所述的方法，其特征在于，步骤3所述Kuster-ToksSz模型是包括三种 一是Kuster和Toksbz (1974)提出的二维Kuster-ToksSz模型，此时所述孔隙纵横比表征岩石整个孔隙的平均几何尺寸；二是Berryman(19卯)通过引入四种特殊三维孔隙类型改进的三维Kuster-Tokdz模型，此时所述孔隙纵横比表征岩石中裂缝的平均几何尺寸；三是利用 Berryman (1992)提出的微分有效介质方法修正的前面的二维或三维的Kuster-Toks^z模型。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4所述的频散参数包括时间延迟长度(反应流体的黏度和渗透率)、裂缝密度和裂缝纵横比等，其中裂缝纵横比的设定取决于步骤3中所选取的Kuster-Tok^z模型类型，如果用二维的Kuster-Tok^z模型则其值则可取比孔隙纵横比低的任意值；如果用三维Kuster-ToksSz模型，则其值必须与步骤3所述的孔隙纵横比相同。
4.根据权力要求1所述的方法，其特征在于，步骤4所述的将Kuster-Toksik模型预测出的饱和流体岩石的高频极限弹性模量校正到测井频率及步骤5中将校正后的结果再校正到地震频带的思路对于速度预测和储层预测来说是非常重要的，但不能认为该模型只能将高频模量(或速度)校正到这两种频带，而是可以在岩石有效测量频率范围(O-IO7Hz)内任意给定所需要校正到的频率，这也是该模型可以称之为“全频带”(即整个有效测量频率范围)速度预测模型的缘由。
5.根据权力要求1所述的方法，步骤4所述的裂缝-孔隙微结构模型是基于Chapman 等000 提出的速度频散模型(即Chapman模型)。通过将裂缝-孔隙微结构模型与 Kuster-TokGz模型相结合，使得裂缝密度、裂缝纵横比、孔隙纵横比或三维孔隙形状等与孔隙结构相关的参数都考虑了进去，因此其模拟出的速度就比较充分地考虑了孔隙几何尺寸的影响，这也是该模型具有“与孔隙结构相关”特征的缘由。注意，原是的Chapman模型假设当岩石中饱和新流体时，只是改变流体的体积模量，但饱和岩石的弹性模量仍与原饱和流体时一样，这就相当于只假设流体对孔隙和裂缝的压缩性的影响，但其对岩石整体性质的影响则被忽略，对此，我们做了修正，将饱和岩石的弹性模量也随饱和流体类型改变而改变，修正后的理论公式如下
全文摘要
与孔隙结构相关的全频带速度预测模型，该模型是基于高频的模型和裂缝-孔隙微结构模型提出来的。模型是地震岩石物理领域非常重要的一个速度预测模型，因为其通过改变孔隙表面比的方式较好地考虑了孔隙形状对声波和弹性波速度的影响，但是其是一个高频模型，由于在高低频之间存在速度频散的影响，因此其预测的速度往往不能直接应用于低频带的研究。裂缝-孔隙微结构模型可以将高频带的速度校正到任意频带上来，因此我们通过耦合的方式将模型与裂缝-孔隙微结构模型统一起来，从而可以预测出整个有效测量频带(即全频带)内任意频率对应的纵横波速度。
文档编号G01H5/00GK102445709SQ20101050692
公开日2012年5月9日 申请日期2010年10月14日 优先权日2010年10月14日
发明者孙赞东, 王海洋 申请人:中国石油大学(北京)