一种利用地震波速度同时反演孔隙度和泥质含量的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于石油与天然气勘探开发领域，具体涉及一种利用地震波速度同时反演 孔隙度和泥质含量的方法。
【背景技术】
[0002] 地震勘探方法是利用地震波在地下不同介质中传播的速度、振幅、频率、相位、波 形等参数的变化来分析、预测油气储层分布范围及储层物性特征的一种地球物理学方法， 是目前地球物理勘探中应用最为广泛的方法。随油气勘探开发的不断推进，常规油气勘探 已由原来的寻找构造油气藏转向寻找岩性油气藏和隐蔽油气藏，非常规（煤层气、页岩气 和致密砂岩气等）油气勘探开发逐渐受到人们的重视，而这类油气储层通常是波阻抗差异 小且非均质性强烈，利用传统的波阻抗反演方法不能有效地实现储层预测。孔隙度和泥质 含量作为储层参数中的重要参数，是定性、定量评价储层属性的重要参数。它们与地震波速 度之间的关系对于揭示地震信息与岩石物性参数的关系意义重大，对储层评价、预测含油 气远景区、储量估计及生产开发具有重要的意义。在确定岩石速度时，孔隙度可能是最重要 的因素，而孔隙度与埋深和压力之间的关系使速度也随着这两个参数的变化而改变。泥质 含量是影响速度的另外一个重要因素，有学者认为：如果岩石孔隙内充填的是泥质，其纵 波速度要比充填流体的速度慢30%，会使横波的速度降低40%。在岩石速度与孔隙度等岩 性参数之间关系的研究方面，史謌等利用回归分析得出纵、横波速度与孔隙度、泥质含量线 性相关。李忠、贺振华等基于地层的孔隙度与速度、波阻抗等地震属性之间存在内在的联 系，建立孔隙度和相应地震属性之间的相关关系，将地震属性数据转换成孔隙度数据，从而 实现孔隙度预测。吴国平等提出了测井自然伽马求取泥质含量的新原理，利用测井自然伽 马信号和提取的自然伽马真值子波，采用维纳滤波法求取测井系统逆因子函数，根据逆因 子函数，用自然伽马测井信号做卷积直接计算泥质含量。
[0003] 然而地震波在岩石中的传播速度与岩石的孔隙度、孔隙的几何形状、岩石的矿物 组分、岩石颗粒的胶结程度等有关，也与孔隙流体的饱和状态、环境的温度、压力有关，还与 波本身的频率有关。在考察泥质含量与地震波速度复杂关系的同时，不可避免地要分析孔 隙度对其的影响。现在主要的技术手段还以实验室标本分析为主，得到不同孔隙度、不同饱 和度、不同泥质含量的实验室岩石波速值，再经过统计平均得到经验公式应用于实践。泥质 含量的计算通常跟孔隙度的计算是不可分割的，目前求泥质含量主要采用测井方法。然而 测井数据虽然具有较高分辨率，但是探区内往往钻井数量较少，插值得到的泥质含量剖面 横向分辨率无法保证。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种利用地震波速度同 时反演孔隙度和泥质含量的方法，测井数据虽然具有较高分辨率，但是探区内往往钻井数 量较少，为此本发明将具有较高纵向分辨率的测井数据和具有较高横向分辨率的地震数据 结合，利用岩石物理学方法原理，充分挖掘地震数据中所包含的岩性参数信息，反演得到孔 隙度和泥质含量剖面，以辅助岩性（和地层）圈闭油气藏和非常规油气藏（煤层气、页岩气 等）的精细储层描述和钻前预测，为油气勘探开发优选目标提供可靠的基础性资料。
[0005] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0006] -种利用地震波速度同时反演孔隙度和泥质含量的方法，包括：
[0007](1)输入基础数据，包括砂岩体积模量Ks、泥岩体积模量Ksh、密度P、孔隙流体纵 波速度Vpf和从地震振幅数据反演得到的纵波速度Vpi;输入终止条件的值e，e由用户给 定，是一个较小的数，比如e=〇.〇〇1。
[0008] (2)在孔隙度和泥质含量取值范围内生成孔隙度$和泥质含量0的可行解； [0009] (3)利用步骤（1)输入的砂岩体积模量Ks、泥岩体积模量Ksh、密度P及步骤（2) 生成的孔隙度小和泥质含量3的可行解，计算岩石骨架的等效体积模量KpQ;
[0010](4)利用所述岩石骨架的等效体积模量Kp(l和密度P，计算岩石骨架的纵波速度 VP〇；
[0011] (5)利用所述岩石骨架的纵波速度Vp(l和孔隙流体纵波速度Vpf及步骤（2)生成的 孔隙度小计算岩石的纵波速度vp;
[0012] (6)由地震振幅数据反演得到的纵波速度Vpi和上述步骤（5)计算得到的岩石的 纵波速度vp建立同时反演泥质含量及孔隙度的目标函数f(小，3 );
[0013] (7)利用非线性全局寻优算法对所述目标函数进行迭代反演，直到产生的孔隙度 和泥质含量的可行解使得目标函数值满足终止条件为止；
[0014] (8)输出上述满足终止条件的孔隙度和泥质含量的可行解，即为最终求得的孔隙 度和泥质含量。
[0015] 所述步骤（2)是这样实现的：
[0016] 孔隙度小和泥质含量3是通过式（7)和式⑶生成的：
[0017]^P0SG[^fflin, ^fflJ(7) _8] f [UmaJ(8)
[0019] 其中，[小min，小max]是孔隙度的取值范围，[@min，emax]是泥质含量的取值范 围，小_和分别为孔隙度和泥质含量的可行解，小_和在各自的取值范围 [小min，U和[emin，U内随机产生。
[0020] 所述步骤（3)是利用下式计算岩石骨架的等效体积模量KpQ:
[0021 ]Kp0 = [VshKsh+VsKs+l/(Vsh/Ksh+Vs/Ks)]/2(l)
[0022] 其中，￥#和Vs分别为泥岩和砂岩的体积百分含量，由公式（2)和（3)计算得到：
[0023] Vsh=(l-(j5)M2)
[0024]Vs=(l-(j5) (H)(3)。
[0025] 所述步骤（4)是采用公式（4)计算岩石骨架的纵波速度Vp(l:
[0026]
【主权项】
1. 一种利用地震波速度同时反演孔隙度和泥质含量的方法，其特征在于：所述方法包 括： (1) 输入基础数据，包括砂岩体积模量Ks、泥岩体积模量Ksh、密度P、孔隙流体纵波速 度Vpf和从地震振幅数据反演得到的纵波速度Vpi;输入终止条件的值e; (2) 在孔隙度和泥质含量取值范围内生成孔隙度小和泥质含量0的可行解； (3) 利用步骤（1)输入的砂岩体积模量Ks、泥岩体积模量Ksh、密度P及步骤（2)生成 的孔隙度小和泥质含量0的可行解，计算岩石骨架的等效体积模量KpQ; (4) 利用所述岩石骨架的等效体积模量Kp(l和密度p，计算岩石骨架的纵波速度VPQ; (5) 利用所述岩石骨架的纵波速度Vp(l和孔隙流体纵波速度Vpf及步骤（2)生成的孔隙 度小计算岩石的纵波速度Vp; (6) 由地震振幅数据反演得到的纵波速度Vpi和上述步骤（5)计算得到的岩石的纵波 速度Vp建立同时反演泥质含量及孔隙度的目标函数f(小，3 ); (7) 利用非线性全局寻优算法对所述目标函数进行迭代反演，直到产生的孔隙度和泥 质含量的可行解使得目标函数值满足终止条件为止； (8) 输出上述满足终止条件的孔隙度和泥质含量的可行解，即为最终求得的孔隙度和 泥质含量。
2. 根据权利要求1所述的利用地震波速度同时反演孔隙度和泥质含量的方法，其特征 在于：所述步骤（2)是这样实现的： 孔隙度小和泥质含量0是通过式（7)和式（8)生成的： f[小_，小_](7) 其中，[小min，小mj是孔隙度的取值范围，[3min，@max]是泥质含量的取值范围，小_和 3P()S分别为孔隙度和泥质含量的可行解，和在各自的取值范围[$min，和 Wmin，U内随机产生。
3. 根据权利要求2所述的利用地震波速度同时反演孔隙度和泥质含量的方法，其特征 在于：所述步骤（3)是利用下式计算岩石骨架的等效体积模量KpQ: KP〇 = [VshKsh+VsKs+l/(Vsh/Ksh+Vs/Ks)]/2(l) 其中，^^和入分别为泥岩和砂岩的体积百分含量，由公式（2)和（3)计算得到： Vsh= (1-抝 @ ⑵ Vs = (1-小）（1- 3 ) (3)。
4. 根据权利要求3所述的利用地震波速度同时反演孔隙度和泥质含量的方法，其特征 在于：所述步骤（4)是采用公式（4)计算岩石骨架的纵波速度Vp(l:
5. 根据权利要求4所述的利用地震波速度同时反演孔隙度和泥质含量的方法，其特征 在于：所述步骤（5)是采用公式（5)计算岩石的纵波速度Vp: Vp = 1/[峨f+(l_ 小）/Vp0] (5)。
6. 根据权利要求5所述的利用地震波速度同时反演孔隙度和泥质含量的方法，其特征 在于：所述步骤（6)的目标函数f(ct，3)为： f(U) =l|vp-vPillL 其中，L取2。
7. 根据权利要求6所述的利用地震波速度同时反演孔隙度和泥质含量的方法，其特征 在于：所述步骤（7)中的终止条件为： f〇，3 )彡e(9)。
8. 根据权利要求7所述的利用地震波速度同时反演孔隙度和泥质含量的方法，其特征 在于：所述步骤（7)是这样实现的： 判断f($，0)彡e是否成立，如果否，则返回步骤（2)，如果是，则停止迭代反演。
【专利摘要】本发明提供了一种利用地震波速度同时反演孔隙度和泥质含量的方法，属于石油与天然气勘探开发领域。本方法包括:(1)输入基础数据;(2)在孔隙度和泥质含量取值范围内生成孔隙度φ和泥质含量β的可行解;(3)计算岩石骨架的等效体积模量Kp00(4)计算岩石骨架的纵波速度Vp0;(5)计算岩石的纵波速度Vp;(6)由地震振幅数据反演得到的纵波速度Vpi和岩石的纵波速度Vp建立同时反演泥质含量及孔隙度的目标函数f(φ,β);(7)利用非线性全局寻优算法对所述目标函数进行迭代反演，直到产生的孔隙度和泥质含量的可行解使得目标函数值满足终止条件为止;(8)输出上述满足终止条件的孔隙度和泥质含量的可行解，即为最终求得的孔隙度和泥质含量。
【IPC分类】G01V1-48, G01V1-50
【公开号】CN104570127
【申请号】CN201310468159
【发明人】白俊雨
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月9日