用于碳酸盐岩纵横波时差解释的微结构模型

虽然对泥质砂岩的纵横波时差的解释已建立了很好的模型，但对碳酸盐岩的解释却一直没有提出满意的模型。泥质砂岩和碳酸盐岩的纵横波速比Vp/Vs的变化特性彼此完全不同。最初许多解释人员认为纵横波速比Vp/Vs是与孔隙度有关的常数，不受气体存在的影响。在低孔隙岩石中这种简单的方法可提供较好的评价，但对孔隙大的岩石特别是在有气体存在时会引起明显的错误。另一个困难是孔隙形状对碳酸盐岩有大的影响。碳酸盐岩中普遍存在的球形孔隙对声波时差有相当不同的影响，在解释中不能被忽视。为了研究碳酸盐岩的解释方法，我们首先使用有效的介质理论Kuster-Toksoz模型，模拟不同形状的孔隙分布对声波时差的影响。把模拟结果同测井数据和实验室的测量结果相比较，发现球形和两种圆盘形的三种孔隙形状的组合与测量的数据有相当好的一致性。这种用于评价声波时差的微结构模型表明球形孔隙裂缝对碳酸盐岩时差－孔隙度关系非常重要。此外，我们还拟合了两个经验线性方程，用来模拟评价不同孔隙形状组合的纵横波速度。微结构模型的一个显著特点是它也适合含泥砂岩的时差和纵横波速比Vp/Vs的响应，这样就提供了一个同时研究适合碳酸盐岩和含泥砂岩的统一声波解释模型的机会。Gassmann方程用于模拟孔隙流体对岩石时差的影响和研究含油碳酸盐岩实际解释方法。评价干燥骨架纵横波速比Vp/Vs趋势的经验方程也被拟合到微结构模型中。应用Gassmann方程并考虑孔隙流体的影响可提供体积岩石的声波时差。对实际的解释可用方程从孔隙地区的测井资料反演计算有效流体模量，从而评价含气体积。提出的方法可让我们评价碳酸盐岩的气体含量，进行流体置换和计算其合成测井数据。从而扩展了含泥砂岩的现有解释方法，让我们能解释所有沉积岩的纵横波声波时差。     

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。     

修正威利时间序列声波方程给出含气地层严格解

几十年来，在地震解释中一直用Gassmann方程来定量计算气体对岩石速度慢化的影响。众所周知，低含气饱和度对速度慢化有巨大影响。在岩石物性分析方面，威利时间序列方程并不能通过简单地调整气／液混合物的流体传播时间说明Gassmann方程的特性。 本文中把Gassmann方法应用到泥岩地层，速度慢化的影响与威利时间序列公式互相融合，这是通过把充液孔隙从充气孔隙中分离出来实现的。求解Gassmann公式需要的参数是孔隙体积、液体体积、骨架体积、粘土体积及弹性模量。全部参数都可以查表或计算已知的液体成分和储层压力得到。 本方法包括计算泥岩地层孔隙度模型（最好用组合的中子／密度测井读数）、流体饱和度和泥质含量。设计亲水岩石模型和未侵入含气地层模型，得出亲水岩石和原状气层的假声波纵波曲线。 已知未侵入地层中的流体是气、水混合物，就可能确定气、水流体混合物的“假传播时间”，使它满足传统的威利时间序列方程。对于所有被调查的储集层系统、所有的孔隙度和约为70％的泥质含量而言，气体总容积和“假传播时间”之间都有极好的双曲线的关系。双曲线的形状和位置可以用从一个储层变化到另一个储层的三个常数定义，把这些常数近似结合进威利时间序列方程，建立一个气体关系，修正后的威利方程精确地再现了Gassmann效果。天然气饱和度为零时，气体项变成零，威利时间序列方程回复到它原来的形式。 一个重要的事实是，在气／液系统中，不能用声波测井可靠地计算出孔隙度，除非单独知道含气饱和度。给出了五个储集层实例，其中有四个碎屑岩地层和一个碳酸盐岩层实例。     

含气和轻烃砂岩的声波孔隙度校正

天然气饱和砂岩会减慢声波纵波在地层中的传播，信号衰减可以识别，并可校正到孔隙度相同但只合流体的砂岩速度。利用声波速度探测天然气的能力已被证实。所测横波慢度(DTS)不受孔隙充填物的影响，它和所测纵横波速度比(Vp／Vs以及目的层泥岩含量可用于气层校正。在Vp／Vs与DTS(1／Vs)的。交会图上，流体饱和的砂—泥序列呈线性趋势，而含气层段则在线性趋势之外(Castagna等，1985)。本文描述的校正方法是通过改变Vp／Vs中的Vp成份来把外面的数据点移回到流体饱和的线性趋势中。该技术可预测出水层速度，所用截止值随所研究沉积物的地质年代和垂直深度而变化。数据趋势的斜率为一变量，它取决于泥岩体积(Vsh)在计算气体校正速度时要考虑进去。该方法的优点如下：·在含气产层得到更有效的孔隙度值．·与其它测井曲线交会得到更准确的岩性判断·提高与地震资料的综合应用·更准确地描述地热压力梯度(利用声波测井数据)·更准确地分析岩石力学特性·更准确地利用声波数据解决特殊解释问题，如含石膏层段或云砂·套管井孔隙度     

流体变化对裂缝岩石弹性性质的影响

为了进一步认识流体性质对裂缝岩石弹性性质的影响规律,结合线性滑移模型和各向异性Gassmann理论研究了孔隙流体变化对裂缝岩石弹性性质的影响.数值计算结果表明孔隙度和流体体积模量较小时,纵波各向异性和裂缝软度对流体变化比较敏感.干岩石和流体饱和裂缝岩石的纵波、快横波及慢横波速度都随基质孔隙度的增加而减小,并且随着基质孔...     

采用Xu-White模型进行横波预测影响因素分析

砂泥岩的Xu-White模型常被用于横波预测,该模型综合考虑了砂泥岩中的泥质含量、孔隙度及孔隙形状、孔隙饱含流体的性质等对岩石速度的影响。为了深入了解泥质含量、含水饱和度、砂岩孔隙纵横比对Xu-White模型横波预测影响因子的大小,建立了三个气水模型进行试验并分析。结果表明:误差影响权重由高到低依次为泥质含量、砂岩孔隙纵横比、含水饱和度。运用综合考虑三个误差因素的改进Xu-White模型进行横波预测的结果与实测资料吻合性良好。     

基于孔隙纵横比谱反演的饱和岩石宽频段岩石物理模型

对于常规砂岩,速度主要受孔隙度、矿物成分和孔隙流体控制。然而,实验测量结果表明,岩石的孔隙结构同样是岩石的弹性参数的主要控制因素之一。岩石微观孔隙结构特征不仅影响岩石的弹性参数,也决定了流体饱和岩石中流体流动造成的频散与衰减效应。Gassmann理论模型忽略微观孔隙结构影响,往往不能解释岩石弹性性质的压力和频率依赖性,本文则对K-T模型进行扩展来表征压力对流体饱和岩石的弹性模量的影响,在此基础上,将喷射流模型计算的频变流体体积模量带入到K-T模型中建立岩石的频率依赖性。首先,基于速度-压力变化曲线与孔隙结构参数的函数关系,利用实测超声速度数据来反演孔隙纵横比分布及其孔隙度(即孔隙纵横比谱);其次,将干燥硬孔隙加入岩石基质,基于K-T等效介质模型计算岩石干骨架弹性模量,并带入流体频变体积模量,计算加入饱和软孔隙后的岩石“干骨架”的弹性模量;最后利用Gassmann流体替换理论计算硬孔隙中饱和流体的弹性模量。为了验证模型的准确性,对一块饱油致密砂岩样进行超声速度测量并与该模型预测结果相对比,结果表明相比于Gassmann模型,新模型能更好的解释测量结果,且能预测饱和岩石的速度的压力和频率依...     

多成分碳酸盐岩介质中纵横波速度是孔隙度的函数

在岩石物性反演过程中，必须计算出作为孔隙度和矿物骨架性质函数的纵波速度（P波）和横波速度（S波）。然而，一些经验公式，比如时间平均方程或RHG公式只适用于单一均质，而不适用于混合矿物的情况；特别是碳酸盐岩地层，其骨架常常含有多种矿物并可能包含白云岩和石灰岩的混合物。 本文中，我们建议使用有效介质近似方法（EMA）的均衡（或多晶质）变量来确定纵波速度和横波速度。介质的每一成分都被认为是一个三轴椭球体。颗粒和孔隙椭球体高宽比是孔隙度的函数。该技术由下列步骤组成：①确定孔隙和颗粒的高宽比，它们是孔隙度的函数；②对已知的矿物浓度和孔隙度，计算弹性速度。 文中提供了双组分骨架（石灰岩和白云岩）的计算例子。我们认为孔隙高宽比与矿物学无关，它们仅仅是孔隙度的函数。为了确定固体颗粒的形状，我们假定各组分的颗粒高宽比与单组分的固体骨架的高宽比是相同的。为了求出高宽比，我们求解由EMA预测的和由经验岩石物性方程计算的纵波速度、电导率之间的非线性最小二乘差异问题。我们对各独立的固体成分，使用经验的RHG公式计算纵波速度，用Archies法则计算电导率。 然后为确定组分的几何形状，我们就可以求得多组分岩石的横波速度。在石灰岩一白云岩混合的情况下，横波预测值接近Castanga等人（1993）根据多矿物岩石Vp估算Vs的经验关系。为了验证这种模拟技术，我们把计算的纵波速度Vp和横波速度Vs与混合碳酸盐岩的试验数据进行了对比，对比表明它们非常一致。     

含不连通孔隙的致密砂岩储层岩石弹性模量预测方法

致密砂岩储层与常规储层相比具有低孔、低渗、连通性差等特性。针对致密砂岩储层中不连通孔隙的影响,提出了一种适用于致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法,重点是利用Raymer公式引入不连通孔隙度的影响来修正基质模量的方法,阐述了依照连通孔隙度Gassmann方程在干岩石骨架的孔隙空间进行流体充填,分析讨论了不连通孔隙的引入对于岩石弹性模量及流体响应特征的影响。应用该方法对实验测量数据及某实际工区井资料进行试算发现,与常规有效介质模型预测结果相比,基于含不连通孔隙致密砂岩岩石物理模型估算的纵、横波速度值与测井结果吻合更好,验证了方法的合理性。     

疏松含气砂岩中全波列声波测井的数据分析

全波列声波数据是从穿透整个疏松岩序列的探测井中通过实验收集而成的。它是通过使用一个低频（2000Hz）的压缩波源,使地层纵波的波至指示着声速低的含气砂岩地段。在一些层段,地层速度甚至低于井孔中的流体速度。标准的10000Hz的探测纵波通过同样的地层序列时,却无法探测到地层信号。然而,通过使用偶极发射器横波却能够成功的获得地层信号。对纵横波的波速比Vp/Vs的解释结果表明,这些含气层段的Vp/Vs的值明显低于参考地层的相应值。在这些含气层段中,若某层的含气量具有经济效益时,其它层段则是低含气饱和度且不具有经济效益的砂岩层或泥岩层。其相应的低速地段可能是由于一系列的机械误差造成的。Vp很低（例如井孔流体速度或更低）必然标志着气体的存在,这在一些泥岩地层中有显示。通过运用一个薄的、充气粉砂岩或砂岩嵌入的岩石骨架模型,可以得到一个有效的中介模板,测量的声波时差较小是由于充气粉砂岩层或砂岩嵌入的岩石骨架模型,可以得到一个有效的中介模板,测量的声波时差小是由于充气粉砂岩层的含量百分比低于20％造成的。这之所以具有很重要的意义,是因为充气粉砂岩的地震剖面图上的幅度异常标志着烃的存在。Vp低,通常表明气的存在,在高孔隙度砂岩中亦是如此,同时也表明大量重烃的存在,此时若运用常规曲线的解释方法,会发现含水饮饱和度高达90％。在压力纵剖面图上显示出一个水倾斜度,这表明这些地段原水相是主导相,具有低含气饱和度。然而,该低含气饱和度势必会引起Vp的显著降低,并会在地震剖面图上表现出相应的幅度异常。     

均质气层砂岩的声波吸收特征研究

岩石对声波能量的吸收与岩石的孔隙度、孔隙形状、孔隙中流体相态及性质、含流体的饱和度及岩石密度、弹性等因素有关.对均质气层砂岩的声波吸收特征进行了理论研究,分析了吸收系数与频率、波速及压力的关系.以此为基础,建立出2种均质气层砂岩声波吸收系数模型.第1种是以纵波速度及频率为变量的吸收系数模型,该模型中纵波速度在2～4 km/s时,吸收系数变化最明显;第2种是以孔隙度、渗透率、饱和度等参数为变量的吸收系数模型,揭示了孔隙度、渗透率与吸收系数具有强相关性.砂岩在低含气饱和度时对吸收系数的影响不明显.研究认为纵波速度变化可以极大改变吸收系数.压力和温度会改变气体粘度和孔隙度,故对吸收系数也会有一定的影响.     

岩石物理参数与地球物理特征关系研究——以QHD326油田为例

从孔隙介质理论出发，通过Gassmann理论分析，综合考虑岩石孔隙度、泥质含量、流体类型、应力、温度等多种因素的影响，建立了QHD326油田的地震波速度模型。在此基础上，研究了孔隙及孔隙流体对地震反射特征的影响。根据QHD326油田的地层条件以及不同流体相态下岩石的纵、横波速度和密度等岩心测试数据，通过对叠前正演结果和实际地震资料的分析，总结了岩石物理参数与地球物理特征之间的关系。     

孔隙度和孔隙结构对储层特性影响的定量比较

岩石孔隙度和孔隙结构是表征储层渗、储属性的重要参数,这些参数在含流体岩层的岩性识别和油气预测中具有关键作用。首先探讨了孔隙结构参数的含义及其数学表示,再利用与孔隙度和孔隙结构有关的岩石骨架模型替代常规Gassmann流体方程中不含孔隙结构的岩石骨架模型,形成了可定量计算孔隙度和孔隙结构参数的扩展Gassmann方程;然后推导出孔隙度和孔隙结构对储层有效弹性属性影响的定量公式,获得了度量孔隙度和孔隙结构对储层弹性性质的影响因子R,为定量比较二者对储层属性的影响奠定了理论基础。理论分析和数值模拟计算表明:当R值适中时,孔隙度和孔隙结构对储层弹性性质的影响相当;R较大时,孔隙结构的影响大于孔隙度的影响;R较小时,孔隙度的影响大于孔隙结构的影响。这为储层评价和分析提供了定量方法和依据。以常用的Keys-Xu模型作为对比,计算了储层纵、横波速度随孔隙度和孔隙结构的变化,结果显示:孔隙度和孔隙结构均可使岩石的纵、横波速度的最大变化量达到2000~3000m/s,变化规律与影响因子R的结果一致,验证了扩展Gassmann方程和定量比较方法的正确性与适用性。     

富有机质泥页岩岩石物理横波速度预测方法研究

许多实际测井资料中缺失横波速度数据,给叠前地震资料反演、脆性因子计算、应力分析和储层预测等带来不利影响。关于碎屑岩和碳酸盐岩的横波速度预测方法已日趋成熟,而关于富有机质泥页岩的横波速度预测方法的研究相对较少。基于Keys-Xu干岩石模型,引入Gassmann方程和Brown-Korringa固体替代等岩石物理理论,构建了一种包含多矿物、复杂孔隙和有机质含量的富有机质泥页岩岩石物理横波速度预测方法。该方法将富有机质泥页岩等效为由岩石基质矿物、有机质和含流体孔隙组成的混合物,将岩石中复杂的孔隙结构等效为球形孔隙与裂缝状孔隙组合的结构;利用纵波速度计算球形孔隙与裂缝状孔隙的体积分数,进而预测横波速度。将该方法应用于实验室测试数据和建南构造侏罗系下统自流井组东岳庙段富有机质泥页岩实际测井资料,预测的横波速度与实测的横波速度吻合度较高,表明该方法在预测富有机质泥页岩横波速度时适用且有效。     

双孔隙结构对声波时差的影响及孔隙度的确定方法

在碳酸盐岩地层中，由于诸如溶蚀孔、晶簇孔等形状、大小和分布都不规则的次生孔隙的出现，使得由威利公式计算的基质孔隙度与地层的真实基质孔隙度不符。这种差异是由于威利公式只考虑了孔隙体积对声波传播的影响，忽略了孔隙几何形状等的影响而造成的。用描述声波传播属性的Kuster—Toksoz模型来表达双孔隙地层对声波响应的影响，并求解出基质孔隙度和次生孔隙度值。使用这种技术建立了用声波时差求解双孔隙度的迭代算法；用计算实例说明了该方法取得的良好效果。     

声波和自然伽马测井在云南第三系盆地储层预测中的应用

云南第三系盆地均为陆相碎屑岩沉积盆地,大都是分散、独立的小型盆地,岩性以砂岩、泥岩、含泥质砂岩及含砂质泥岩为主,极个别盆地沉积有少量的淡水碳酸盐岩。除个别盆地勘探程度较高外,许多盆地勘探程度较低,绝大部分盆地未进行钻探。我们应用声波和自然伽马测井联合反演对曲靖和陆良盆地进行了储层预测、地层岩性划分和剖面对比。盆地内的其它钻井资料表明,反演结果具有一定的可靠性,并且为其他盆地的研究提供了借鉴。由于声波在岩石中的传播速度与岩石的性质、孔隙度以及孔隙中充填的流体性质有关,因此研究声波在岩石中的传播速度或传播时间,就可以了解岩石的孔隙度、岩性和流体性质。我们应用声波测井反演结果对曲靖和陆良盆地进行岩性、孔隙度和孔隙流体的分析,建立了声波速度与三者之间的关系。对于云南第三系陆相碎屑岩沉积盆地(以砂、泥岩沉积为主)来说,砂岩的声速一般较大,声波时差较小。随着钙质含量的增加,声波时差变小,而泥质含量的增加,声波时差变大。岩石越致密声波时差就越小,声速越大,反之岩石越疏松声波时差就越大,声速越小。在利用声波反演剖面进行岩性解释时,孔隙的存在有可能导致对岩性解释的失误。自然伽马测井是在井内测量岩层中自然伽马射线的强度,用以划...     

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。     

致密含气砂岩核磁共振-声波速度联合实验

为研究致密含气砂岩有效储层划分、流体识别方法,选取了典型致密含气砂岩样品,开展核磁共振-声波速度联合实验。以核磁共振实验为基础,结合压汞曲线特征,研究了储层孔隙结构特征,分析了储层可储性;以岩石声学特性实验为基础,研究纵、横波速对储层含气性的敏感性;分析了核磁共振T₂谱与横波速度对岩石孔隙特征的共性反映,得出了T₂几何平均值(T_2gm)与横波速度之间的关系,进而建立了核磁共振-声波速度联合含气性识别图版。研究表明,目标区致密砂岩储层有4种孔隙结构,孔隙发育尺度与粗-细小喉道交互配位关系,决定了4种孔隙结构储层的储集和渗透能力。致密含气砂岩纵波速度对含气性敏感,利用纵波时差与纵、横波速比交会识别含气性效果良好;核磁共振T_2gm与横波速度呈幂函数关系,为利用核磁共振测井预测地层横波速度提供了帮助。进而将不同含气岩石纵波时差与核磁共振T_2gm进行交会,显示该方法对致密砂岩储层含气性具有较好的识别效果。     

弹性波各向异性和泥质分布的关系

油气的成本效益和有效生产取决于准确的油藏描述和储层评价，而油藏描述和储层评价取决于所使用的岩石物理模型。涎水浊积砂岩地层的薄层性质使得这种砂-泥层序地层的岩石物理评价愈加困难，尤其是当泥质是以分散泥质和结构泥质或离散层存在时更是如此。为了预测油藏动态，了解储层中的泥质分布性质是必要的。采用Thomas-Stieber交会图是一种常用方法，它常与自然伽马和孔隙度资料一起使用来确定泥质分布。据我们所知，还没有根据地层各向异性测量值来评价泥质分布的方法。 层状砂-泥岩地层是用宏观各向异性来描述的。多分量感应仪器和交叉偶极横波声波测井仪能给出地层宏观各向异性的直接测量，提供描述泥质分布的其它信息。在本文中，我们从理论上和用实际资料探索由测井资料得出的弹性性质计算出地层的宏观各向异性。 我们已经研究出一种模型，它能够正演计算出弹性波速度和各向异性比。弹性波速度和各向异性比是砂岩-孔隙度、层状泥质含量和分散泥质含量、砂岩骨架弹性性质和泥质弹性性质的函数。我们的计算结果清楚地表明： ●孔隙度和泥质含量对纵、横波速度有不同的影响； ●横波速度强烈地依赖于泥岩分布，而具有不同极化度的横波速度上的差异可能与泥质分布（层状或分散、结构）有关； ●纵波速度对泥质分布不敏感； ●纵、横波速度比主要受孔隙度和泥质含量的控制；这也许可以用一个简单的体积控制的关系式解释Castagna的“泥岩-线”成立。 我们已经对深水沉积环境资料进行分析。我们发现根据这种横波方法能够识别层状泥质地层和分散泥质地层，给出砂岩储层性质评价。各种弹性性质与泥质含量（由核测井曲线得到）的交会图证实了层状泥质和分散泥质的分离类似于经典的Thomas-Stieber方法。 我们的模型同样能够用于电阻率和液体渗透性；不同性质各向异性参数之间的模型关系式证实了模型中各种组分“微观”性质的控制影响。     

基于流体置换理论的致密砂岩气层识别方法研究

鄂尔多斯盆地东缘发育典型致密砂岩气储层,复杂孔隙结构导致“非阿尔奇响应”,使得致密储层油气水层电阻率基本相当,流体性质识别难度大。通过分析该区域致密砂岩储层声学响应特征,发现纵横波速度比、泊松比等参数对含气变化响应敏感。基于地震岩石物理Gassmann理论,结合阵列声波等测井数据,建立了包含岩石孔隙、骨架、混合流体的模量模型,最终获得混合流体模量。研究区测试井实例表明,基于流体置换方法的致密砂岩气层识别具有重要作用。