岩石物理横波预测及地震正演模拟

岩石物理横波速度预测及地震正演模拟技术研究主要内容一、前言二、横波速度资料的获取方式三、横波速度预测四、叠前AVO正演模拟五、结论前言岩石声学性质地震属性：•速度•波阻抗•反射•AVO•衰减。。。声放电核磁储层参数•岩性•孔隙度•饱和度•渗透率•有效厚度。。。桥梁岩石物理学就是对岩石的声放电核磁的性质研究通过建立测井解释模型，来得出储层参数；通过建立岩石物理模型，结合地震正演模拟技术研究方法，来了解地震属性。通过岩石物理的研究架起一座从储层参数到地震属性间的桥梁。本文针对横波速度求取和地震正演模拟技术进行研究。测井岩石物理地震岩石物理Vp、Vs以及衍生弹性参数主要内容一、前言二、横波速度资料的获取方式三、横波速度预测四、叠前AVO正演模拟五、结论横波速度资料的获取¾¾实验室测量实验室测量岩心测量装置岩心测量装置岩心测量示意图岩心测量示意图tpts纵波横波在原位（温度、压力、和流体饱和度）条件下岩芯波形波速=路程/走时发射探头接收探头样品优点：9可以得到不同压力、温度及饱和度岩芯情况下的横波9采用高精密测量仪器，测量准确不足：9取芯成本高，测试费用昂贵（每块4500元左右）9测量点少，且为离散状总体来说：9实验室所得横波资料对岩石物理有一定的指导检验作用，但仍旧无法满足需求横波速度资料的获取¾¾测井测量测井测量多极子阵列声波测井（多极子阵列声波测井（1414--1515元元//米）米）纵波声波测井纵波声波测井（（22--33元元//米）米）9硬地层测试准确9疏松地层测试不准横波速度资料的获取当地层横波速度大于流体声速时（快地层）满足临界折射条件，可以产生滑行横波并被接收。横波速度资料的获取在疏松的地层中，横波速度往往小于流体声速（慢地层），不能产生临界折射的滑行横波，使得单极声波测井仪就不能探测到横波，因此丢失了大量的地层信息。横波速度资料的获取¾¾测井测量测井测量多极子阵列声波测井（多极子阵列声波测井（1414--1515元元//米）米）纵波声波测井纵波声波测井（（22--33元元//米）米）9总体来说，测井所得到的横波资料也十分有限，每个工区大约1-2口，无法满足岩石物理需求横波速度资料的获取¾¾岩石物理模型岩石物理模型横波速度预测和流体替换横波速度预测和流体替换ρuVs=ρλuVp2+=横波速度资料的获取¾¾岩石物理模型岩石物理模型‹Voigtbound模型‹Reussbound模型‹Hill模型zWood模型计算流体及悬浮物模量计算岩石矿物模量横波速度资料的获取¾¾岩石物理模型岩石物理模型‹B-G模型把流体饱和岩石介质的有效弹性模量与矿物成份模量、干岩石骨架模量、孔隙内饱和流体模量、孔隙度等参数有机的联系在一起，计算不同流体状态下有效模量的变化9建立了多孔介质中声速、孔隙弯曲度、频率、衰减、流体性质、干岩石骨架、矿物成份、孔隙度等参数之间的关系9反映了流体和岩石骨架中粘性和惯性相互作用机制，既包含了岩石骨架和孔隙流体对混和岩石介质弹性模量的单独作用，也包含了它们之间的耦合作用‹Kuster-Toksöz模量模型（1974）计算多孔流体饱和介质的有效弹性模量9考虑孔隙的形状，不考虑孔隙间的相互作用，因此该模型适合于实验室超声高频条件下流体饱和岩石模量的计算9纵横比较小的扁平裂隙对速度的影响非常大横波速度资料的获取¾¾岩石物理模型岩石物理模型‡Xu-White理论模型Xu-White模型是Xu和White结合Gassmann方程和K-T模型及差分等效介质理论(DEM)，提出的一种利用孔隙度和泥质含量估算泥质砂岩纵波和横波速度的方法。Xu-White模型同时考虑到了岩石基质性质、孔隙度及孔隙形状、孔隙饱含流体性质对速度的影响。模型假设岩石骨架矿物主要由砂和泥组成,并采用椭圆形状纵横直径比(扁度)来描述孔隙形状。主要内容一、前言二、横波速度资料的获取三、横波速度预测四、叠前AVO正演模拟五、结论Xu-white模型预测横波速度Xu-White模型可简化为),,(),,,(ρφspshVVrSwVf⇒=Xu-white模型预测横波速度横波速度计算流程孔隙度孔隙度泥质含量泥质含量含水饱和度含水饱和度孔隙纵横比孔隙纵横比（参考值）（参考值）XuXu--whitewhite模型模型与实测纵波速度比较与实测纵波速度比较小于误差小于误差是是否否计算横波计算横波精细的测井二次解释结果是精确预测横波的关键精细的测井二次解释结果是精确预测横波的关键测井二次解释测井二次解释调节参数调节参数Xu-white模型预测横波速度¾¾求取储层孔隙度求取储层孔隙度与孔隙度较密切的参数有声波和密度与孔隙度较密切的参数有声波和密度垦71孔隙度与密度测井值交会图垦71声波时差与岩心孔隙度交会图Por=0.1711t-30.962R2=0.8176,R=0.904202468101214161820180200220240260280300声波时差(微妙/米)岩心分析孔隙度(%)永3孔隙度与声波交会图Xu-white模型预测横波速度¾¾求取储层孔隙度求取储层孔隙度与孔隙度较密切的参数有声波和密度与孔隙度较密切的参数有声波和密度9这两个地区声波测井较普遍，因而使用的更广泛Xu-white模型预测横波速度测井解释模型测井解释模型¾¾求取泥岩段孔隙度求取泥岩段孔隙度泥岩的孔隙度在以往的测井二次解释模型中一般为0或者0.001，都指的是有效孔隙度；Xu-white模型计算横波的过程中孔隙度为总孔隙度，所以可以用Masse公式（1971）计算泥岩孔隙度：00.10.20.30.40.5450040003500300025002000孔隙度埋藏深度孔隙度和埋藏深度示意图czshshe−Φ=Φ0C=1.68C=1.68--0.0002*Z0.0002*Zcc是压实作用的因子是上覆是压实作用的因子是上覆地层压力的函数。地层压力的函数。Xu-white模型预测横波速度测井解释模型测井解释模型¾¾求取泥质含量求取泥质含量对泥质含量较敏感为自然电位（对泥质含量较敏感为自然电位（SPSP）和自然伽马（）和自然伽马（GRGR））‹自然电位法，适用于淡水泥浆‹自然伽马法，适用于非异常放射性地区永3和垦71区块自然电位曲线是岩性响应的最好曲线，因而此次研究的储层岩性解释主要利用自然电位曲线，根据泥质含量与自然电位曲线的响应关系，建立泥质含量(Vsh)的解释模型：)/()(minmaxminspspspspIsp−−=)12/()1**2(−−=GCURIGCURVspshXu-white模型预测横波速度¾¾求取含水饱和度求取含水饱和度饱和度解释模型，采用阿尔奇计算公式：nmtwRabRΦ=Sw其中其中RtRt----地层电阻率，；地层电阻率，；RwRw----地层水电阻率；地层水电阻率；aa、、bb----与岩性有关的地区性参数；与岩性有关的地区性参数；mm----胶结指数；胶结指数；nn----饱和度指数。饱和度指数。Xu-white模型预测横波速度横波预测效果分析横波预测效果分析永永33--检检11井砂岩段横波预测结果井砂岩段横波预测结果如图红色为Xu-White模型预测结果，黑色为实测结果。从图中可以看出通过优化调节孔隙纵横比预测纵波与实测纵波几乎达到了吻合的程度，此时所预测横波与实测横波也基本吻合，预测效果良好。Xu-white模型预测横波速度横波预测效果分析横波预测效果分析垦71检41预测结果图预测横波预测横波实测横波实测横波岩心测试岩心测试Xu-white模型预测横波速度永永33--检检11井泥岩段横波预测结果井泥岩段横波预测结果泥岩段所预测横波，较砂岩段误差较大，但是也基本在误差允许范围内。横波预测效果分析横波预测效果分析主要内容一、前言二、横波速度资料的获取三、横波速度预测四、叠前AVO正演模拟五、结论叠前AVO正演基本理论：描述平面波在水平分界面上的反射和透射的Zoeppritz方程及该方程的近似式（Aki&Richards近似与Shuey近似）。⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡−=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡−−−−12cos12sin1cos1sin22sin121222cos121212sin112cos22cos211222sin1221222112cos1112sin2sin2cos1sin1cos2cos2sin1cos1sinηθθθηρρηρρηβηρρθρρηθηθηθηθηθpsTppTpsRppRpVsVpVpVpVsVsVpVsVsVpVpVsVpVZoeppritz方程入射P波、反射波和透射波的关系透射p波өө11өө22VVP1P1,V,VS1S1,,ρρ11VVP2P2,V,VS2S2,,ρρ221η2η入射p波反射sv波反射p波透射sv波叠前AVO正演垦71-34垦71-48油层油气层振幅随偏移距的增大而增大，是典型的AVO正异常。气层单井Avo正演相应特征叠前AVO正演单井Avo正演相应特征水层、干层振幅随偏移距增大而减小。水层垦71-82垦71-46干层水层连井AVO正演连井Avo正演相应特征1-2砂组3砂组5-1砂组5-2砂组4砂组正演模型纵波速度横波速度密度应用测井的纵波速度、密度及模拟的横波速度曲线横向上内插建立正演模型，模拟不同角度叠加的正演剖面，分析同一砂组含不同流体储层的地震响应在横向上的变化特征。垦71-31垦71-33垦71-35垦71-36连井AVO正演小角度（0-10o）中角度（10o-20o）大角度（20o-30o）5-1砂组RMS振幅横向变化——小角度——中角度——大角度油层(7.5m)油水同层（5m）油水同层（2.5m）油层油水同层油层油水同层油水同层垦71-31垦71-35垦71-36连井AVO正演5-2砂组RMS振幅横向变化——小角度——中角度——大角度水层（25m/3层）水层（18.1m/3层）含油水层（15m/1层）小角度（0-10o）中角度（10o-20o）大角度（20o-30o）水层含油水层水层含油水层水层振幅由小角度到大角度逐渐减小；而对于较厚的含油水层与上部油层特征相似，振幅反射变化明显，大角度剖面上反射振幅较强。垦71-31垦71-35垦71-36AVO响应因素：岩性组合，流体变化叠前AVO正演气层水层油层气层水层油层模型1—围岩：高速粉砂质泥岩气层水层油层VpVsDen油层水层气层模型2—围岩：低速纯泥岩VpVsDen模型1AVO响应曲线模型2AVO响应曲线气层：Ⅲ类AVO异常；油层：模型1-增大型AVO特征，模型2-极性反转；水层：模型1-缓慢增大，模型2-减小型AVO特征。叠前AVO正演反射系数随入射角变化曲线图-0.1-0.0500.050.10.150510152025303540入射角反射系数0%20%40%60%80%100%含油饱和度含油饱和度变化20%0%40%60%80%100%油水两相混合：振幅随入射角增大而减小，含油饱和度增大到一定程度，呈现极性反转现象。叠前AVO正演含气饱和度变化20%0%40%60%80%100%气水两相混合：反射系数随入射角变化曲线-0.25-0.2-0.15-0.1-0.0500.050.10.150510152025303540入射角反射系数0%20%40%60%80%100%含气饱和度储层含少量气，表现为明显的振幅随入射角增大而增大的Ⅲ类AVO异常，随饱和度增大，AVO异常特征变化不明显。主要内容一、前言二、横波速度资料的获取三、横波速度预测四、叠前AVO正演模拟五、结论结论9利用岩石物理模型预测横波速度具有快捷、经济的特点。其中xu-white模型较B-G、K-T模型考虑更全面，预测更精确。9通过叠前AVO正演分析了研究区含不同流体储层的AVO响应特征及引起AVO变化的影响因素。为应用叠前资料进行油气检测提供了预测依据。