通用型砂岩岩石物理建模方法与流程

本发明涉及地球物理勘探地震解释及综合研究，特别是涉及到一种通用型砂岩岩石物理建模方法。

背景技术：

1、建立起砂岩物性参数和弹性参数之间的关系，并应用实际地震资料的定量解释是指导油气勘探开发的重要环节。

2、在砂岩储层中，不同地质特征的岩石物理建模理论基础完全不同，目前主要存在两种理论体系的岩石物理模型，一类是基于颗粒堆积体系的颗粒介质理论体系(granularmedium)；另一类是忽略波多次散射的等效介质理论体系(equivalent medium)。具体的岩石物理选取问题是实际砂岩储层油气勘探不可回避的问题，错误的模型会给地震定量解释带来很大的不确定性。

3、通常来说，颗粒介质理论体系是基于hertz接触理论推导的颗粒堆积模型。其假设条件是颗粒为理想的球体或者椭球体，通过定义颗粒与颗粒之间的平均接触的数目(配位数)最终通过定义接触刚度来计算法向接触刚度和切向接触刚度，最后计算颗粒堆积体的等效弹性模量。因此，颗粒介质理论用于描述未成岩疏松砂岩，骨架颗粒明显，颗粒接触显著，能够定义配位数的岩石。通常来说，它适用于高孔隙度(高于25％)的砂岩储层。

4、等效介质理论体系是通过长波一阶散射理论推导的，由于岩石内部的孔-缝等远远小于波长，因此弹性波经过时，可将其看作等效体。在等效介质理论体系中，可以将被包含物(通常是孔隙、裂缝)等效为不同宽高比的几何体，从而计算岩石的等效弹性模量。通常来说，它适用于被包含物含量稀少的情况，适用于致密的砂岩当中，例如低孔隙度(低于10％)。

5、如上，这两大类岩石物理理论体系会对砂岩弹性性质的预测结果完全不同。因此，联合使用等效介质理论和颗粒介质理论以建立起一个同时适用于低孔(小于10％)、中孔(10％到25％)和高孔(高于25％)的通用型岩石物理建模方法对储层刻画和物性参数定量表征具有重要指导意义。

6、在申请号：cn201610116051.x的中国专利申请中，涉及到一种针对致密砂岩的岩石物理模型构建方法，包括以下步骤：构建岩心的基质模型；构建岩石的骨架模型；构建岩石的含流体模型；预测岩石的弹性属性。该发明提出了一种新的包含不同孔隙特征的致密砂岩岩石物理模型，建立了矿物成分、孔隙度、孔隙类型及含流体性与岩石弹性参数之间的定量关系。该模型通过了基于岩芯和测井资料的标定，充分证明了其具有较好的应用前景。

7、在申请号：n202010900922.3的中国专利申请中，涉及到一种考虑压实作用的岩石物理建模及纵波速度估算方法，包括：步骤1，获取岩石矿物的弹性模量；步骤2，获取测井解释结果；步骤3，改进v-r-h模型计算岩石骨架模量；步骤4，计算干岩石弹性模量；步骤5，分别计算油、水的体积模量；步骤6，计算油、水混合之后的混合流体模量；步骤7，计算饱和岩石的弹性模量；步骤8，计算弱固结砂岩的纵波速度。该考虑压实作用的岩石物理建模及纵波速度估算方法对现有的岩石骨架计算模型进行改进，提出了岩石固结因子的概念，提高了岩石物理模型的适用性，对浅层弱固结岩石的纵波速度计算有较好的应用效果。

8、在申请号：cn201910358736.9的中国专利申请中，涉及到一种裂隙-孔隙型岩石物理弹性模板，属于勘探岩石地球物理领域。为了研究高饱和气、微裂隙发育、非均质性强的致密砂岩储层，该模型是利用voigt-reuss-hill模型计算混合矿物的弹性模量；采用微分等效介质(dem)模型描述含裂隙、孔隙岩石的骨架弹性模量，通过biot-rayleigh理论描述孔隙局部流体特征，并揭示了致密砂岩储层弹性参数与物性的关系。

9、以上现有技术均与本发明有较大区别，未能解决我们想要解决的技术问题，为此我们发明了一种新的通用型砂岩岩石物理建模方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种能够准确的完成纵波速度和横波速度预测的通用型砂岩岩石物理建模方法。

2、本发明的目的可通过如下技术措施来实现：通用型砂岩岩石物理建模方法，该通用型砂岩岩石物理建模方法包括：

3、步骤1：收集、厘清工区目的层储层数据，明确工区地质背景；

4、步骤2：根据测井物性参数，基于颗粒介质理论模型计算未成岩砂岩储层弹性模量；

5、步骤3：根据测井物性参数，基于等效介质理论模型计算强成岩砂岩储层弹性模量；

6、步骤4：构建面向砂岩的通用型岩石弹性模量计算最终等效弹性模量。

7、本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

8、在步骤1中，对工区井资料进行分类统计，明确工区地质背景主要储层岩性为砂岩。

9、在步骤1中，对于砂泥岩地层，砂岩为典型储层而泥岩为典型非储层；地质特征和物性特征通过地质统计和测井数据、测井解释整理得到。

10、在步骤2中，颗粒介质模型指的是基于颗粒堆积理论推导的一系列用于描述未成岩疏松砂岩岩石物理模型，包括hertz-mindlin模型，digby模型，walton模型，cct模型和ccm模型。

11、在步骤2中，对于hertz-mindlin模型，hertz-mindlin计算公式如下：

12、

13、

14、

15、

16、上式中，khm和ghm分别代表使用hertz-mindlin模型计算的体积模量和剪切模量，c代表配位数，φ0代表孔隙度，g和v分别代表骨架矿物的剪切模量和泊松比，p代表压力，ρ代表密度，vp_hm和vs_hm代表由hertz-mindlin模型计算的到纵波速度和横波速度。

17、在步骤3中，等效介质理论指的是基于长波散射理论推导的一系列用于描述等效介质体的岩石物理模型，包括kuster-tokosoz方程，自洽近似理论和微分等效介质模型。

18、在步骤3中，对于微分等效介质模型，微分等效介质模型计算公式如下：

19、

20、

21、

22、

23、上式是耦合的表达式，需要迭代求解，其中初始条件k*(0)＝k1，g*(0)＝g1，y代表相2的含量；对于流体包含物和空腔包含物，y等于孔隙度。p和q分别代表孔隙的形状因子，p和q的取值可以分别描述球体、椭球体、盘状、针状的孔隙形状。右下角角标1,2代表分别代表第一相和第二相。由(5)和(6)迭代求解得到的体积模量和剪切模量分别为kdem和gdem，即公式(7)和(8)中的输入参数。ρ代表密度。vp_dem和vs_dem分别代表使用dem模型计算的最终等效纵波速度和横波速度。

24、在步骤4中，构建如下函数来计算最终等效弹性模量eeff：eeff＝αeem+(1-α)egm，

25、其中，e代表弹性波速度；下标em代表等效介质,下标gm代表颗粒介质；参数α代表权重因子，需要通过实际数据调节。

26、在步骤4中，权重因子α代表了储层的成岩作用，α值越大，成岩作用越强，储层越趋向于等效介质；α值越小，成岩作用越弱，储层越趋向于颗粒介质。

27、本发明中的通用型砂岩岩石物理建模方法，属于地球物理勘探地震解释及综合研究领域。所述方法首先明确工区地质背景，确定目标储层的岩性是砂岩。其次，分别建立能够描述未成岩疏松砂岩的颗粒介质模型和能够描述强成岩致密砂岩等效介质模型。再次，分别将颗粒介质模型和等效介质模型预测结果分别作为下边界和上边界。最后，构建权重函数，通过引入实际数据反向调节权重系数，通过边界加权完成岩石物理建模。本发明提出的方法建模是有效的，能够准确的完成纵波速度和横波速度预测。由于采用对hm模型和微分等效介质模型等边界加权的方法，本发明对砂岩具有广泛的适用性，可以用于描述不同孔隙度、不同成岩程度的砂岩储层。在地球物理勘探和开发中具有广泛的应用价值。