一种砂岩地层横波速度计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于岩石物理学及地球物理测井领域，具体涉及一种砂岩地层横波速度计 算方法。
【背景技术】
[0002] 油气勘探目标已由简单的以构造油气藏勘探为主转入以复杂的地层、岩性油气藏 或构造-地层岩性复合油气藏勘探为主，勘探难度大大增加。油气勘探的地区范围已由东 部陆地平原为主转入西部山区、沙漠、黄土区和近海海域，在这些地区获取合格的地质、地 球物理资料的难度大、成本高。油气勘探目的层的埋深愈来愈大，有的超过了 7000m，属于 深层或超深层勘探，使地球物理勘探的一些有效的技术难以应用。目前为降低复杂地区和 深层的勘探成本，避免钻探到干井和水井的风险，油气工业界希望尽可能正确区分和预测 储层中含流体（油、气、水）的状况。目前采用的叠前AV0分析技术、叠前反演技术在流体 预测中起到了重要作用。这些叠前地震资料AV0分析及叠前反演等技术均需要准确的纵 波、横波速度测井曲线，然而在实际测井资料中往往缺乏横波速度信息，比如开发井中只 有极少数井有横波测井资料，而开发时间较长的老油田则横波测井资料更少，这给储层预 测工作带来了一定的困难。为此，许多地球物理工作者对横波速度预测进行了大量的方 法研究工作，其中有统计经验公式法和理论模型方法。如Han(1986)、Klimentors(1991)、 Greenberg(1992)、Castagna(1993)、Goldberg(1998)给出的岩石速度、孔隙度及岩石其它 参数之间的经验公式，其缺陷是受地域性影响大，精度较低。目前在老油田应用井震联合技 术进行储层精细描述，剩余油分布预测以及利用地震数据反演储层参数时，都需要有纵、横 波测井曲线和密度测井曲线来建立地层模型。此外在地震岩石属性反演研究中也需要使 用横波速度测井资料。但是应用上述经验公式计算的横波速度误差较大，会导致错误的解 释结果。比如人们利用简化的Zoepprits方程来计算AV0响应（AkiandLichards，1980 ; Shuey，1985)，而在这些简化的方程中所用到的横波速度又是通过经验公式或者纵横波速 度比为常数的方法获得。这些方式所计算出的横波速度往往与实际地层的横波速度不吻 合，从而导致计算出的AV0有较大的误差。由于常规统计经验公式法存在的受地域性影响 大，精度较低等问题，使得横波速度的应用受到限制。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种砂岩地层横波速度 计算方法，针对常规横波速度计算方法存在的受地域性影响大、计算误差大及运行效率低， 不适于测井资料的实时解释及叠前地震反演和叠前地震属性分析等工作，应用受到限制等 缺点，本发明方法利用岩石物理学原理从测井数据中计算得到横波速度。本发明方法所需 要的参数少，只需要纵波速度、孔隙度和泥质含量，就可以预测出比较准确的横波速度，可 以避免传统的经验公式中因统计关系而存在的不确定性，本发明应用范围广。具有计算速 度快、稳定性好的优点，可直接用于测井数据解释及其他储层预测工作。
[0004] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0005] -种砂岩地层横波速度计算方法，包括：
[0006] (1)输入砂岩地层的实测纵波速度Vp、密度、孔隙度小和泥质含量Vsh曲线；给定 固结系数c的初始值和间隔；
[0007] (2)计算干岩石弹性模量；
[0008] (3)计算饱和岩石弹性模量，并计算得到计算纵波速度；
[0009] (4)建立实测纵波速度Vp与所述计算纵波速度的误差函数；
[0010] (5)在固结系数C的取值范围内以所述间隔改变固结系数C的值，每改变一次，重 复一次步骤（2)至步骤（4)，得到每个新固结系数c对应的误差函数，然后比较所有固结系 数c对应的误差函数，找到使得误差函数最小的固结系数c'，利用该使得误差函数最小的 固结系数c'计算得到的横波速度即为所求的横波速度。
[0011] 所述步骤（2)中的干岩石弹性模量包括体积模量和剪切模量，分别由公式（1)和 (2)计算得到：
[0012] Kdry=K〇(l-(j5)/(l+c(j5) (1)
[0013] udry=u〇(1- 4)) / (1+1. 5c) (2)
[0014] 其中，心和h分别为固体矿物的体积模量和剪切模量，Kdl7和iidl7分别为干岩石 体积模量和剪切模量；
[0015] 所述公式（1)中，固体矿物的体积模量K。由下述公式（3)计算得到：
[0016] K0= [VshKsh+VsKs+l/ (Vsh/Ksh+Vs/Ks) ] /2 (3)
[0017] 式中，&、Ks、Ksh分别代表固体矿物的体积模量、砂岩的体积模量、泥岩的体积模 量；
[0018] vsh和vs分别为泥岩和砂岩的体积百分含量，由测井数据的泥质含量得到；
[0019] 砂岩的体积模量Ks和泥岩的体积模量Ksh由岩石物理实验得到；
[0020] 所述公式⑴中，固体矿物的剪切模量U0由下述公式⑷计算得到
[0021]u〇= [vshush+Vsus+l/ (Vsh/ush+Vs/us) ] /2 (4)
[0022] 式中，Us、Ush分别代表固体矿物的剪切模量、砂岩的剪切模量、泥岩的剪切 模量，其中砂岩的剪切模量Us和泥岩的剪切模量Ush由岩石物理实验得到。
[0023] 所述步骤（3)中的所述饱和岩石弹性模量包括体积模量和剪切模量，由公式（5) 计算得到：
【主权项】
1. 一种砂岩地层横波速度计算方法，其特征在于：所述方法包括： (1) 输入砂岩地层的实测纵波速度\、密度、孔隙度小和泥质含量vsh曲线；给定固结 系数C的初始值和间隔； (2) 计算干岩石弹性模量； (3) 计算饱和岩石弹性模量，并计算得到计算纵波速度； (4) 建立实测纵波速度Vp与所述计算纵波速度的误差函数； (5) 在固结系数c的取值范围内以所述间隔改变固结系数c的值，每改变一次，重复一 次步骤（2)至步骤（4)，得到每个新固结系数c对应的误差函数，然后比较所有固结系数c 对应的误差函数，找到使得误差函数最小的固结系数c'，利用该使得误差函数最小的固结 系数c'计算得到的横波速度即为所求的横波速度。
2. 根据权利要求1所述的砂岩地层横波速度计算方法，其特征在于：所述步骤（2)中 的干岩石弹性模量包括体积模量和剪切模量，分别由公式（1)和（2)计算得到： Kdry=K〇 (1- ) / (1+c ) (1) ydry=yoa-W/d+i. 5c4>) (2) 其中，Kc!和分别为固体矿物的体积模量和剪切模量，Kdl7和iidl7分别为干岩石体积 模量和剪切模量； 所述公式（1)中，固体矿物的体积模量&由下述公式（3)计算得到： K〇= [VshKsh+VsKs+l/ (Vsh/Ksh+Vs/Ks) ] /2 (3) 式中，&、Ks、Ksh分别代表固体矿物的体积模量、砂岩的体积模量、泥岩的体积模量； Vsh和Vs分别为泥岩和砂岩的体积百分含量，由测井数据的泥质含量得到； 砂岩的体积模量Ks和泥岩的体积模量Ksh由岩石物理实验得到； 所述公式（1)中，固体矿物的剪切模量由下述公式（4)计算得到：y〇=[Vshush+vsus+l/(vsh/ush+Vs/us)]/2 (4) 式中，iipiis、11#分别代表固体矿物的剪切模量、砂岩的剪切模量、泥岩的剪切模量， 其中砂岩的剪切模量us和泥岩的剪切模量ush由岩石物理实验得到。
3. 根据权利要求2所述的砂岩地层横波速度计算方法，其特征在于：所述步骤（3)中 的所述饱和岩石弹性模量包括体积模量和剪切模量，由公式（5)计算得到：
其中，&为孔隙饱含流体的体积模量，Ksat和ysat为饱含流体岩石体积模量和剪切模 量。
4. 根据权利要求3所述的砂岩地层横波速度计算方法，其特征在于：所述步骤（3)中 的计算纵波速度由公式（6)计算得到：
其中，为纵波速度,为横波速度，Psat为饱含流体的岩石密度。
5. 根据权利要求4所述的砂岩地层横波速度计算方法，其特征在于：所述步骤（4)中 的误差函数由公式（7)确定：
6. 根据权利要求5所述的砂岩地层横波速度计算方法，其特征在于：所述步骤（5)中， 对于砂岩，固结系数c的取值范围取2 <c< 20。
7. 根据权利要求6所述的砂岩地层横波速度计算方法，其特征在于：所述步骤（5)中 利用该使得误差函数最小的固结系数c'计算得到的横波速度即为所求的横波速度是这样 实现的： 利用所述使得误差函数最小的固结系数c'，重复步骤（2)和步骤（3)得到横波速度 V，。
【专利摘要】本发明提供了一种砂岩地层横波速度计算方法，属于岩石物理学及地球物理测井领域。本方法包括：(1)输入砂岩地层的实测纵波速度Vp、密度、孔隙度φ和泥质含量Vsh曲线；给定固结系数c的初始值和间隔；(2)计算干岩石弹性模量；(3)计算饱和岩石弹性模量，并计算得到计算纵波速度；(4)建立实测纵波速度Vp与所述计算纵波速度的误差函数；(5)在固结系数c的取值范围内以所述间隔改变固结系数c的值，每改变一次，重复一次步骤(2)至步骤(4)，得到每个新固结系数c对应的误差函数，然后比较所有固结系数c对应的误差函数，找到使得误差函数最小的固结系数c′，利用该使得误差函数最小的固结系数c′计算得到的横波速度即为所求的横波速度。
【IPC分类】G01V1-28
【公开号】CN104570064
【申请号】CN201310467425
【发明人】白俊雨
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月9日