[發明專利]富含固態有機質的巖石縱波速度預測方法

有效

• 申請號: 201310280885.0
• 申請日: 2013-07-05
• 公開（公告）號: CN103412323A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 孫衛濤;巴晶;姚逢昌;曹宏;張才;張琳
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 任默聞

技術領域

本發明涉及地震巖石物理領域，具體地，涉及一種富含固態有機質的巖石縱波速度預測方法。

背景技術

隨著石油價格的日益升高和戰略資源供給安全的關注，人們把目光轉向了非常規油氣資源的開發，其中富含固態有機質的巖石（如頁巖）成為非傳統資源的代表，具有巨大潛力。富含有機質的頁巖成分復雜，主要由無機礦物質骨架和分散其中的有機物質組成，具有強烈的非均勻特征。當動物植物在沉積時被埋葬，有機分子的在成巖作用下產生兩種初級固態有機物：干酪根和瀝青。干酪根是頁巖油氣資源的主要來源和載體，然而，對于有機成分豐度和巖石物理性質之間的基本關系，目前仍然缺乏了解。特別是富含固態有機物的巖石縱波速度預測方法至關重要，它能夠幫助我們建立發展針對復雜巖石環境的勘探開發手段。

巖石骨架是充滿孔隙和裂縫的介質，油氣資源能夠在其中生成、儲藏和運移。在富含固態有機質的巖石中，干酪根等初級有機質具有類固體形態，以非均勻摻雜物的形式填充于巖石骨架中。干酪根等固態有機物存在細微孔隙和裂紋，其中吸附有天然氣和微小油滴等氣態和液體有機物，是潛在油氣資源的產生源頭。無論是在無機礦物骨架還是在干酪根內部，都發現存在大量不同尺度、不同形狀和不同數量的微孔隙，這些孔隙構成了烴類產生和存儲的場所。

巖石骨架和固體有機物均是孔隙介質，但其孔隙度、密度、滲透率、彈性模量等巖石物理參數有很大不同，必須看作是具有雙重孔隙的巖石系統。在干酪根和巖石骨架的孔隙系統中同時存在氣、液態物質（如天然氣、油等），在外部水壓等條件下，氣、液態物質會沿裂紋孔隙系統運移，形成可開發利用的油氣資源。這些流體具有不同的密度、粘性和彈性模量等物理屬性，其飽和程度對縱波傳播速度具有重要影響，它們的共同存在使巖石成為含雙重流體的孔隙介質系統。因此，富含固態有機質的巖石具有雙重孔隙和雙重流體特征。建立兩類孔隙/兩類流體與巖石縱波速度之間的關系，提出不同孔隙度和不同流體含量下巖石縱波速度的預測方法，這對于通過地震波勘探開發頁巖油氣資源意義非凡。

富含固體有機物的儲層巖石縱波速度預測是地震巖石物理領域熱點之一，并且還在不斷發展之中。目前，現有縱波速度預測方法主要基于非飽和孔隙系統的斑塊模型(見文獻：White?J.E.Computed?Seismic?Speeds?and?Attenuation?in?Rocks?with?Partial?Gas?Saturation.Geophysics，1975)。在包含孔隙的巖石骨架中，雙重流體（氣體和液體）在空間分片均勻分布，氣體和液體的斑塊尺寸遠大于礦物晶體顆粒，同時又遠小于縱波波長，處于介觀尺度。氣體和液體斑塊被等效為具有相同球心的內部球核和外部球殼。當縱波穿過雙重流體斑塊時，引起孔隙中流體相對于巖石骨架的運動，導致縱波傳播速度發生變化。縱波速度快慢隨頻率的改變稱為頻散，縱波振幅隨頻率的改變稱為衰減。同時，速度還會隨著氣體、液體含量的不同發生有規律的變化。外部壓力會使內外兩層介質（分別含氣體和流體）發生不同程度的變形，基于氣體、流體含量和物理屬性對孔隙變形和壓力的影響，斑塊模型可以很好的預測含雙重流體孔隙介質的縱波速度。但是，White的斑塊模型并未考慮內外兩層介質孔隙度不同引起的雙重孔隙效應。同時，White模型對內部氣體的物理參數做了簡化和忽略處理，無法處理斑塊內部包含非氣體有機物（如油-水飽和情況）的巖石縱波速度。Johnson在2001年提出了基于分支函數的縱波速度頻散/衰減預測方法（見文獻：Johnson?D.L.Theory?of?Frequency?Dependent?Acoustics?in?Patchy-Saturated?Porous?Media.J?Acoust?Soc?Am，2001.）該方法對于非飽和孔隙介質中縱波速度的計算十分穩定，但是，該方法僅考慮了一類骨架、兩種流體的情況。