專利名稱：一種利用地震資料確定地下流體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地球物理勘探技術(shù)，是一種利用地震資料確定地下流體的方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)地震資料進(jìn)行地下流體識(shí)別與確定，除了常用屬性分析和地震反演 外，流體模量方法越來(lái)越受到重視。實(shí)踐表明，天然氣的體積模量一般在
0.02 0. lGPa，石油的體積模量在lGpa左右，水的體積模量大于2. 25Gpa， 因此，利用流體模量可以直接識(shí)別與確定孔隙流體的性質(zhì)。
目前利用流體模量進(jìn)行流體識(shí)別的方法有速度-模型法和隨機(jī)反演法 (Murphy， 1993)，該方法針對(duì)砂巖地層，利用Biot-Gassmann方程從縱橫波 速度中提取流體模量，用于測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，效果比較好，但其最大困難是孔隙空 間模量難以獲取，限制了應(yīng)用。White和Varela等提出了用概率方法并結(jié)合 Gassmarm方程叢AV0反演獲得的彈性波速度中提取最大似然流體模量，根據(jù) 流體模量數(shù)據(jù)或最大似然函數(shù)分布進(jìn)行流體識(shí)別和分布預(yù)測(cè)。這種方法需要 先驗(yàn)概率分布函數(shù)，在數(shù)據(jù)量有限的情況下，可靠性低。只利用隨偏移距變 化的振幅信息進(jìn)行振幅隨偏移距變化(AV0)反演獲得速度數(shù)據(jù)，因此有多解 性和實(shí)現(xiàn)困難#缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可充分利用地震數(shù)據(jù)信息，方便提取流體模量， 降低多解性，提高地震流體識(shí)別的精度的利用地震資料確定地下流體的方法。本發(fā)明的具體步驟包括
1) 用常規(guī)方法采集、處理地震數(shù)據(jù)，獲得工區(qū)炮集數(shù)據(jù)；
步驟1所述的常規(guī)處理方法包括對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行靜校正、地表一致性振 幅補(bǔ)償和疊前去除噪音。
2) 將地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成地下有效介質(zhì)體積模量和密度數(shù)據(jù)； 步驟2所述的轉(zhuǎn)換是對(duì)炮集數(shù)據(jù)進(jìn)行疊前全波動(dòng)方程反演。
3) 用常規(guī)方法測(cè)井，根據(jù)縱、橫波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)得到工區(qū)井孔處有效介質(zhì)的 彈性模量；
在沒(méi)有橫波測(cè)井時(shí)，步驟3所述的橫波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)用已知的工區(qū)的縱速度 與橫波速度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系或橫波速度與伽瑪值的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系計(jì)算得到橫波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)。
步驟3所述的彈性模量是指體積模量和剪切模量。
4) 根據(jù)飽和度測(cè)井，計(jì)算井孔處流體模量 步驟4所述的井孔處流體模量，用下列公式計(jì)算-
《/ " 〖g(o)
其中Sw水飽和度，Kw為地下水的體積模量，Kg(。)為氣(或油)的體積
模量，Kf為流體模量。
5) 利用已知的Koster-Toksoz巖石物理模型，從步驟3和步驟4中介質(zhì) 彈性模量和流體模量以及孔隙度測(cè)井和孔隙縱橫比譜數(shù)據(jù)，采用下列公式 迭代反演骨架固體體積模量Ks和骨架固體剪切模量^:
c仏+rf2 +1_(")2+VC+^
其中，n為迭代次數(shù)，由&(^61^01^02方程獲得^6^，《(/ = 1,2)為系數(shù)； 步驟5中系數(shù)具體獲得過(guò)程是將Koster-Toksoz第一個(gè)方程用一元二次 方程表示，左端是不含骨架固體剪切模量的骨架固體體積模量的二次表達(dá)式， 包含骨架固體剪切模量項(xiàng)在右端，左端項(xiàng)系數(shù)為bi和dn右端項(xiàng)系數(shù)為^和 q。
步驟5中系數(shù)具體獲得過(guò)程是將Koster-Toksoz的第二個(gè)方程用一元二 次方程表示，左端是不含骨架固體體積模量的骨架固體剪切模量的二次表達(dá) 式，包含骨架固體體積模量項(xiàng)在右端；左端項(xiàng)有兩個(gè)系數(shù)，分別為a2和b2，
右端項(xiàng)有兩個(gè)系數(shù)，即C2和d2。
步驟5中孔隙度測(cè)井是用常規(guī)密度測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)用下式計(jì)算獲得-
,W
其中Pf、 ps、 psH分別為流體密度、骨架固體密度和泥巖密度，SH為泥質(zhì)
含量，(P為孔隙度，Pe為密度測(cè)井。
步驟5中孔隙縱橫比譜數(shù)據(jù)由以下方法獲得，測(cè)量巖芯薄片照片上孔隙 的長(zhǎng)軸和短軸的長(zhǎng)度，計(jì)算長(zhǎng)、短軸的比得到孔隙縱橫比；對(duì)多個(gè)巖芯薄片 進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)，得到同一縱橫比的孔隙占總孔隙的比例；同樣方法對(duì)其它縱 橫比的孔隙進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到不同縱橫比孔隙占總孔隙的比例；不同孔隙縱橫 比和對(duì)應(yīng)的比例值形成孔隙縱橫比譜數(shù)據(jù)。
步驟5中迭代反演的初始值骨架固體彈性模量用測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)計(jì)算的有效介 質(zhì)模量加上其0.5 1. 5%的增量獲得。
步驟5中當(dāng)前后兩次迭代計(jì)算的彈性模量差值小于10'6時(shí)停止迭代，并把當(dāng)前的模量值作為反演結(jié)果。
6) 利用步驟5獲得的井孔處骨架固體模量，得到骨架固體彈性模量的低 頻模型；
步驟6中骨架固體彈性模量的低頻模型采用常規(guī)內(nèi)插和外推方法計(jì)算。
7) 利用地震反演獲得的有效介質(zhì)密度Pe，按下列公式計(jì)算孔隙度，得到 孔隙度數(shù)據(jù)體-
其中，Pf、 Ps、 PSH分別為流體密度、骨架固體密度和泥巖密度，SH為泥質(zhì) 含量，cp為孔隙度；
8) 步驟6和步驟7獲得的數(shù)據(jù)，取流體模量等于0，用步驟5同樣的方 法得到干骨架的彈性模量數(shù)據(jù)體；
9) 根據(jù)步驟6 8，按下式從地震數(shù)據(jù)反演的有效介質(zhì)體積模量中分離出 井旁流體積模量
其中，Kd為干骨架模量，Ke為有效介質(zhì)模量，Ks為骨架固體模量；
10) 利用井孔處的流體模量和井旁道流體模量標(biāo)定得到流體模量標(biāo)定算 子，用標(biāo)定算子對(duì)其它非井旁道流體模量進(jìn)行標(biāo)定；
步驟10兩井之間的標(biāo)定算子由兩井處的算子由常規(guī)線性內(nèi)插獲得。
11) 根據(jù)提取的流體模量Kf，按下列方法進(jìn)行地下流體識(shí)別-干層 0SKf<Kg(。)氣(油)層Kg (Ko) SK《Kc 水層 Ke<Kf^Kw
其中Kg(。)為氣或油的體積模量，Kf為流體模量，Ke為臨界模量，用下式計(jì)
算
丄=& , 1 - &
其中s^為油氣藏的最高含水飽和度。
步驟11所述的S^油氣藏的最高含水飽和度為50% 70%。 本發(fā)明能充分利用振幅、頻率、相位等多種信息，從地震數(shù)據(jù)中反演有 效介質(zhì)彈性模量，.降低了多解性；同時(shí)，本發(fā)明聯(lián)合了 Kuster-Toksoz巖石 物理模型和Gassmann巖石物理模型，突破了球形孔隙的限制和對(duì)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量 的要求，更符合實(shí)際地層，且容易實(shí)現(xiàn)流體模量分離。流體識(shí)別直接、結(jié)果 可靠，流體識(shí)別與鉆井結(jié)果吻合達(dá)90%以上。


圖1是測(cè)井曲線及反演的骨架固體彈性模量曲線圖2是反演的有效介質(zhì)密度剖面圖3是由有效密度計(jì)算的孔隙度剖面圖4是反演的有效介質(zhì)體積模量剖面圖5是從有效體積模量中分離出來(lái)的流體模量剖面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明聯(lián)合Gassmann和Kuster-Toksoz巖石物理模型，突破球形孔隙形 狀的限制和對(duì)實(shí)驗(yàn)室干骨架測(cè)量的要求，從地震反演獲得的有效介質(zhì)彈性模 量中分離出流體的彈性模量，再利用流體模量顯著區(qū)別于固體介質(zhì)模量以及油、氣、水(尤其是氣-油、氣-水)模量的明顯差異，進(jìn)行流體識(shí)別，提高 流體分布預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度，為后續(xù)的有效儲(chǔ)層預(yù)測(cè)、儲(chǔ)量估計(jì)和剩余油分布預(yù) 測(cè)提供直接、可靠的流體分布數(shù)據(jù)。
在陸相湖泊沉積地區(qū)，水下分流河道發(fā)育，為低孔、低滲氣田。儲(chǔ)層和 圍巖縱波速度和阻抗差異小，常規(guī)地震直接油氣識(shí)別困難。在先已對(duì)區(qū)塊進(jìn) 行勘探，得到波動(dòng)方程疊前反演，獲得了有效介質(zhì)密度和體積模量數(shù)據(jù)，在 此基礎(chǔ)上按本發(fā)明的方法進(jìn)行流體識(shí)別，具體實(shí)現(xiàn)步驟為
1、 采集地震數(shù)據(jù)，用常規(guī)方法對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行靜校正、地表一致性振幅
補(bǔ)償和疊前去噪，形成炮集數(shù)據(jù)；
2、 用常規(guī)波動(dòng)方程反演方法對(duì)炮集數(shù)據(jù)進(jìn)行反演，獲得地層的有效體積 模量和密度；
3、 根據(jù)該區(qū)部分有橫波測(cè)井的井的數(shù)據(jù)建立橫波速度與自然伽瑪值的經(jīng) 驗(yàn)關(guān)系式，用該經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算其它沒(méi)有橫波測(cè)井的井的橫波數(shù)據(jù)；
4、 利用聲波、橫波、密度測(cè)井計(jì)算井孔處有效介質(zhì)體積模量和剪切模量， 并利用飽和度測(cè)井計(jì)算井孔處流體模量；
5、 根據(jù)有效介質(zhì)體積模量、孔隙度、飽和度測(cè)井及該區(qū)孔隙縱橫比譜數(shù)
據(jù)，反演井孔處骨架固體的體積模量和剪切模量，并通過(guò)內(nèi)插、外推形成骨 架固體體積和剪切模量的低頻模型；
6、 利用地震反演的密度計(jì)算孔隙度；
7、 根據(jù)骨架固體彈性模量的低頻模型和孔隙度計(jì)算干骨架的體積和剪切 模量；
8、 利用地震反演的有效介質(zhì)體積模量以及骨架固體體積和剪切模量的低頻模型、干骨架的體積和剪切模量、孔隙度，計(jì)算流體體積模量。
9、 用井孔處的流體模量對(duì)井旁道流體模量進(jìn)行標(biāo)定，獲得流體模量標(biāo)定 算子，對(duì)非井旁道流體模量進(jìn)行標(biāo)定。
10、 該區(qū)氣體體積模量為0.00015，水的體積模量為2.25，含水飽和度超 過(guò)80%時(shí)定為水層，則臨界流體模量為0.00075。按前述方法進(jìn)行流體識(shí)別。
圖1為某口井的測(cè)井曲線及利用它們獲得的彈性模量測(cè)井曲線。圖2 圖 5顯示了其中某條測(cè)線的部分結(jié)果。圖2為聲波方程反演的密度剖面，密度分 布成層狀，在Jld上有一個(gè)明顯的低密度層，X6 J1Z間密度普遍較低，X4 X5之間地層密度在W2井孔附近較低，但總的來(lái)說(shuō)，整個(gè)剖面上密度分布比較 均勻。圖3為由密度計(jì)算的孔隙度剖面，與密度剖面相比，有三個(gè)明顯的成 層狀高孔隙帶，分別位于X6 J1Z之間的地層、X4 X5之間的地層和Jld上 面的上覆層，除Jld上覆層外(沒(méi)有孔隙度測(cè)井解釋結(jié)果)，其它兩個(gè)條帶與 測(cè)井結(jié)果基本一致。圖4為聲波方程反演的有效體積模量剖面，體積模量值 也明顯呈現(xiàn)相對(duì)雄較低的三個(gè)條帶，但細(xì)節(jié)不完全類似于孔隙度(圖3)。有 效體積模量與巖性、孔隙度和孔隙流體等因素都有關(guān)，是它們的一個(gè)綜合反 映。從有效體積模量剖面上可以得出油氣的可能分布，但多解性比較強(qiáng)。圖5 顯示了流體模量剖面，可以看出Jld上面的低密度、低有效體積模量、相對(duì) 高孔帶為水層；^井孔W2附近，J1Z以上的上覆層以及X4 X5之間的低密度、 相對(duì)高孔和低有效體積模量帶含水飽和度比較高，X6 J1Z之間的地層以及井 Wl附近的X4 X5之間的地層(淺灰色)為氣體分布，兩井之間的各地層也分 布有氣體。井孔處的氣體分布預(yù)測(cè)結(jié)果基本與鉆井吻合，為后續(xù)的有效儲(chǔ)層 預(yù)測(cè)提供了可靠的流體分布數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1、一種利用地震資料確定地下流體的方法，其特征在于具體步驟包括1)用常規(guī)方法采集、處理地震數(shù)據(jù)，獲得工區(qū)炮集數(shù)據(jù)；2)將地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成地下有效介質(zhì)體積模量和密度數(shù)據(jù)；3)用常規(guī)方法測(cè)井，根據(jù)縱、橫波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)得到工區(qū)井孔處有效介質(zhì)的彈性模量；4)根據(jù)飽和度測(cè)井，計(jì)算井孔處流體模量5)利用已知的Koster-Toksoz巖石物理模型，從步驟3和步驟4中介質(zhì)彈性模量和流體模量以及孔隙度測(cè)井和孔隙縱橫比譜數(shù)據(jù)，采用下列公式迭代反演骨架固體體積模量Ks和骨架固體剪切模量μs其中，n為迭代次數(shù)，由Koster-Toksoz方程獲得ai，bi，ci，di(i＝1，2)為系數(shù)；6)利用步驟5獲得的井孔處骨架固體模量，得到骨架固體彈性模量的低頻模型；7)利用地震反演獲得的有效介質(zhì)密度ρe，按下列公式計(jì)算孔隙度，得到孔隙度數(shù)據(jù)體其中，ρf、ρs、ρSH分別為流體密度、骨架固體密度和泥巖密度，SH為泥質(zhì)含量，為孔隙度；8)步驟6和步驟7獲得的數(shù)據(jù)，取流體模量等于0，用步驟5同樣的方法得到干骨架的彈性模量數(shù)據(jù)體；9)根據(jù)步驟6～8，按下式從地震數(shù)據(jù)反演的有效介質(zhì)體積模量中分離出井旁流體積模量其中，Kd為干骨架模量，Ke為有效介質(zhì)模量，Ks為骨架固體模量；10)利用井孔處的流體模量和井旁道流體模量標(biāo)定得到流體模量標(biāo)定算子，用標(biāo)定算子對(duì)其它非井旁道流體模量進(jìn)行標(biāo)定；11)根據(jù)提取的流體模量Kf，按下列方法進(jìn)行地下流體識(shí)別干層0≤Kf<Kg(o)氣(油)層Kg(Ko)≤Kf≤Kc水層Kc<Kf≤Kw其中Kg(o)為氣或油的體積模量，Kf為流體模量，Kc為臨界模量，用下式計(jì)算其中Swc為油氣藏的最高含水飽和度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用地震資料確定地下流體的方法，其特征在 于步驟1所述的常規(guī)處理方法包括對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行靜校正、地表一致性振 幅補(bǔ)償和疊前去除噪音。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用地震資料確定地下流體的方法，其特征在于步驟2所述的轉(zhuǎn)換是對(duì)炮集數(shù)據(jù)進(jìn)行疊前全波動(dòng)方程反演。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用地震資料確定地下流體的方法，其特征在 于在沒(méi)有橫波測(cè)井時(shí)，步驟3所述的橫波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)用已知的工區(qū)的縱速度 與橫波速度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系或橫波速度與伽瑪值的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系計(jì)算得到橫波測(cè)井?dāng)?shù) 據(jù)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的利用地震資料確定地下流體的方法，其特征在于步驟3所述的彈性模量是指體積模量和剪切模量。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用地震資料確定地下流體的方法，其特征在 于步驟4所述的井孔處流體模量，用下列公式計(jì)算《/" 《g(o)其中Sw水飽和度，Kw為地下水的體積模量，Kg(。)為氣(或油)的體積模量，Kf為流體模量。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用地震資料確定地下流體的方法，其特征在 于步驟5中系數(shù)具體獲得過(guò)程是將Koster-Toksoz第一個(gè)方程用一元二次 方程表示，左端是不含骨架固體剪切模量的骨架固體體積模量的二次表達(dá)式， 包含骨架固體剪切模量項(xiàng)在右端，左端項(xiàng)系數(shù)為l^和dn右端項(xiàng)系數(shù)為&和Ci。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用地震資料確定地下流體的方法，其特征在 于步驟5中系數(shù)具體獲得過(guò)程是將Koster-Toksoz的第二個(gè)方程用一元二 次方程表示，左端是不含骨架固體體積模量的骨架固體剪切模量的二次表達(dá) 式，包含骨架固體體積模量項(xiàng)在右端；左端項(xiàng)有兩個(gè)系數(shù)，分別為a2和b2，右端項(xiàng)有兩個(gè)系數(shù)，即C2和d2。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的利用地震資料確定地下流體的方法，其特征在于步驟5中孔隙度測(cè)井是用常規(guī)密度測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)用下式計(jì)算獲得<formula>formula see original document page 5</formula>其中Pf、 Ps、 PsH分別為流體密度、骨架固體密度和泥巖密度，SH為泥質(zhì)含量，9為孔隙度，Pe為密度測(cè)井。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的利用地震資料確定地下流體的方法，其特征在于步驟5中孔隙縱橫比譜數(shù)據(jù)由以下方法獲得，測(cè)量巖芯薄片照片 上孔隙的長(zhǎng)軸和短軸的長(zhǎng)度，計(jì)算長(zhǎng)、短軸的比得到孔隙縱橫比；對(duì)多個(gè)巖 芯薄片進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)，得到同一縱橫比的孔隙占總孔隙的比例；同樣方法對(duì) 其它縱橫比的孔隙進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到不同縱橫比孔隙占總孔隙的比例；不同孔 隙縱橫比和對(duì)應(yīng)的比例值形成孔隙縱橫比譜數(shù)據(jù)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的利用地震資料確定地下流體的方法，其 特征在于步驟5中迭代反演的初始值骨架固體彈性模量用測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)計(jì)算的 有效介質(zhì)模量加上其0.5 1. 5%的增量獲得。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的利用地震資料確定地下流體的方法，其 特征在于步驟5中當(dāng)前后兩次迭代計(jì)算的彈性模量差值小于10'6時(shí)停止迭 代，并把當(dāng)前的模量值作為反演結(jié)果。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用地震資料確定地下流體的方法，其特征 在于步驟6中骨架固體彈性模量的低頻模型采用常規(guī)內(nèi)插和外推方法計(jì)算。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用地震資料確定地下流體的方法，其特征 在于步驟IO兩井之間的標(biāo)定算子由兩井處的算子由常規(guī)線性內(nèi)插獲得。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用地震資料確定地下流體的方法，其特征 在于步驟11所述的S^油氣藏的最高含水飽和度為50% 70%。
全文摘要
本發(fā)明是利用地球物理勘探地震資料確定地下流體的方法，步驟包括將地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成地下有效介質(zhì)體積模量和密度數(shù)據(jù)；根據(jù)縱、橫波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)得到工區(qū)井孔處有效介質(zhì)的彈性模量；計(jì)算井孔處介質(zhì)彈性模量和流體模量以及孔隙度測(cè)井和孔隙縱橫比譜數(shù)據(jù)、骨架固體彈性模量的低頻模型和干骨架的彈性模量數(shù)據(jù)體，從地震數(shù)據(jù)反演的有效介質(zhì)體積模量中分離出井旁流體積模量，利用井孔和井旁道流體模量標(biāo)定，用標(biāo)定算子對(duì)其它非井旁道流體模量進(jìn)行標(biāo)定進(jìn)行地下流體識(shí)別。本發(fā)明充分利用振幅、頻率、相位信息，反演有效介質(zhì)彈性模量，降低了多解性，突破了球形孔隙的限制和對(duì)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的要求，容易實(shí)現(xiàn)流體模量分離，流體識(shí)別直接、結(jié)果可靠，流體識(shí)別與鉆井結(jié)果吻合達(dá)90％以上。
文檔編號(hào)G01V1/50GK101414013SQ200710175979
公開(kāi)日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2007年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月17日
發(fā)明者石玉梅 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司