一种新的基于孔隙结构的碳酸盐岩孔隙度反演方法研究及应用

众多学者已经证实碳酸盐岩储层的弹性性质受到孔隙结构的影响非常大,因此在反演孔隙度的时候也应该考虑孔隙结构对于地震的影响,本文通过对著名的Gassmann方程及Eshelby-Walsh椭球包体裂缝理论的研究及分析,结合两个方程,推导出一个考虑岩石孔隙结构并利用地震资料反演孔隙度的新方法。本文提出了该方法应用的预测流程和所有参数的求取方法,并对实际的试验工区进行孔隙度预测,预测结果和测井数据吻合度很高,说明该方法对于孔隙度预测的适应性和实用性。 该方法适用于碳酸盐岩储层孔隙度的反演,是因为碳酸盐岩的刚度大,体积模量相对于其他岩性的体积模量大很多,并且岩石孔隙流体的压缩系数远大于岩石基质的压缩系数,储层深度大尤为明显,本文推导新方法过程中的近似就更加可靠。     

一种碳酸盐岩储层横波速度估算方法

根据岩石物理理论,使用相关岩石物理模型分别计算岩石基质、干燥岩石骨架以及饱和岩石的弹性模量,进而计算碳酸盐岩储层的横波速度。基于碳酸盐岩孔隙的形状和连通性,将孔隙划分为孔洞、粒间孔隙、裂隙及泥质孔隙四种类型,对应地分别计算各类孔隙的纵横比和孔隙度,确定碳酸盐岩储层孔隙微结构参数。提出基于自适应遗传算法的矿物组分弹性模量计算方法,使用实测纵波速度作为约束条件反演求取岩石矿物组分的体积模量和剪切模量,确定碳酸盐岩储层的岩性参数。将该横波速度计算方法用于实际研究区的测井资料,取得了较好的效果,证明了方法的有效性,为复杂碳酸盐岩储层预测提供了有利的帮助。     

含孔隙、裂隙岩石的高频体积模量

前人大量的实验观测证实了体波在流体饱和多孔岩石中传播时存在速度随频率变化的现象.体积模量是决定纵波波速的重要参数之一,研究多孔岩石的高频体积模量对解释超声实验测得的纵波波速具有重要意义.考虑岩石中软孔隙(比如裂隙)的影响,Mavko和Jizba提出了一种修正的Gassmann公式,计算液体饱和多孔岩石的高频体积模量.但Mavko和Jizba提出的计算公式不是通过严格推导得出的,有些过程带有一定猜测性.至今没有一个基于严格推导得到的高频体积模量表达式,人们对多孔岩石高频体积模量物理内涵的认识仍存在不足.本文基于双重孔隙介质理论推导含孔隙、裂隙的流体饱和岩石的高频体积模量表达式,它与Brown-Korringa公式具有相同的形式,只需要将原Brown-Korringa公式中的排水体积模量、固体基质体积模量和孔隙体积模量分别替换为高频时的有效排水体积模量、固体基质体积模量和孔隙体积模量.由于在高频时裂隙与孔隙间没有流体交换,含有流体的裂隙相当于是固体基质的一部分,因此高频有效固体基质的体积模量小于纯固体的体积模量;如果裂隙内流体压强不影响孔隙内流体含量变化,本文得到的高频有效排水体积模量的表达式与Gurevich基于Sayers-Kachanov方法得到的完全一致.数值计算表明:裂隙含量越高,利用Mavko-Jizba公式计算出的高频体积模量与本文公式的偏差越大;高频有效孔隙体积模量总是近似等于纯固体的体积模量,不像高频有效固体基质体积模量那样随裂隙含量的增加而显著降低.     

阿姆河右岸生物礁滩储层的横波速度预测方法

为提高阿姆河右岸生物礁滩储层叠前弹性参数反演的精度和可靠性,采用岩石物理测试分析的纵、横波速度的关系式估算小孔隙度储层的横波速度,采用基于基质矿物等效体积模量反演方法、碳酸盐岩孔隙结构反演方法和Xu-White模型方法估算中、大孔隙度储层的横波速度。用该方法计算的横波速度结果与没有考虑该区孔隙结构的计算方法结果对比,精度明显提高,并且和实际测井的横波速度曲线也更加吻合。根据阿姆河右岸生物礁储层的特点,对储层孔隙结构分类采用不同的横波预测方法,更适合于该区的生物礁滩储层反演和油气预测。     

一种计算岩石基质压缩系数的方法

建立储层物性、含流体性与弹性参数之间的关系是储层预测与烃类检测的基础。在利用Biot-Gassmann方程研究含不同流体岩石弹性性质时,岩石基质压缩系数的快速、准确求取非常关键。基于一个合理的假设,利用Biot-Gassmann方程推导出了一种计算岩石基质压缩系数的方法,并用干燥、水饱和并且取芯来自同一砂岩层的致密砂岩的高、低频实验数据对本方法的正确性进行验证。结果表明,岩石具有一致的岩石基质压缩系数,该方法有效可靠。受岩石微观孔隙结构和亲水矿物的影响,在不同频率或饱和流体状态下求取的岩石基质压缩系数存在较小差异,在应用过程中需对频率和孔隙流体的影响进行适当考虑。     

岩石结构对碎屑岩储层弹性参数影响的数值研究

结合岩石颗粒粒径分布,通过过程模拟法构建3维数字岩心,利用有限元方法研究了岩石颗粒尺寸比、颗粒大小以及颗粒分选性对岩石弹性特性的影响.结果表明岩石颗粒的大小、分选性均会对岩石的物性以及孔隙结构产生影响,引起岩石弹性模量和纵横波速度的变化.颗粒尺寸比对岩石弹性的影响是非线性的,随着大颗粒含量的增大,岩石体积模量先增大至最大值,然后再减小至趋于不变,随着颗粒尺寸比的变大,大颗粒含量对岩石弹性模量的影响增强.粒径对饱和水岩石弹性的影响弱于对干岩石的,并且粒径越小,岩石体积模量对孔隙流体的变化越敏感.随颗粒分选性变差,岩石体积模量和剪切模量及纵横波速度变大.     

三塘湖盆地致密沉凝灰岩储层孔隙结构及流体可动性特征

为探究三塘湖盆地条湖组致密沉凝灰岩储层孔隙结构、流体可动性及二者关系,对井下真实岩心开展了多项孔隙结构及流体可动性的测试实验。研究表明：致密沉凝灰岩由凝灰质、方解石和石英组成,基本不含黏土矿物。岩石孔隙类型包括构造缝、气泡状结构和基质微孔,其中基质微孔为主要的孔隙类型;岩石孔隙分布较为集中,分选性良好,分布最多的孔隙半径是0.063 0μm,但对渗透率贡献最大的孔隙半径是0.1μm,孔隙的毛管滞留效应明显。岩心平均可动流体饱和度为50.81%,可动孔喉半径下限和有效渗流孔喉半径下限分别为0.049 8μm和0.063 0μm。基质水驱可动压力梯度下限为7.25 MPa/m。致密沉凝灰岩储层流体可动性差的根本原因是储层孔隙尺度太小。     

川东北地区碳酸盐岩储层孔隙度预测方法研究

许多研究都已经证实在碳酸盐岩储层中孔隙结构对声波速度影响很大,因此在孔隙度反演时必须考虑孔隙结构的影响。通过对Gassmann方程的合理简化并引入Eshelby-Walsh干燥岩石椭球包体近似公式;导出了计算岩石孔隙结构参数的公式,并统计分析出岩石孔隙结构与其它弹性参数间的变化规律。利用这种统计规律推出了考虑碳酸盐岩孔隙结构孔隙度计算公式。由于该式计算孔隙度时考虑了纵波速度、横波速度、密度、岩石孔隙结构参数的影响,使求取孔隙度更加合理。最后测井数据试算结果与川东北地区应用实例都证实利用该方法预测碳酸盐岩孔隙度精度高于常规方法。     

岩石的孔隙弹性研究

论述了在干燥和饱和两种情况下,玫瑰 有效体积模量于孔隙弹性模量的关系。孔隙弹性模量描述了孔隙对岩石等多孔材料的弹笥性质的影响,利用其可导出在地震勘探和石油测井界应用很广的Ｇａｓｓａｍａｎｎ,该方程建立在线性弹性假设之上并仅限于低频范围。还阐述了有效压力的概念和计算方法。提出孔隙流体变化时岩石有效模量的计算,及利用孔隙弹性模量辨别储层中不同汉体类型的计算方法。     

碳酸盐岩裂缝储层精细建模及其数值模拟

为了有效地进行碳酸盐岩裂缝储层的地震波场数值模拟,提出了一种碳酸盐岩裂缝储层的精细建模技术,该技术包含裂缝发育带位置的准确设定和裂缝发育带物性参数的准确设定两项内容。首先基于三维叠后地震资料的裂缝检测资料和根据地震层位资料建立背景地层模型,建立包含裂缝发育带的碳酸盐岩裂缝储层模型;然后,基于流体因子分析的基质矿物体积模量反演方法,采用Hudson模型准确地计算裂缝发育带的等效物性参数。渤海某区的碳酸盐岩裂缝储层建模的实例表明,提出的碳酸盐岩裂缝储层精细建模技术能准确地建立研究区的裂缝储层模型,其得到的地震波场特征与井旁地震响应特征一致,可以有效地总结研究区裂缝储层的地震波场响应特征;并应用于指导后续的储层预测。