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.

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。

泥岩基质弹性参数对Xu-White模型横波速度估算的影响

Xu-White模型被广泛用于砂、泥岩横波速度预测。通常在利用该方法进行横波速度预测时,往往假定各深度点泥岩基质的纵、横波时差及密度三个岩石参数为常数,这会引起岩石基质弹性模量估算不准确,进而影响横波速度计算精度。数值分析表明,调整泥质中黏土矿物类型及混合比例可引起横波速度的变化。实例分析表明,考虑变化的泥质弹性参数,利用反演对Xu-White模型的输入参数进行误差校正,可提高横波速度的预测精度。

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。

烃源岩地震声速模型:Gassmann模型与Backus平均(二)

烃源岩被描述为由伊利石和有机介质(干酪根、油、气)组成的横向各向同性多孔介质。油气混合物的弹性体积模量由Kuster&Toksoz干酪根混合流体不饱和模型计算而得。假设油是包含在干酪根基质中的。一般我们运用Backus平均和Gassmann方程所描述的含有固体孔隙填充的各向异性介质模型来计算页岩的地震波速。在后一种方法中(Gassmann),干燥的岩石弹性常数是由Krief各向异性方程计算得到。本文进一步解释页岩地震波速计算过程,通过wood平均的流体模型计算出的混合流体饱和度,计算最终页岩地震横纵波速。

烃源岩地震声速模型:Gassmann模型与Backus平均(一)

烃源岩被描述为由伊利石和有机介质(干酪根、油、气)组成的横向各向同性多孔介质。油气混合物的弹性体积模量由Kuster&Toksoz干酪根混合流体不饱和模型计算而得。假设油是包含在干酪根基质中的。一般我们运用Backus平均和Gassmann方程所描述的含有固体孔隙填充的各向异性介质模型来计算页岩的地震波速。在后一种方法中(Gassmann),干燥的岩石弹性常数是由Krief各向异性方程计算得到。本文研究11个Bakken页岩的干酪根孔隙填充的数据样品。得出Backus模型可以提供了一个速度上限和下限,而Krief/Gassmann模型提供了更好的匹配数据。我们同样可以通过逆向运算Gassmann方程得到干燥岩石的弹性模量来代替Krief方程。除了这11个样品之外,还有4个样品得到了不确定的物理结果,我们又研究了北海Kimmeridge页岩。而这次研究表明,Backus和Krief/Gassmann方程得到了一样的结果。说明,如果页岩中含有油气,在干酪根含量不变时,波速是相对恒定的。不同的干酪根含量意味着速度和流体饱和度的显著变化。

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 。

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。

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。

岩石的等效孔隙纵横比反演及其应用

通过融合Gassmann方程和由微分等效介质理论建立的干岩石骨架模型——DEM解析模型,本文提出根据纵波(和横波)速度反演岩石等效孔隙纵横比进行储层孔隙结构评价和横波速度预测的方法.首先,利用Gassmann方程和DEM解析模型建立岩石的纵、横波速度与密度、孔隙度、饱和度和矿物组分等各参数之间的关系;其次,将岩石孔隙等效为具有单一纵横比的理想椭球孔,应用非线性全局寻优算法来寻找最佳的等效孔隙纵横比使得理论预测与实际测量的弹性模量之间的误差最小;最后,将反演得到的等效孔隙纵横比代入到Gassmann方程和DEM解析模型中构建横波速度.实验室和井孔测量数据应用表明,反演得到的等效孔隙纵横比可准确反映储层的孔隙结构,对于裂缝型储层如花岗岩,其孔隙纵横比通常小于0.025,而对于孔隙型储层如砂岩,其孔隙纵横比通常大于0.08.只利用纵波与同时利用纵、横波反演得到的孔隙纵横比结果几乎完全一致,而且由纵波构建的横波与实测横波吻合良好,说明本文提出的等效孔隙纵横比反演及其横波速度预测方法是有效的.

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。

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。

海底沉积物压缩波速度与切变波速度的关系

基于连续介质假设，根据无吸收各向同性弹性介质通用方程分析沉积物声波传播关系，提出应用弹性结构分布因子表达的声速通用模型（GMSS,General Model of Sound Speed）分析海底沉积物的声速特性；通过研究Willey时间平均模型、Wood方程、Gassmann方程、Buckingham模型、Biot-Stoll模型和EDFM模型，可以表述成GMSS通用模型中的弹性结构分布因子的具体表达形式，得出GMSS通用模型在解释压缩波速度和切变波速度特性上具有一致性的特点。GMSS通用模型具有弹性结构分布因子、孔隙度、孔隙海水的等效密度和等效弹性模量、固相颗粒的等效密度、固相颗粒的等效体积弹性模量和等效切变弹性模量共7个参数，为研究海底沉积物压缩波和切变波速度提供了一种模型简单、参数少、通用性强的方法。但也需要从物理结构上以及应力应变关系上开展更为深入的分析和探寻GMSS模型的物理意义和参数测量的方法。

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。

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。

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。

岩石裂隙对岩石的弹性性质及速度—孔隙率关系的影响

多数沉积岩有细长孔隙和裂隙,根据Berryman散射模型方法,采用椭球状孔隙模拟岩石裂隙,通过改变椭球状孔隙的纵横比,可以模拟裂隙的形状。结合Gassmann方程和Walsh公式研究孔隙纵横比对岩石的弹性性质、纵横波速度、流体替换的影响。计算结果表明,对于具有相同矿物成分和孔隙率的岩石,由于裂隙的形状(椭球状孔隙的纵横比)不同,岩石体积模量、孔隙弹性模量、纵横波速度、泊松比都有明显的不同。随着孔隙纵横比的增大,体积模量、孔隙弹性模量呈近似线性增大,泊松比呈非线性减小,纵横波速度增大,流体对岩石物性的影响(流体替换)也减小;反之亦然。