一种页岩气地层层理地球物理评价方法与流程

本发明涉及非常规油气地震勘探技术领域，尤其涉及一种页岩气地层层理地球物理评价方法。

背景技术：

叠前地震资料中包含了许多叠后资料所不具备的信息，所以叠前地震反演被广泛应于储层预测和流体识别。页岩沉积过程中，由于各种沉积物在垂向上沉积不连续造成的，将这种经过原生沉积作用形成的成层构造称之为水平层理。换言之，由于水平层理的存在，才导致页岩具有VTI介质的特征，使得页岩表现出极化各向异性。各向异性参数是衡量各向异性强弱的重要指标，对于HTI介质的裂缝型储层，裂缝密度是指单位体积内裂缝的条数，是影响各向异性参数强弱的主要因素。地震反演是获取地下介质弹性参数的有效途径。据采用地震资料不同，地震反演可分为叠后反演和叠前反演。叠后反演利用叠后地震资料，主要反演地层纵波信息；叠前地震反演利用叠前地震资料所包含的丰富信息，除反演纵波信息外，还可以估计地层横波、岩石模量、流体敏感参数、物性参数、各向异性参数、吸收参数、甚至密度等信息。在叠前地震反演中，据采用的地震正问题解析表达式不同，可分为基于波动方程的叠前反演、基于地震波精确反射系数方程及其近似的叠前反演和基于地震波散射系数方程的地震散射反演等。

现有的基于极化各向异性反演的页岩油气储层，仅仅只是对页岩的各向异性进行评价，并没有构建各向异性参数与水平层理之间的关系以及对页岩气地层层理的裂缝信息、组成成分以及发育情况的不了解，进而仅仅通过简单地各向异性参数无法真正地实现页岩水平层理评价。

技术实现要素：

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种页岩气地层层理地球物理评价方法。

本发明提出的一种页岩气地层层理地球物理评价方法，包括以下步骤：

S1：基于叠前地震系统的存在，地震勘探设备利用地震数据的曲率属性来对页岩气地层层理的发育情况进行检测，且地震勘探设备利用相干体技术用于对页岩气地层层理中的各个方位体地震数据的裂缝进行扫描，进而产生玫瑰图，以此分析出裂缝的方向；

S2：传播速度是页岩气地层层理地球物理评价方法的重要一类评价项目，页岩气地层层理中的页岩泥质的含量较高，且页岩气地层层理中还含有少量的砂质岩和粉砂质岩，由于页岩泥质比砂质岩和粉砂质岩较致密，使得页岩泥质的孔缝隙较小，地震波在页岩泥质、砂质岩和粉砂质岩的传播速度不同，因此利用频变AVO识别技术来检测裂缝的双缝孔，进而对页岩气地层层理的组成成份进行分析；

S3：基于S1所述的叠前地震系统，道数据通过速度方位各向异性、方位AVO分析技术和方位振幅AVA分析技术来检测页岩气地层层理的极化各向异性特征；

S4：基于极化各向异性的叠前地震反演，两个半空间无限大的各向异性介质反射系数根据VTI介质地震波传播理论可以得到各向异性介质反射系数近似方程式，方程式中的纵波P发射写成各向同性反射系数R_iso与各向异性反射系数R_aniso之和，即极化各向异性反演的纵波反射系数近似公式为R_pp^VTI(θ)＝R_iso+R_aniso；

S5：基于岩石物理理论的页岩储层中发育的水平层理的层理密度为η，类比垂直裂缝情况下裂缝密度与各向异性参数之间的关系式，得到层理密度η与法向弱度ΔN和切向弱度ΔT的关系方程式；

S6：将S5中所述的层理密度η与法向弱度ΔN和切向弱度ΔT的关系方程式代入S4所述的极化各向异性反演的纵波反射系数近似公式为R_pp^VTI(θ)＝R_iso+R_aniso中，然后依次进行积分、归一化处理后可得到弹性阻抗表达式ΔEI(θ)＝(δ-δ₀)D(θ)+(ε-ε₀)E(θ)；

S7：S6所述的弹性阻抗表达式ΔEI(θ)＝(δ-δ₀)D(θ)+(ε-ε₀)E(θ)中代入不同入射角的阻抗数据，来求得任意采样点处的各向异性参数；

S8：利用测井数据作为约束，分别对不同入射角的角道集地震记录进行稀疏脉冲反演，得到各入射角下的VTI介质的弹性阻抗数据体，再计算各入射角下的各向同性背景介质的弹性阻抗数据体，并消除各向同性介质对弹性阻抗的贡献，计算页岩储层中的各向异性参数，同时对页岩气地层层理的组成成分、裂缝描述和发育情况进行分析，进而实现了基于地震资料的页岩层物理评价。

优选地，所述S2中，工作人员在地震勘探设备上利用频变AVO识别技术来检测裂缝的双缝孔。

优选地，所述S4中，极化各向异性反演的纵波反射系数近似公式R_pp^VTI(θ)＝R_iso+R_aniso中的θ为入射角，且θ的角度范围为0-180°。

优选地，所述S5中，层理密度η与法向弱度ΔN和切向弱度ΔT的关系方程式中包含有层理中充填物体积模量、层理中充填物剪切模量以及层理的高宽比。

优选地，所述S6中，弹性阻抗表达式ΔEI(θ)＝(δ-δ₀)D(θ)+(ε-ε₀)E(θ)中的δ和ε均为各向异性参数。

本发明的有益效果：

1、通过对页岩气地层层理的发育情况、裂缝信息以及页岩气地层层理的组成成分进行分析，便于对页岩气地层层理进行全面的评价，使得评价更加具有依据；

2、通过考虑了页岩各向异性参数与层理密度之间的关系，使页岩的水平层理评价具有更加直观的理解；

本发明方法考虑了页岩各向异性参数与层理密度之间的关系，使页岩的水平层理评价具有更加直观的理解，且对页岩气地层层理的发育情况、裂缝信息以及页岩气地层层理的组成成分进行检测和分析，进而对页岩油气储层的勘探开发具有重要意义。

附图说明

图1为本发明提出的一种页岩气地层层理地球物理评价方法的频变AVO识别技术的检测结果；

图2为本发明提出的一种页岩气地层层理地球物理评价方法的异性参数δ的反演结果；

图3为本发明提出的一种页岩气地层层理地球物理评价方法的异性参数ε的反演结果。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例

本实施例中一种页岩气地层层理地球物理评价方法，包括以下步骤：

S1：基于叠前地震系统的存在，地震勘探设备利用地震数据的曲率属性来对页岩气地层层理的发育情况进行检测，且地震勘探设备利用相干体技术用于对页岩气地层层理中的各个方位体地震数据的裂缝进行扫描，进而产生玫瑰图，以此分析出裂缝的方向；

S2：传播速度是页岩气地层层理地球物理评价方法的重要一类评价项目，页岩气地层层理中的页岩泥质的含量较高，且页岩气地层层理中还含有少量的砂质岩和粉砂质岩，由于页岩泥质比砂质岩和粉砂质岩较致密，使得页岩泥质的孔缝隙较小，地震波在页岩泥质、砂质岩和粉砂质岩的传播速度不同，因此利用频变AVO识别技术来检测裂缝的双缝孔，进而对页岩气地层层理的组成成份进行分析，频变AVO识别技术的检测结果如图1；

S3：基于S1所述的叠前地震系统，道数据通过速度方位各向异性、方位AVO分析技术和方位振幅AVA分析技术来检测页岩气地层层理的极化各向异性特征；

S4：基于极化各向异性的叠前地震反演，两个半空间无限大的各向异性介质反射系数根据VTI介质地震波传播理论可以得到各向异性介质反射系数近似方程式，方程式中的纵波P发射写成各向同性反射系数R_iso与各向异性反射系数R_aniso之和，即极化各向异性反演的纵波反射系数近似公式为R_pp^VTI(θ)＝R_iso+R_aniso；

S5：基于岩石物理理论的页岩储层中发育的水平层理的层理密度为η，类比垂直裂缝情况下裂缝密度与各向异性参数之间的关系式，得到层理密度η与法向弱度ΔN和切向弱度ΔT的关系方程式；

S6：将S5中所述的层理密度η与法向弱度ΔN和切向弱度ΔT的关系方程式代入S4所述的极化各向异性反演的纵波反射系数近似公式为R_pp^VTI(θ)＝R_iso+R_aniso中，然后依次进行积分、归一化处理后可得到弹性阻抗表达式ΔEI(θ)＝(δ-δ₀)D(θ)+(ε-ε₀)E(θ)；

S7：S6所述的弹性阻抗表达式ΔEI(θ)＝(δ-δ₀)D(θ)+(ε-ε₀)E(θ)中代入不同入射角的阻抗数据，来求得任意采样点处的各向异性参数；

S8：利用测井数据作为约束，分别对不同入射角的角道集地震记录进行稀疏脉冲反演，得到各入射角下的VTI介质的弹性阻抗数据体，再计算各入射角下的各向同性背景介质的弹性阻抗数据体，并消除各向同性介质对弹性阻抗的贡献，计算页岩储层中的各向异性参数，其中异性参数δ的反演结果如图2所示，且异性参数ε的反演结果如图3所示，经过对比发现异性参数δ的反演结果和异性参数ε的反演结果的趋势一致，进而验证了各向异性参数反演的准确性，为页岩的层理评价提供了数据支持，另外还对页岩气地层层理的组成成分、裂缝描述和发育情况进行分析，进而实现了基于地震资料的页岩层物理评价。

本实施例中，S2中，工作人员在地震勘探设备上利用频变AVO识别技术来检测裂缝的双缝孔，S4中，极化各向异性反演的纵波反射系数近似公式R_pp^VTI(θ)＝R_iso+R_aniso中的θ为入射角，且θ的角度范围为0-180°，S5中，层理密度η与法向弱度ΔN和切向弱度ΔT的关系方程式中包含有层理中充填物体积模量、层理中充填物剪切模量以及层理的高宽比，S6中，弹性阻抗表达式ΔEI(θ)＝(δ-δ₀)D(θ)+(ε-ε₀)E(θ)中的δ和ε均为各向异性参数，本发明方法考虑了页岩各向异性参数与层理密度之间的关系，使页岩的水平层理评价具有更加直观的理解，且对页岩气地层层理的发育情况、裂缝信息以及页岩气地层层理的组成成分进行检测和分析，进而对页岩油气储层的勘探开发具有重要意义。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。