基于椭球体双重孔隙模型的岩石纵波速度预测方法技术

本发明专利技术提供一种基于椭球体双重孔隙模型的岩石纵波速度预测方法，包括以下步骤：通过获取测井数据，实验观测数据，得到岩石物理参数，并生成岩石的干骨架模型和孔隙流体模型；建立双重孔隙介质椭球斑块饱和模型，并计算孔隙介质的势能/动能，以及内嵌入体中流体的动能和耗散方程，推导出拉格朗日方程组，并求取纵横波速度；根据平面波分析方法，得到波动方程的频散关系，并得到纵波速度频散和衰减计算公式。本发明专利技术提高了岩石纵波速度的预测准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种地震岩石物理领域的速度频散和衰减的预测方法，特别涉及一种包含椭球形状非均匀掺杂体/流体饱和区域的孔隙介质的斑块模型的纵波速度预测方法。
技术介绍
近年来工业高速发展，油气资源需求日益增长，寻找新的资源，勘探油区成为我们的首要目标。随着油气资源的大幅度开采，地下油呈现“整体高度分散，局部相对富集”的状态，给开采带来了很大的困难。这就对勘探技术提出了更高的要求，需要提高声波勘探的分辨率，为最佳井位部署提供依据。利用声波的方法来圈闭油气藏和描述储层特性，是目前我们广泛使用的方法之一，其中纵横波速度是我们的重点描述对象。 在石油勘探过程中，常常需要研究声波在复杂地质构造中的传播问题。岩石中孔隙流体的性质发生变化时，会改变纵、横波速度，地震波诱导的孔隙流体局部流动也会产生影响，并造成弹性波的速度频散和衰减。弹性波穿过饱含流体的多孔介质时，在孔隙流体中会诱发压力梯度，导致孔隙流体流动，直到孔隙压力平衡。同时孔隙流体的流动可能发生在不同的尺度下，因此利用岩石物理模型预测储层纵、横波速度，关键在于明确不同尺度下的流体速度场。大部分油气储层都可看为具有双重孔隙特征的介质。在水-油、水-气、气-油饱和模型中，都可以通过其弹性模量、粘性、密度等参数来计算动能，势能和耗散函数，得到岩石纵、横波速度。 然而，现有技术中岩石纵波速度的预测方法的所有模型都将孔隙介质中的斑块饱和单元体等同为一致的同心球体。但现实中的孔隙介质饱和斑块区域往往不会是理想球体，这导致我们建立的动能与耗散方程与实际的有所出入，不可避免地引起地震波速度预测误差，造成预测的不准确。
技术实现思路
综上所述，确有必要提供一种能够提高预测准确度的岩石纵波速度的预测方法。 一种基于椭球体双重孔隙模型的岩石纵波速度预测方法，包括以下步骤：步骤S10，通过获取测井数据，实验观测数据，得到岩石物理参数，并生成岩石的干骨架模型和孔隙流体模型；步骤S20，以岩石的干骨架模型和孔隙流体模型为基础，建立双重孔隙介质椭球斑块饱和模型，所述双重孔隙介质椭球斑块饱和模型包括三层具有不同孔隙度和不同流体饱和的椭球壳区域模型，每层球壳代表具有不同孔隙特征和不同流体特征的区域，并计算孔隙介质的势能/动能，以及内嵌入体中流体的动能和耗散方程，推导出拉格朗日方程组，并求取纵横波速度；步骤S30，根据平面波分析方法，得到波动方程的频散关系，并得到纵波速度频散和衰减计算公式。 与现有技术相比较，本专利技术通过引入椭球形斑块饱和模型，并且包含了固体骨架和流体的空间非均匀性，因此其速度预测更具灵活性和贴近实际的特点，可以解决较为复杂的多流体、多孔隙类型岩石纵波预测问题。 附图说明 图1为本专利技术第一实施例提供的椭球体斑块饱和模型的结构示意图。 图2为椭球体三层斑块孔隙度和流体分布示意图；三层椭球壳具有不同的孔隙度φ1,φ2,φ3和不同流体f1,f2,f3，不同区域之间交界面为S1,S2。 图3为椭球体流体饱和斑块主轴半径和角度示意图。a,b,c为椭球的主半径，为椭球面上任意一点对应的空间角度 图4为三层椭球体斑块饱和模型的孔隙介质纵波速度预测实施方式流程图。 图5为球体斑块饱和模型与其他三种方法对Fort Union砂岩纵波速度预测结果对比。纵波频率为5千赫兹，其中BR代表Biot-Rayleigh方法；Johnson代表Johnson2001年提出的方法，White代表修正后的Whtie方法；TLP代表球体斑块饱和方法；Sw表示含水饱和度，Vp代表纵波速度，单位是米/秒(m/s)。 图6为椭球形斑块部分饱和模型与其他三种Fort Union砂岩5千赫兹纵波速度预测结果对比；其中BR代表Biot-Rayleigh方法；Johnson代表Johnson的方法，White代表修正后的Whtie方法；代表椭球体斑块饱和方法，椭球主轴比例rba采用统一等效值0.005;代表椭球体斑块饱和方法，椭球主轴比例rba随含水饱和度变化；Sw表示含水饱和度，Vp代表纵波速度，单位是米/秒(m/s)。 图7为椭球部分饱和模型与其他两种纵波速度预测的北海砂岩波速对比（数据50赫兹，50千赫兹和500千赫兹）；其中，BGW和BGH代表低频和高频极限理论预测速度，Gassmann代表低频纵波的Gassmann理论预测速度，White代表修正后的White方法，Johnson代表Johnson提出的方法；TLP代表椭球体斑块饱和方法，椭球主轴比例rba采用统一等效值0.001；Vp代表纵波速度，单位是米/秒(m/s)。 具体实施方式 以下将结合附图详细说明本专利技术提供的岩石纵波速度的预测方法。 请参阅图1，本专利技术提供的岩石纵波速度的预测方法包括如下步骤： 步骤S10，通过获取测井数据，实验观测数据，得到包括流体饱和孔隙介质的渗透率、孔隙度的岩石数据及孔隙中的流体数据，并生成岩石的干骨架模型和孔隙流体模型； 步骤S20，建立双重孔隙介质椭球形斑块饱和模型，并获取孔隙介质的势能/动能，以及内嵌入体中流体的动能和耗散方程，推导出拉格朗日方程组，求取相应情况的岩石纵、横波速度； 步骤S30，根据平面波分析方法，得到波动方程的频散关系，并得到纵波速度频散和衰减计算公式。 在步骤S10中，首先，通过测井数据、实验观测数据获得可靠的岩石物理参数，为测量双重孔隙岩石中的纵、横波速度提供参数。 具体的，根据目标区域的地质报告、测井资料、岩芯切片等手段，得到矿物成分、矿物体积比率、渗透率、孔隙率、泥质含量参数；根据目标区域地层的温度、压力、矿化度等信息，对流体特征分析，确定流体的密度、粘性、弹性模量等参数。 所述岩石物理参数包括岩石的矿物成分、矿物体积比率、渗透率、孔隙率、泥质含量，以及孔隙中的流体数据包括流体的密度、粘性、弹性模量。所述岩石物理参数可由目标区域的地质报告、测井资料、岩芯切片、地层的温度、压力、矿化度等信息获得。然后再采用Voigt-Reuss-Hill平均模型计算岩石本身的等效弹性模量： M 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于椭球体双重孔隙模型的岩石纵波速度预测方法，包括以下步骤：步骤S10，通过获取测井数据和实验观测数据，得到岩石物理参数，并生成岩石的干骨架模型和孔隙流体模型；步骤S20，以岩石的干骨架模型和孔隙流体模型为基础，建立双重孔隙介质椭球斑块饱和模型，所述双重孔隙介质椭球斑块饱和模型包括三层具有不同孔隙度和不同流体饱和的椭球壳区域模型，每层球壳代表具有不同孔隙特征和不同流体特征的区域，并计算孔隙介质的势能/动能，以及内嵌入体中流体的动能和耗散方程，推导出拉格朗日方程组，并求取纵横波速度；步骤S30，根据平面波分析方法，获得波动方程的频散关系，并得到纵波速度频散和衰减计算公式。

【技术特征摘要】
1.一种基于椭球体双重孔隙模型的岩石纵波速度预测方法，包括以下步骤：
步骤S10，通过获取测井数据和实验观测数据，得到岩石物理参数，并
生成岩石的干骨架模型和孔隙流体模型；
步骤S20，以岩石的干骨架模型和孔隙流体模型为基础，建立双重孔隙
介质椭球斑块饱和模型，所述双重孔隙介质椭球斑块饱和模型包括三层具有
不同孔隙度和不同流体饱和的椭球壳区域模型，每层球壳代表具有不同孔隙
特征和不同流体特征的区域，并计算孔隙介质的势能/动能，以及内嵌入体中
流体的动能和耗散方程，推导出拉格朗日方程组，并求取纵横波速度；
步骤S30，根据平面波分析方法，获得波动方程的频散关系，并得到纵
波速度频散和衰减计算公式。
2.如权利要求1所述的基于椭球体双重孔隙模型的岩石纵波速度预测方
法，其特征在于，所述岩石物理参数包括岩石的矿物成分、矿物体积比率、
渗透率、孔隙率、泥质含量，以及孔隙中的流体数据包括流体的密度、粘性、
弹性模量。
3.如权利要求2所述的基于椭球体双重孔隙模型的岩石纵波速度预测方
法，其特征在于，岩石物理参数由目标区域的地质报告、测井资料、岩芯切
片、地层的温度、压力、矿化度信息获得。
4.如权利要求3所述的基于椭球体双重孔隙模型的岩石纵波速度预测方
法，其特征在于，所述岩石本身的等效弹性模量采用Voigt-Reuss-Hill平均
模型计算：
M VRH = 1 2 ( Σ i = 1 n v i M i + 1 / Σ i = 1 n v i M i ) ; ]]> 其中：
MVRH：岩石本身的等效弹性模量；
vi：第i种矿物的体积率；
Mi：第i种矿物的弹性模量；
n：岩石中矿物的总种类数；
采用Pride半经验性的公式来计算干骨架的等效体积模量和剪切模量:
K b = 1 - φ 1 + cφ K s , μ b = 1 - φ 1 + c ' φ μ s ; ]]> Kb,μb:岩石干骨架的体积模量和剪切模量；
Ks,μs:岩石基质的体积模量和剪切模量；
φ:岩石的孔隙度；
c，c′:为经验性参数，与岩石的固结程度有关。
5.如权利要求1所述的基于椭球体双重孔隙模型的岩石纵波速度预测方
法，其特征在于，所述椭球斑块饱和模型包含双重孔隙和双重流体，以模拟
固体骨架非均匀性和流体非均匀性同时存在的情况。
6.如权利要求5所述的基于椭球体双重孔隙模型的岩石纵波速度预测方
法，其特征在于，所述椭球体斑块模型的波动方程建立包括以下步骤：
步骤S21，获取椭球形嵌入体内部的流体速度特征，对双重孔隙介质中
流体动能函数、耗散函数进行求取。
步骤S22，通过哈密顿原理和拉格朗日方程，建立双重孔隙介质的波动
方程。
7.如权利要求6所述的基于椭球体双重孔隙模型的岩石纵波速度预测方
法，其特征在于，所述椭球斑块饱和系统为一三层椭球体斑块饱和模型，
其动能函数为：
T = 1 2 Σ i = 1 3 ρ 00 u · i 2 + Σ i = 1 3 Σ m = 1 3 ρ 0 m u · i U · i ( m ) + 1 2 Σ i = 1 3 Σ m = 1 3 ρ mm U · i ( m ) 2 + T L ; ]]> 其中m=1,2,3表示三层球壳的不同区域，表示第m类孔
隙区域内的流体空间位移分量，u1,u2,u3表示固体位移分量，
ρ 00 = ρ 0 - Σ m = 1 3 ( ρ m ...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙卫涛，刘嘉玮，巴晶，
申请(专利权)人：清华大学，中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11