[發明專利]基于自適應基質礦物等效彈性模量反演的橫波速度估算方法

有效

• 申請號: 201110243541.3
• 申請日: 2011-08-24
• 公開（公告）號: CN102353989A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 熊曉軍;賀振華;林凱
• 申請（專利權）人: 成都理工大學
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28;G01V1/40
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及勘探地球物理領域中的橫波速度估算問題，是一種基于自適應基質礦物等效彈性模量反演的橫波速度估算方法，用于解決常規的基于Xu-White模型的橫波速度估算方法中基質礦物的彈性模量(體積模量和剪切模量)難以準確設定的問題，有效地提高橫波速度估算方法的精度和可靠性。

背景技術

在測井資料中，通常缺乏橫波測井資料，這給地震波的正演模擬和地震屬性的參數反演都帶來了一定的困難。常規的橫波速度估算方法主要有以下4類：(1)基于經驗關系式的方法，如Han(1986)、Greenberg(1992)、Castagna(1993)，楚澤涵(1995)、Goldberg(1998)等，其缺陷是受地域性影響大，精度較低；(2)基于Xu-White模型的方法，它是Xu和White(1995)基于Gassmann方程、Kuster-Toksoz模型和微分等效介質模型(DEM)發展的一種含泥砂巖模型的橫波速度估算方法，其缺陷是計算效率低且需要已知基質礦物(砂巖和泥巖)的彈性參數(往往難以準確的設定)；(3)基于簡化的Xu-White模型的方法，它是Keys和Xu(2002)采用干巖近似理論對常規的Xu-White模型(1995)進行近似，通過求解線性常微分方程組來確定巖石骨架彈性模量，有效地提高了計算效率，其缺陷是仍需要已知基質礦物(砂巖和泥巖)的彈性參數；(4)基于測井約束反演的方法(郭棟等，2007)，它先設定一組基質礦物的初始值，再基于該初始值采用Xu-White模型估算縱波速度和密度，并以測井得到的縱波和密度曲線為約束，反演出最優的基質礦物的彈性模量及其對應的橫波速度，其優點是不需要準確地設定基質礦物的彈性模量值，缺陷是需要反演的未知數太多(5個目標參數)，多解性較強，降低了橫波估算的可靠性。

綜上所述，基質礦物的彈性模量的準確設定對橫波速度估算方法的精度起著至關重要的作用。常規的基質礦物的彈性模量的設定方法主要有以下5類：(1)對于單基質礦物巖石，參考國內外的巖石物理測試值進行設定，其缺陷是同一基質礦物的彈性模量值的變化范圍較大，難以準確地設定；(2)對于多基質礦物巖石，采用等效介質理論(如V-R-H平均)計算等效彈性模量(多種基質礦物的綜合影響值)，其缺陷是難以準確地設定每種基質礦物的百分比含量及彈性模量值；(3)基于測井資料，采用統計法選取物性較均勻的深度段進行統計分析(張金強等，2010)，其缺陷是對結構復雜的巖石或非均質性強的地層，誤差較大；(4)通過取巖心和巖石物理測試，基于實驗室測試值計算巖石基質礦物的彈性參數，其缺陷是代價昂貴；(5)自適應基質礦物體積模量反演方法(林凱和熊曉軍等，2011)，其適用于已知橫波速度的情況，且只能計算基質礦物的等效體積模量，不能直接應用于計算基質礦物的剪切模量。

發明內容

本發明是要提供一種基于自適應基質礦物等效彈性模量反演的橫波速度估算方法，它基于單個測井深度點的測井資料，采用兩種不同的流體項計算方法從兩個不同的角度對相同的流體項進行反演求解，有效地反演出干巖石的泊松比、基質礦物的等效體積模量和等效剪切模量的最優解，并將其作為簡化Xu-White模型的輸入參數，用于估算橫波速度，可以有效地提高橫波速度估算方法的精度和可靠性。

本發明的具體步驟包括：

(1)以單個測井深度點為研究對象，根據該深度點的測井資料(縱波速度、密度和孔隙度)，采用砂泥巖的縱波速度與橫波速度的經驗關系式估算初始橫波速度，并計算該測井深度點的巖石基質礦物的等效體積模量和干巖石的泊松比的取值范圍、初始值和增量；

(2)分別采用兩種不同的流體項計算方法(基于Gassmann方程和Gassmann-Boit-Geertsman方程的方法與基于Russell等人2003年提出的流體識別因子的方法)同時計算流體項，并設定上述兩種流體項之差的絕對值為反演目標函數，采用尋找全局最優解的方法反演最優的干巖石的泊松比和基質礦物的等效體積模量，當目標函數的值＜設定的閥值，則停止計算，輸出當前深度點的干巖石的泊松比和基質礦物的等效體積模量；

(3)基于步驟2反演得到的干巖石的泊松比和基質礦物的等效體積模量，采用Nur(1995)基于臨界孔隙度模型的線性平均公式和Gassmann方程計算基質礦物的等效剪切模量；

(4)基于步驟2和步驟3得到的基質礦物的等效體積模量和等效剪切模量，采用簡化的Xu-White模型估算橫波速度；

(5)選取下一個測井深度點，重復步驟1～4的計算；直至目標深度段內的所有測井深度點計算完成，則停止計算；