基于孔隙介质渐进方程非线性反演的含气性检测方法技术

本发明专利技术涉及石油、天然气勘探开发领域，特别涉及一种基于孔隙介质渐进方程非线性反演的含气性检测方法。本发明专利技术通过首创基于反演方法来提取含气性指示的应用方法，从测井岩石物理资料入手进行正演模型研究，通过模型观察到了振幅随频率变化的现象，并进行了分析。最后利用法线渐近方程，在频率域内建立目标函数，采用非线性混沌方法实现了基于孔隙介质法向反射系数的含气性属性反演。本发明专利技术研究的模型合并了Barenblatt模型和Biot弹性孔隙理论，但它的应用不仅限于裂缝储层，而适用于岩石中有两种或多种尺度的情形。

Gas bearing detection method based on nonlinear inversion of progressive equation of porous media

The invention relates to the exploration and development of petroleum and natural gas, especially a gas detection method based on the nonlinear inversion of the gradual equation of porous media. The invention adopts the method of extracting the indication of gas indication based on the inversion method, and studies the forward modeling from the logging rock physical data. The phenomenon of amplitude changing with frequency is observed through the model, and the analysis is carried out. Finally, based on the normal asymptotic equation, we establish the objective function in the frequency domain, and use the nonlinear chaos method to achieve the inversion of the gas bearing property based on the normal reflection coefficient of the porous medium. The model studied combines the Barenblatt model and the Biot elastic pore theory, but its application is not limited to fractured reservoirs, but it is applicable to two or more scales in rocks.

【技术实现步骤摘要】
基于孔隙介质渐进方程非线性反演的含气性检测方法
本专利技术涉及石油、天然气勘探开发领域，特别涉及一种基于孔隙介质渐进方程非线性反演的含气性检测方法。
技术介绍
多年前，地球物理学家就已经认识到了与油气储层相关的低频地震异常，这一课题至今仍然在引起大家的关注。人们虽然对引起与频率相关的振幅异常的机制没有完全认识清楚，但是油气储藏往往表现出异常高的能量衰减已经被广泛认知，与能量衰减相关的是速度频散。在能量衰减非常高的油气储层中，经常可以见到明显的速度频散，实验室中同样观测到了发生在地震频带内的强能量衰减和速度频散。碳氢储层像其它沉积岩一样属于流体饱和的孔隙介质，储层的弹性属性可用孔隙介质理论来描述。但是，大多数的弹性孔隙理论的研究都集中在对速度频散和衰减的研究，只有极少数的学者对孔隙介质中的平面波的反射系数进行了研究。众所周知，经典的孔隙介质理论不适合在低于100Hz以下的地震频带内做研究，其衰减和速度频散只有在大于Biot特征频率时才变得有意义，该特征频率通常为0.1MHz或者更高；Barenblattetal.提出的双孔隙模型认为裂缝是以不同尺度的渗透率出现的；PrideandBerryman则提出了另一种双孔隙模型，但该模型需要有较大规模的流体流动。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有探测方法适用场合均有限的问题，提供一种基于孔隙介质渐进方程非线性反演的含气性检测方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种基于孔隙介质渐进方程非线性反演的含气性检测方法，包括如下步骤：将由介质a和介质b交界构成的弹性孔隙半空间作为目标探测区域，对其进行探测，获取目标探测区域地震信号频域数据Robs；建立目标函数其中，C1表示反演的流体含气性指示参数，RFF为反射界面上快波反射系数，为快波反射系数渐进展开式的零阶项，ω为地震信号的的频率；所述反射界面指介质a与介质b的交界面；采用非线性馄饨优化算法对目标函数进行计算，得出目标解。进一步的，所述非线性馄饨优化算法公式为是模型空间中实际的参数，他们的取值范围分别为[ai_C,bi_C],[ai_R,bi_R]，j表示迭代次数。进一步的，快波反射系数其中为快波反射系数渐进展开式的一阶项，式中，ρf表示流体密度，η表示流体粘滞系数，κ表示渗透率。进一步的，快波反射系数渐进展开式的零阶项其中，Z为波阻抗，其用公式表示，Za表示介质a的波阻抗，Zb表示介质b的波阻抗；式中，M表示弹性参数，Kg表示固体颗粒的体积模量，K表示干岩石的体积模量，μ表示干岩石剪切模量，φ表示孔隙度，ρg示固体颗粒的密度，Kf表示流体体积模量，ρf表示流体密度，η表示稳定态的剪切粘滞系数。进一步的，快波反射系数渐进展开式的一阶项Z为波阻抗，其用公式表示；式中，M表示弹性参数；R1FS表示反射面上慢波反射系数渐进展开式的一阶项，该式中，且，γκ＝κa/κb为两种孔隙介质的渗透率比；其中Kg为固体颗粒的体积模量，K为干岩石的体积模量，μ为干岩石剪切模量，φ为孔隙度，ρg为固体颗粒的密度，Kf为流体体积模量，ρf为流体密度，η为稳定态的剪切粘滞系数。理所当然的，γKa、γKb分别为介质a和介质b的γK参数；γβa、γβb分别为介质a和介质b的γβ参数；vfa、vfb分别为介质a和介质b的vf参数。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术通过首创基于反演方法来提取含气性指示的应用方法，从测井岩石物理资料入手进行正演模型研究，通过模型观察到了振幅随频率变化的现象，并进行了分析。最后利用法线渐近方程，在频率域内建立目标函数，采用非线性混沌方法实现了基于孔隙介质法向反射系数的含气性属性反演。本专利技术研究的模型合并了Barenblatt模型和Biot弹性孔隙理论，但它的应用不仅限于裂缝储层(Goloshubin,2006,2008)，而适用于岩石中有两种或多种尺度的情形。附图说明：图1为目标探测区域两个弹性孔隙半空间介质a和介质b交界示意图。图2为地震波法向入射时孔隙介质界面上反射系数随频率的变化曲线。图3a、图3b、图3c分别为含气时频率变化对振幅的影响对比。图4为具体实施例中基于孔隙介质渐进方程方法的沙溪庙JS储层中某河道连进剖面的含气性检测剖面图。图5a为实施例中JS储层振幅平面图。图5b为实施例中JS储层基于孔隙介质法向方程的含气性预测平面图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。本专利技术属于石油地球物理勘探领域中对地震信号处理的方法，首先通过孔隙介质法向渐进方程理论研究，对渐近方程代表流动性参数的分析，将其引入到地震勘探中。然后，利用该渐近表达式及岩石物理数据进行正演及分析。最后，实现基于孔隙介质渐进方程非线性反演的含气性检测，具体步骤：(1)孔隙介质渐近法向方程理论典型的两个弹性孔隙半空间孔隙介质a和b的交界模型如图1所示，在它们的交界处(z＝0)有一可渗透界面(反射界面)，从z<0的半空间有一快纵波垂直入射到界面上，这时，在反射界面上会产生4种类型的波：反射快波(RFF)，反射慢波(RFS)，透射快波(TFF)和透射慢波(TFS)。孔隙介质中，质量和动量守恒暗示了岩石骨架的位移，同时，要求反射界面上流体的达西速度、总压力和流体压力必须是连续的。当地震波垂直入射时，反射界面上快波反射系数RFF与快波透射系数TFF的渐进表达式分别为：这里的和分别为快波反射系数渐进展开式的零阶项和一阶项，ε是关于流体的一项综合参数，定义如下：该公式是流体密度ρf，流体粘滞系数η和渗透率κ的一种组合；本专利技术中的ε可以使渐进公式有更直观的线性的表达形式。在渐进展开式中，快波反射系数渐进展开式的零阶项和快波透射系数渐进展开式的零阶项可表示为：这里的Z定义为另一种形式的波阻抗公式(6)中的参数可表示：快波反射系数渐进展开式的一阶项R1FF与快波透射系数渐进展开式的一阶项T1FF可表示为：同时，慢波反射系数渐进展开式的一阶项R1FS和慢波透射系数渐进展开式的一阶项T1FS表示为：这里并且γκ＝κa/κb为两种孔隙介质的渗透率比。其中Kg为固体颗粒的体积模量，K为干岩石的体积模量，μ为干岩石剪切模量，φ为孔隙度，κ为渗透率，ρg为固体颗粒的密度，Kf为流体体积模量，ρf为流体密度，η为稳定态的剪切粘滞系数。地震波法向入射时的反射系数的渐进表达式却能很好地在地震频带内工作，最关键的因素是在渐进方程的推导中，考虑了流体流动中的动态和非平衡效应(SilinandGoloshubin,2010)，并修改达西定理为：这里的W表示流体相对于骨架的达西速度，τ是时间尺度的参数，p是流体压力；在修改的达西定理中附加项代表了流体流动中的动态与非平衡关系；本专利技术中采用的渐进表达式的数学表达更加简单，因此更有利于在实际中应用。(2)模型正演要进行正演模拟需参数：固体颗粒的体积模量Kg，干岩石的体积模量K，干岩石剪切模量μ，孔隙度φ，渗透率κ，固体颗粒的密度ρg，流体体积模量Kf，流体密度ρf，稳定态的剪切粘滞系数η。这些参数大多可从岩石物理和测井数据收集而来，而干砂岩的体积模量K和剪切模量μ通常需要岩石本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于孔隙介质渐进方程非线性反演的含气性检测方法，其特征在于，包括如下步骤：将由介质a和介质b交界构成的弹性孔隙半空间作为目标探测区域，对其进行探测，获取介质界面的地震反射信号频域数据Robs；建立目标函数

【技术特征摘要】
1.一种基于孔隙介质渐进方程非线性反演的含气性检测方法，其特征在于，包括如下步骤：将由介质a和介质b交界构成的弹性孔隙半空间作为目标探测区域，对其进行探测，获取介质界面的地震反射信号频域数据Robs；建立目标函数其中，C1表示反演的流体含气性指示参数，RFF为反射界面上快波反射系数，为快波反射系数渐进展开式的零阶项，ω为地震信号的的频率；采用非线性馄饨优化算法对目标函数进行迭代，得出目标函数的解。2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述非线性馄饨优化算法公式为是模型空间中实际的参数，他们的取值范围分别为[ai_C,bi_C],[ai_R,bi_R]，j表示迭代次数。3.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，快波反射系数其中为快波反射系数渐进展开式的一阶项，式中，ρf表示流体密度，η表示流体粘滞系数，...

【专利技术属性】
技术研发人员：许多，吴清杰，姜镭，段文燊，马如辉，魏艳，郑公营，王玲，
申请(专利权)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西南油气分公司，
类型：发明
国别省市：北京,11