从电阻率测井映射为声波速度测井的计算岩石物理方法

本发明属于油气地球物理勘探领域，涉及一种从电阻率测井到声波速度测井曲线的转换方法。

背景技术：

1、地球物理测井是把依据电、磁、声、热、放射性等物理原理制造的各种测井仪器放入钻井内，沿井壁连续记录随深度变化的各种物理参数，然后、通过这些物理参数的变化曲线识别地下的岩性，以及油、气、水、煤、金属等矿藏。在石油工业中，钻井工程成本投入高且风险大，随着勘探开发地质目标日益复杂，对钻井技术准确性及时效性要求也不断提高。尤其对于海洋油气地球物理勘探，虽然海洋油气资源潜力巨大，但受海上巨大的勘探成本和风险的制约，海上通常钻井少、油气探明率较低。传统的钻井技术是在地震偏移成像的基础上识别油气藏，并确定钻井方案。随钻地震导向技术充分利用地震波传播距离远，包含丰富的地下构造信息的优势，结合已钻井段测井数据，预测钻头前一定范围内的地下精细构造、目标体位置形态及地层压力，实现对钻井作业的动态调整，有效降低钻探风险和成本。在少井复杂构造区，钻前偏移成像可以参考的钻井信息少，往往对待钻目标的预测误差较大；目前钻井技术是在地震成像的基础上确定钻井初始方案，然后以随钻测井加地质导向进行随钻决策，但是钻前目标的预测也存在一定不确定性。

2、在海上随钻测井只采集有电阻率和自然伽马(gr)，未测声波和密度等参数的情况下，导致钻前叠前深度偏移速度更新预测不准确，进而对钻头前一定范围内的地下精细构造、目标体位置形态及地层压力预测不准确，增加钻探风险和成本。所以需要从已采集的电阻率、自然伽马(gr)等测井数据，确定对应的声波测井数据，为海上地震资料的叠前深度偏移处理确定更准确的偏移速度。目前，测井曲线从电性参数到弹性参数的转换，主要有经验公式法、理论岩石物理模型法、交会分析等方法。本发明正是为了更好地解决测井的跨物理参数转换，研发了电阻率到纵波速度的离散映射方法，实现了从电阻率测井到声波测井曲线的转换，可为已钻井段测井信息辅助叠前深度偏移速度更新，预测钻头前方地震速度，实现更加精确的地震成像和钻井决策提供支持。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种从电阻率测井映射为声波速度测井的计算岩石物理方法，其特点基于岩石物理模型理论中不同物理参数间存在的关系和规律，得到电阻率-纵波速度的离散映射关系，实现从电阻率测井到声波测井的转换。本发明方法有确定的岩石物理学基础，也避免了仅通过岩石物理参数的交会分析和线性拟合导致的欠拟合情况，另一方面，提高了对跨物理场的测井参数映射的非线性问题的适应性，在一定程度上避免了出现过拟合现象。

2、本发明方法包括以下主要步骤：

3、(1)建立岩石电阻率r—岩石孔隙度φ的关系式如下：

4、

5、其中，rw为岩石中水的电阻率，m为岩石的胶结因子；

6、fc为岩石结构特征因子，在下式定义的基础上，用目标函数的迭代寻优法获得：

7、fc＝f(gr,a,m)

8、其中，gr为伽马数据，a为迂曲度因子，m和a通过实际地质和岩石背景约束的非线性交会法拟合确定；

9、(2)建立岩石孔隙度φ—岩石速度v的关系式如下：

10、

11、其中，vd和vs分别表示干岩石和岩石基质的速度；vf表示岩石中流体的速度，s表示岩石孔隙结构因子，p是岩石基质模量和剪切模量有关的函数，s和p采用自适应迭代求解最优化岩石模量计算；

12、(3)输入实际应用工区中已有对应声波测井数据的电阻率测井数据，利用数据清洗处理算法剔除其中的空值和异常值，得到有效电阻率测井数据r(z)和对应的有效声波测井数据v(z)，其中，z为深度，单位是米(m)；

13、(4)对有效电阻率测井数据r(z)和对应的有效声波测井数据v(z)进行平滑处理，得到有效低频电阻率测井数据rh(z)和有效低频声波测井数据vh(z)，如下式：

14、

15、其中，h(z)是建立的平滑处理函数，“*”表示平滑处理算子；

16、(5)联合步骤(1)的岩石电阻率r—岩石孔隙度φ的关系式、步骤(2)的岩石孔隙度φ—岩石速度v的关系式，得到有效低频电阻率测井数据rh(z)和有效低频声波测井数据vh(z)数据的离散映射交会图，基于岩石电阻率r—岩石孔隙度φ的关系式和岩石孔隙度φ—岩石速度v的关系式，得到的预测声波速度vpred(z)在交会图上进行统计分析，采用以下相关系数公式实现：

17、

18、其中，i是深度采样点序号，n是深度采样点总数，表示预测的声波速度平均值，表示有效低频声波测井数据的平均值；

19、(6)根据实际应用工区需要的精度，给定阈值thd，若r<thd，则返回步骤(3)，优化m和a后，执行步骤(3)-(5)，直到r≥thd，获得实际应用工区的电阻率-声波速度关系映射曲线；

20、(7)输入实际应用工区中缺失对应声波测井数据的电阻率测井数据，利用步骤(6)得到的电阻率-声波速度关系映射曲线，直接映射对应的声波速度测井数据。

技术特征：

1.一种从电阻率测井映射为声波速度测井的计算岩石物理方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

技术总结
本发明提供了一种从电阻率测井映射为声波速度测井的转换方法，它在确定的岩石物理模型理论基础上，利用不同物理参数间存在的关系和规律，建立岩石孔隙度、电阻率和速度之间的解析式，得到电阻率‑纵波速度的离散映射关系，并不断优化岩石物理参数得到电阻率与纵波速度关系映射曲线，避免了仅通过岩石物理参数的交会分析和线性拟合导致的欠拟合情况，可靠地实现了电阻率测井到声波速度测井的有效转换。本发明可为已钻井段测井信息辅助叠前深度偏移速度更新、预测钻头前方地震速度，实现更加精确的地震成像和钻井决策提供支持。

技术研发人员：赵庆伟,陈学华,蒋伟,王聪,王胜艺,吕丙南
受保护的技术使用者：成都理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15