应用改进的Biot-Gassmann模型估算天然气水合物的饱和度

针对南海神狐海区含天然气水合物的高孔隙度、以粉砂质黏土为主的未固结的深水沉积地层,采用Lee提出的改进的Biot-Gassmann(BGTL)模型,利用纵波速度数据估算了A井天然气水合物的饱和度。BGTL模型假设非固结沉积地层的横波速度与纵波速度比与地层骨架的横波速度与纵波速度比与地层孔隙度有关。模型中参数的选择与天然气水合物在沉积物中的赋存方式、沉积物的矿物组成、地层压差、孔隙度及微观孔隙结构等参数密切相关。A井中天然气水合物在沉积物中赋存模式接近于颗粒骨架支撑模式。根据岩心分析资料将A井的矿物骨架简化为黏土矿物、碳酸盐、陆源碎屑3类,根据各矿物组分的理论弹性参数和体积百分比可以计算得到地层骨架的弹性模量和密度。应用BGTL理论估算得到的A井天然气水合物主要赋存于海底以下195～220mbsf井段,饱和度多数为20%～40%,最大饱和度为47%左右,与实测结果吻合。

Gassmann模型机理分析及其应用

岩石物理理论模型是地震岩石物理研究的基础。分析了Gassmann模型的机理,探讨了该模型的适用性和关键参数。在此基础之上,提出了基于Gassmann模型正反演相结合的横波速度曲线优化估算方法,通过对Gassmann模型的解析和转换推导,分析了横波计算误差的影响因素,研究了孔隙流体区分的敏感属性参数优选方法。研究结果为利用地震资料进行储层表征和流体预测提供了实用技术系列和指导方法。

基于SC-Gassmann模型的纵横波速度预测

通过自相容近似模型和Biot理论相结合建立岩石物理模型,提出基于SC-Gassmann模型的速度预测方法。从实际测井资料中提取岩石物性参数,利用测井资料基于V-R-H模型来计算岩石基质弹性模量,然后通过自相容近似模型和Biot理论结合建立的岩石物理模型来计算干岩样骨架弹性模量,最后通过Gassmann方程加入流体,求得饱和岩石弹性模量,并预测储层岩石纵横波速度。实际资料计算表明,通过岩石物理模型计算的饱和岩石纵横波速度与实际数据吻合较好,符合实际地质情况,证明该方法可靠有效。

基于Biot-Gassmann方程的流体替换技术在番禺天然气区PY气田的应用

珠江口盆地番禺天然气区PY气田位于坡折带上,特殊的沉积环境导致该气田已钻探的各井T50储层泊松比关系异常,含油气性特征非常复杂。为更好的判断储层的含油气性,利用Biot-Gas-smann方程对坡折带储层的流体性质进行了替换,考查不同流体性质下储层的含油气响应特征。研究结果表明:Biot-Gassmann方程能有效的用于坡折带储层的流体替换研究;坡折带T50储层含水和含气时的AVO响应特征相近,但两者响应的幅值不同,含水砂岩的幅值更小。

横波速度预测方法

准确的横波测井速度是叠前地震反演和叠前地震属性分析的必要参数,然而实际生产中往往缺乏横波速度信息.采用经验公式往往精度有限,本文采用Biot-Gassmann低频速度模型,以及Pride公式建立起基质弹性模量与骨架弹性模量关系,证明了纵波速度大小随固结系数的增大而减小,因而可以通过迭代方式计算出合适的固结系数,进而得到横波速度大小.通过两个实例说明该方法能得到很高的预测精度.

低渗透致密砂岩气层产能预测方法研究

鄂尔多斯盆地东部上古生界含气储层物性差,渗流规律复杂,孔隙流体对测井响应特征贡献小,储层参数计算精度低,导致产能预测困难。针对这一问题,在对不同孔隙结构储层进行分类后,研究了常规产能预测方法,在此基础上从岩石物理实验出发,结合Biot-Gassmann理论和Xu-White模型,分析储层含气性与声学特征的关系,提取产能敏感因子,建立基于阵列声波测井的产能预测模型。研究表明,体积模量对储层含气性较为敏感,据此建立的气层产能预测模型克服了储层物性参数计算精度低的问题,与基于常规测井资料的产能预测模型相比,在致密砂岩气层具有更好的应用效果。

几种岩石骨架模型的适用性研究

在地震岩石物理中,Biot-Gassmann理论通常用来研究饱和流体对岩石地震特征的影响以及描述地震响应与岩石物性之间的关系.然而Biot-Gassmann理论并没有阐述多孔岩石的骨架与基质之间的关系,因此出现了各种各样的岩石骨架模型分别从不同的角度建立了岩石骨架与岩石基质之间的关系,如Krief模型、Nur模型(临界孔隙度模型)和Pride模型等都是广泛使用的岩石骨架模型.本文将这些常见的岩石骨架模型应用于Biot-Gassmann理论中,进行理论模型正演、速度预测以及Biot系数计算等,并与实验室测量数据对比,分析发现Pride模型比Krief模型和Nur模型的适用范围更广,以及Krief模型和Nur模型不能适用于低压、低孔岩石的特点.

基于Xu-White模型的致密砂岩储层含气性评价

鄂尔多斯盆地东部致密砂岩储层属于典型的岩性气藏,储层物性差、储集空间有限、孔隙结构复杂,常规测井资料易受岩石骨架影响,孔隙流体对其响应特征的贡献小,测井曲线难以有效突出反映孔隙流体的信息,导致气层识别难度大。为了解决这一难题,基于Xu-White模型,利用阵列声波测井资料,结合Biot-Gassmann方程和流体替换模型,获取纵横波速度比差值、体积模量差值等含气敏感参数和含气指示因子,提出了一种识别致密砂岩气层的新方法。结果表明:阵列声波测井能够提供反映地层骨架和流体特征的声学信息,是致密砂岩储层含气性评价的有效手段;体积模量差值和含气指示因子识别准确度较高,含气性评价效果较好,而纵横波速度比差值评价效果较差。通过实际资料处理和试气资料成果验证,该方法评价鄂尔多斯盆地东部致密砂岩储层的含气性具有较高的有效性,同时可为其他地区同类致密砂岩储层含气性评价提供技术支持。

基于Xu-White模型横波速度预测的误差分析

在砂泥岩剖面中,基于Gassmann方程和Xu-White岩石物理模型,利用常规测井资料及实验室岩石物理数据进行横波速度估算.模型中考虑了泥质砂岩中基质性质、泥质含量、孔隙度大小和孔隙形状以及孔隙饱含流体性质对岩石速度的影响.综合分析了模型中砂、泥岩和孔隙流体弹性参数以及孔隙纵横比等输入参数的误差对预测横波速度精度的影响.数值模型试验表明,在Xu-White模型中采用变化的孔隙纵横比估算出的横波速度远远比采用固定孔隙纵横比估算出的横波速度准确.

碳酸盐岩孔隙结构影响分析和等效孔隙结构参数计算

碳酸盐岩孔隙形状的差异导致了应用地震波速度及相关属性预测碳酸盐岩储层的多解性。在假设孔隙流体压缩系数远大于岩石基质压缩系数的前提下,将Eshelby-Walsh岩石骨架参数模型引入到Gassmann方程中,分析孔隙度和孔隙结构对碳酸盐岩体积模量的影响,结果表明,后者对碳酸盐岩体积模量的影响较孔隙度对其影响大,推导和建立了从测井数据计算碳酸盐岩等效孔隙结构参数的计算式。实际资料的应用验证了由此获得的碳酸盐岩基质压缩系数和等效孔隙结构参数是合理的,展示了等效孔隙结构参数不仅能够合理地解释碳酸盐岩的孔隙度与纵波速度之间相关性差的原因,而且在等效孔隙结构参数控制下能够提高由纵波速度估算孔隙度的精确度,为利用纵波速度或纵波阻抗数据计算高精度的孔隙度提供了一种新思路。

砂泥岩地层横波测井曲线预测方法研究

基于早期开发井普遍缺乏横波测井资料的现实,分别讨论了基于Greenberg-Castagna公式、近似Gas-smann方程和Xu-White模型等3种方法在砂泥岩地层预测横波测井曲线的基本思路,给出了相应的计算流程。以某油田开发井横波时差测井曲线预测为例,通过实测横波测井资料的对比,分析了3种方法在砂泥岩地层的应用效果。结果表明,Greenberg-Castagna公式法简单实用,经过流体校正后在砂泥岩地层的应用效果较好;近似Gassmann方程法和Xu-White模型法相对复杂,对输入参数进行优化将有助于提高横波速度预测的精度。

基于黑油模型的时移地震正演模拟

时移地震的正演模拟是时移地震油藏监测可行性研究的主要手段 ,它将油藏数值模拟通过岩石物理参数属性转换和地震正演模拟联系起来 ,具有重要的理论意义和实用价值。时移地震正演模拟的整个过程为建立油藏初始模型、油藏数值模拟 (建立油藏时间模型 )、岩石物理计算 (流体置换方程 )、地震正演模拟 。

岩石孔隙流体交会技术最新进展

各种AVO属性反映的储层或含油特征具有很大的不确定性,在不同地区、不同层位,含油气砂岩的AVO属性千差万别。因此,应用AVO属性预测储层和描述油藏特征时,必须有足够的认识。提高AVO属性置信度,最常见的分析手段就是AVO交会图。在综合分析拉梅系数与密度的乘积(λρ-μρ)交会图和孔隙流体交会图的基础上,进一步补充和完善了孔隙流体交会图技术,使得利用AVO交会分析定量估算流体性质成为可能。基于孔隙流体交会,既可以运用交会的方法进行流体的定性识别,也可以利用其提取孔隙流体数据定量判识岩石中流体的性质。这一方法为AVO属性资料的精细解释提供了一条可行之路。

基于Xu-White模型横波速度预测的误差分析

在砂泥岩剖面中,基于Gassmann方程和Xu-White岩石物理模型,利用常规测井资料及实验室岩石物理数据进行横波速度估算。模型中考虑了泥质砂岩中基质性质、泥质含量、孔隙度大小和孔隙形状以及孔隙饱含流体性质对岩石速度的影响。综合分析了模型中沙、泥岩和孔隙流体弹性参数以及孔隙纵横比等输入参数的误差对预测横波速度精度的影响。数值模型试验表明,在Xu-White模型中采用变化的孔隙纵横比估算出的横波速度远远比采用固定孔隙纵横比估算出的横波速度准确。

硬币型裂缝介质的频散与衰减

为了快速、准确地模拟硬币型裂缝的频散和衰减,同时避免求解Galvin硬币型裂缝频变弹性模量表达式中存在的奇异性问题,基于Gauss-Lobatto等效离散积分的求解方法,将求解的第二类Fredholm积分方程转变为有限区间内的离散积分,并利用高阶近似方法将远场多重散射方程在零极限的求解问题与离散积分过程统一;进一步利用各向异性Gassmann方程,结合线性滑移理论与Hudson硬币型裂缝模型,分别给出了裂缝介质在高、低频极限条件下各个弹性模量的解析式。相速度和黏弹性反射系数数值模拟表明:随裂缝密度变大,衰减峰值变大;随裂缝尺度变大或流体黏度增强,衰减峰值频率向低频移动;相对于平行裂缝方向,垂直方向的速度和衰减变化最大,且当介质饱气时,反射系数明显大于含水、含油介质。数值模拟结果表明裂缝密度影响衰减,裂缝尺度和流体黏度影响介质由弛豫向非弛豫过渡的频带位置。

致密砂岩储层自适应岩石物理建模方法

常规岩石物理建模方法建立在岩石矿物组分已知的前提下,并以Voigt-Reuss-Hill模型求取岩石基质的等效弹性模量。在致密砂岩物理建模的实践中,经常会遇到由于测井资料不全,无法给出精确的矿物成分解释,使常规岩石物理建模方法精度受到影响。针对这一问题,提出了自适应的岩石物理建模方法。首先通过联立Gassmann方程和临界孔隙度模型,求取岩石基质的弹性模量;再根据解释的泥质含量曲线,应用最小二乘方法和Voigt、Reuss模型,求取砂质、泥质成分的弹性模量的上、下限。在此基础上,利用模拟退火反演算法确定砂、泥质成分的弹性模量近似值,并按照纵波模量不变的原则进一步对砂、泥质成分的弹性模量进行微调,最终获得合理的岩石物理建模参数。应用该方法对鄂尔多斯南部M工区进行了岩石物理建模,结果显示泥岩与致密砂岩的弹性参数有较好的可区分性,泥岩表现出较高的纵横波速度比和较低的纵波速度,砂岩的纵横波速度比及纵波速度随孔隙度增大而降低。

多孔介质的流体机制模型及其频散机理

当声波或弹性波在流体饱和多孔介质中传播时,孔隙或裂缝受其影响发生闭合或张开,流体产生相对运动,致使多孔隙岩石的宏观物理性质发生变化,从而引起弹性波传播速度的改变、能量的耗散和振幅的衰减。基于双相介质理论提出的Gassmann方程、Biot理论、喷流机制、BISQ模型和斑块饱和模型等岩石物理机制模型,以不同的流体流动机制描述了多孔介质中弹性波传播的动态耦合机理、耦合程度和耦合结果。许多岩石物理机制模型都试图模拟和解释岩石中速度频散和衰减的起因。根据现有各种机制模型的高限、低限频率和特征(弛豫)频率,可以粗略地计算出衰减和频散的影响。随着地震岩石物理学研究的深入与发展,人们对弹性波速度频散和衰减与岩石物理性质及本征条件之间关系的认识必将不断深化。

基于动态有效应力系数的地层压力估算方法

地层压力可反映地下岩层孔隙度、压实情况、流体赋存状态等,对于寻找有效储集层十分重要。针对目前计算地层压力时将有效应力系数简化为1的情况,以统一岩石骨架模型及Gassmann方程为基础,计算出含孔隙结构参数的动态有效应力系数,结合常规Eaton法实现地层压力及压力系数的估算,提高地层压力的预测精度。以碳酸盐岩及砂岩储集层为例,估算的地层压力在水层、油层、气层等均出现异常高值,比常规Eaton法计算结果的精确度更高,寻找的有效储集层更可靠。

基于等效介质理论的天然气水合物岩石物理建模方法

地震岩石物理建模是将地震信息(地球物理观测值)定量转化为物性信息的桥梁,合理的水合物岩石物理模型可为开展水合物地层地震响应特征分析、饱和度预测、叠前地震反演提供理论基础,但水合物微观赋存方式存在多样性,它既可以作为骨架,又可以作为孔隙填充物存在于地层中,因而具有不确定性。为此,基于等效介质理论,在考虑水合物剪切性质的同时,构建水合物同时赋存于孔隙和基质时的岩石物理模型,将这种水合物的微观赋存模式表达成动态形式,通过实测纵波速度作为约束,以达到不断更新水合物存在于基质和孔隙中的比例的目的。利用某海域SH2井的实测资料验证了模型的合理性,该方法可为水合物地层的横波速度等物性参数预测提供技术支持。

砂岩储层模型孔隙度变化条件下地震响应特征模拟与研究

东海油气田主要为河流-三角洲沉积体系,储层岩性以砂岩为主。随着埋深增加,砂岩孔隙度由大变小,储层地震反射特征也相应发生变化。从Gassmann方程出发,建立砂岩储层模型,对不同孔隙度条件下的地震响应特征进行了模拟与分析,获得初步认识,这些结论有利于进一步开展东海油气勘探工作。