岩石物理分析.docx

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中国石油大学（华东）

第一篇地震岩石物理学及在储层预测的应用

SeismicRockphysicsTheoryandtheApplicationinReservorDiscrimination

摘要

储层预测研究主要在于弄清储层构造特征、岩性特征及储层参数，进而减少勘探开发风险。

储层参数包括孔隙度、渗透率、流体类型等，而地震资料提供的是地震波旅行时和振幅信息，再通过反演可得到弹性参数。

地震岩石物理学则为储层参数和弹性参数之间搭建桥梁。

横波速度是重要的地球物理参数在近些年发展起来的叠前地震储层弹性参数反演及流体检测方面起着重要的作用。

地震横波速度估计技术是根据地震岩石物理建立的目标岩石模量计算模式，利用计算出的模量重建纵波曲线，与实测曲线建立迭代格式修正岩石模量，实现横波速度等关键参数估计。

在方法实现上利用了Xu-White模型为初始模型。

流体因子是识别储层流体的重要参数，常规流体因子多是基于单相介质理论提出的，而从双相介质岩石物理理论出发可以更好的研究孔隙流体对介质岩石弹性性质的影响，为敏感流体因子的构建提供更好的指导。

本文采用了Gassmann流体因子，并分析了其敏感性。

关键词：

等效介质模量，孔隙度，横波速度估算，Xu-White模型，Gassmann流体因子。

SeismicRockphysicsTheoryandtheApplicationinReservorDiscrimination

Abstract

Thestudyofreservoirpredictionismainlytoinvestigatethecharacteristicsofreservoirstructure,lithologicfeaturesandreservoirparameters,aimtoreducetheriskofexploration.Reservoirparametersincludeporosity,permeability,fluidtype,etc,Butseismicdataonlyreflectsonseismictraveltime,amplitudeinformation,andelasticparameterswhichcanbeobtainedthrouthseismicinversion.Seismicrockphysicsbuildsbridgesforreservoirparameters

elastic.S-wavevelocity,animportantgeophysicalparameter,playsanimportantroleinpre-stackseismicreservoirelasticparameterinversionandfluiddetectionwitchdevelopedinrecentyears.Theseismicshearwavevelocityestimationtechniqueisbasedontherockmasscalculationmodelestablishedbytheseismicrockphysics,reconstructsthelongitudinalwavecurvewiththecalculatedmodulus,establishestheiterativepatternwiththemeasuredcurvetocorrecttherockmodulus,andobtainthekeyparameterssuchastheshearwavevelocity.TheXu-Whitemodelwasusedastheinitialmodelinthemethodimplementation.Fluidfactorisanimportantparametertoidentifyreservoirfluid.Conventionalfluidfactorsaremostlybasedonthetheoryofsingle-phasemedium.Fromthetheoryofbiphasicmediumrockphysics,itcanbebettertostudytheeffectofporefluidontheelasticpropertiesoffluidTheconstructionoffluidfactorsprovidesbetterguidance.Inthispaper,theGassmannfluidfactorisusedanditssensitivityisanalyzed.

Keyword:

Equivalentmediummodulus,porosity,Shearwavevelocityestimation,Xu-Whitemodel,Gassmannfluidfactor

目录

第一章绪论 4

1.1岩石物理学及其发展方向 5

1.2国内外研究现状 5

第二章基本理论模型分析 7

2.1有效介质模量理论 7

2.2波传播理论 8

2.3理论模型的比较及适用性分析 9

第三章速度影响因素分析 10

3.1岩性对速度的影响 11

3.2孔隙对速度的影响 11

3.3成岩作用对速度的影响 12

3.4密度对速度的影响 12

3.5孔隙流体对速度影响 12

3.6压力对速度的影响 13

3.7温度对速度的影响 13

第四章主要应用 15

4.1横波速度估算 15

4.2流体替换 16

4.3敏感属性参数优选 16

第五章实际资料的应用（基于孔隙弹性理论的地震岩石物理研究） 18

5.1东营组储层地震岩石物理模型构建 18

5.2基于岩石物理地震横波速度估计技术 22

5.2.1横波速度估计理论 22

5.2.2实例计算 23

5.3基于孔隙介质理论的流体因子敏感性评价 28

5.3.1流体因子构建 28

5.3.2流体因子敏感性分析 31

IV

第一章绪论

1.1岩石物理学及其发展方向

传统的岩石物理学（rockphysics）就是研究岩石在地球内部特殊的环境下的各种性质及其物理性质的一门基础性和应用性的学科，其重点是研究与地质学、地球物理学、地热学、地球化学和环境科学等密切相关的岩石性质。

岩石物理的具体手段是通过岩石物理性质（力学、声学、流体力学、电磁学和热学等）的测试实验分析，了解岩石及其构成矿物在不同条件下的物理性质。

斯坦福大学著名岩石物理学家Mavko教授对此的定义是：

致力于发现地震信号中所包含的不同的地质趋势（组分，粒度，分选，压实，岩化等地质作用在地震振幅上的反应），弄清地震属性（速度，阻抗，反射系数，AVO、衰减等）与岩石状态（岩石类型，矿物学，孔隙度，应力、温度等）及流体属性（孔隙流体性质、压力、饱和程度等）之间的关系，以建立地质与地震之间的动力学链接，力求地震资料的定量解释，从而最小化地震解释的不确定性和风险。

地震岩石物理学研究是地震资料向定量解释发展的必由之路。

当前地震岩石物理学研究的发展趋势是继续致力于开发能够量化并把地质约束条件合并到储层岩石物理模型中去的工具，同时不断发展与完善叠前弹性参数反演等油藏储集参数地震表述的新技术手段。

即通过包括弹性界限，接触理论和经验关系等在内的一系列稳健模型的研究，分别用那些影响储层质量同时与常规地质解释也是一致的沉积学参数来进行地震特性参数的模拟研究；随着地震资料质量和计算机处理水平的不断提高，不断研究开发各种基于岩石物理模型的地震正、反演先进技术。

1.2国内外研究现状

国外岩石物理研究的重点在于理论模型的建立和应用，着眼于研究成果的系统化和精细化。

几个主要研究机构的研究情况如下。

（1）休斯顿大学岩石物理实验室（RockPhysicsLaboratory）休斯顿大学岩石物理实验室长期从事岩石和流体特性的测试和特征研究，致力于从地震资料中提取储层特征和流体特性。

现阶段研究的重点在4个方面：

①前沿勘探技术研究，包括高温高压条件下的超深油藏勘探开发等；②储层检测技术研究，如时移地震响应特征的标定；③非常规油藏的开发，如致密地层天然气、重油和油页岩油藏；④深水沉积物含烃饱和度的地震评价。

在2005—2007年的SEG年会上，该机构共发表文章22篇，内容涉及岩石物理研究的诸多方面，包括不同流体状态的AVO属性研究、重油储层特征研究、时移地震技术研究、速度频散研究、深水储层岩石速度研究、碳酸盐岩的孔隙结构研究等。

（2）斯坦福大学岩石物理及井中地球物理项目组（RockPhysics&BoreholeGeophysicsProject）斯坦福大学的一个重要的研究方向就是地球物理勘探领域的岩石物理研究。

其现阶段研究的重点包括：

①多孔岩石介质的力学特性；②实验室条件下，岩石、颗粒矿物和储层流体的速度、衰减、渗透性测试分析；③多孔流体饱和介质地震波的传播、衰减和频散研究等。

（3）美国岩心公司（CoreLab）美国岩心公司致力于油藏最优化和采收率最大化，其关键的技术理念是：

任何油藏优化措施都要基于对油藏复杂情况的详细了解———岩石特性、天然气、原油、水以及控制岩石内液体和气体流动的机理。

其3个业务单元（油藏描述、油气增产、油藏管理）都与岩石物理研究密切相关：

①油藏描述，利用岩心和流体测试数据对测井和地震数据进行评价和标定，并通过对各相岩石特性的评价，最大程度提高油气日产量及油田开采寿命中的总产量；②油气增产，通过实际油藏压力和温度条件下流体通过岩石的动态流动测试以及基于岩心声波的各向异性研究，预测裂缝扩展方向，进而正演模拟实际驱替过程，建立科学的油田驱替方案，减少地层伤害的程度，最大程度的提高采收率；③油藏管理，通过对油藏压力、温度、流动状态进行研究，结合区域地质特性和岩石物性，实时了解油藏动态，进行高效管理。

该公司拥有一整套岩心测试设备，全方位的对测试数据进行测试，收集了世界范围内许多机构的岩心测试信息，建立了油藏应用岩石物性综合数据库系统。

国内岩石物理研究[3~7]则紧紧跟踪了国外的技术发展，着眼于岩石物理理论模型的应用，主要包括以下几方面：

①岩石物理理论模型适应性研究；②实验室岩心测试技术研究；③储层特征参数研究；④岩石物理参数规律统计；⑤储层特征敏感参数识别；⑥测井曲线的重构或生成。

在岩石物理研究中，速度是岩石物理研究乃至整个地球物理勘探领域的关键参数，理论模型则是其研究的基础。

这两个关键贯穿于岩石物理研究的整个过程

第二章基本理论模型分析

岩石是由固体的岩石骨架和流动的孔隙流体组成的多相体，其速度的影响因素呈现复杂性和多样性。

各因素对速度的影响不是单一的，是相互影响、综合作用的结果。

这也表明利用地球物理资料进行储层特征预测和流体识别是切实可行的。

岩石的弹性表现为多相体的等效弹性，可以概括为4个分量：

基质模量、干岩骨架模量、孔隙流体模量和环境因素（包括压力、温度、声波频率等）。

岩石物理理论模型旨在建立这些模量之间相互的理论关系。

根据建立方法的不同，岩石物理基本理论模型可以分为有效介质模量理论和波传播理论两大类[14]。

2.1有效介质模量理论

有效介质模量理论是岩石物理学的一个重要分支。

它是根据各种几何平均物理模型，在已知组成岩石各相的相