[發(fā)明專利]一種非均質(zhì)油藏中巖石系統(tǒng)的縱波速度預(yù)測方法

有效

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• 申請日: 2013-07-22
• 公開（公告）號: CN103412336A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 巴晶;吳國忱;張琳;孫衛(wèi)濤;晏信飛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01V1/50
• 分類號: G01V1/50
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 任默聞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖石縱波預(yù)測技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種非均質(zhì)油藏中巖石系統(tǒng)的縱波速度預(yù)測方法。

背景技術(shù)

面對國際能源需求日益增長的嚴(yán)峻形勢，油氣資源勘探仍是各石油公司的主要工作目標(biāo)。盡管隨著幾十年的開采，國內(nèi)大部分油田已進(jìn)入高含水后期甚至特高含水期，但剩余油產(chǎn)量仍非常可觀，地下剩余油呈“整體高度分散、局部相對富集”的狀態(tài)，因此在高含水期剩余油的挖掘過程中，開展儲層物性參數(shù)的預(yù)測研究是十分必要的。而巖石物理作為油氣勘探的基礎(chǔ)，可以提供各種對儲層識別及含油氣性分析的敏感巖石物理參數(shù)，尤其包括連接巖石物理與地震勘探及測井橋梁的縱、橫波速度。

目前人們已普遍認(rèn)識到，不僅巖石中孔隙流體的性質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，會改變縱、橫波速度，甚至波誘導(dǎo)的孔隙流體流動也會產(chǎn)生影響，并造成彈性波的速度頻散和衰減，由于彈性波穿過飽含多相流體的多孔介質(zhì)時(shí)，在各種孔隙流體之間會誘發(fā)壓力梯度，導(dǎo)致孔隙流體流動，直到孔隙壓力平衡，因此，利用巖石物理模型分析，可預(yù)測部分飽和儲層的縱、橫波速度，建立其與流體飽和情況之間的聯(lián)系。

流固雙相介質(zhì)中最早的縱、橫波速度預(yù)測方法是基于Gassmann和Biot提出的孔隙介質(zhì)理論，該模型考慮的是波長尺度下的孔隙流體流動，由于忽略了巖石內(nèi)部的微觀非均質(zhì)性，在超聲波頻帶預(yù)測的速度和頻散明顯偏低，其預(yù)測結(jié)果在聲波頻帶和地震頻帶更差，甚至與實(shí)驗(yàn)觀測沖突。為了解釋超聲波頻段的高衰減與高頻散，Mavko和Nur考慮到孔隙規(guī)模的流體流動，提出了噴射流機(jī)制。考慮到噴射流機(jī)制和Biot理論同時(shí)存在的可能性，Dvorkin等建立了可同時(shí)處理宏觀Biot流動機(jī)制和微觀噴射流機(jī)制的BISQ理論。國內(nèi)楊頂輝等將BISQ理論推廣到了一般孔隙各向異性的情況，拓展了BISQ理論的應(yīng)用范圍，但其缺點(diǎn)在于引入了一些并不具有明確物理意義或并不易于直接物理實(shí)現(xiàn)的參數(shù)或系數(shù)（如特征噴射流長度），使得這些理論雖然在進(jìn)行巖石波速現(xiàn)象的描述與預(yù)測中非常有效，但相關(guān)理論與核心參數(shù)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)與物理內(nèi)涵卻難以得到實(shí)現(xiàn)或驗(yàn)證。基于Biot理論和BISQ理論，唐曉明導(dǎo)出了一個(gè)可以描述孔隙、裂隙并存的彈性波統(tǒng)一理論，該模型能夠較好地解釋聲波頻帶的速度頻散和衰減，但引入了兩個(gè)不易直接測量的參數(shù)：裂隙密度和孔隙縱橫比，并且不能描述地震頻帶的速度頻散和衰減。

對于高含水儲層，孔隙中的油水分布形式，較易形成“水包油”的形態(tài)，具有雙重孔隙的特征，由于兩者在彈性模量、密度以及粘滯性方面的差異性與水、氣的差異性相比不是很大，在計(jì)算局域流引起的動能和耗散函數(shù)時(shí)，嵌入體內(nèi)部的流體速度是不可被忽略的。因此，基于流體力學(xué)的基本原理，計(jì)算嵌入體內(nèi)部的流體速度場，完善描述整個(gè)局域流的振蕩過程，進(jìn)而完善“一類骨架、兩類流體”雙重孔隙介質(zhì)理論，不僅可以提供部分飽和不同孔隙流體巖石的縱、橫波速度預(yù)測方法，而且可以預(yù)測“兩類骨架、一類流體”巖石中的縱、橫波速度，完善后的模型將非常利于儲層地震特征正演。

最常用的非均勻孔隙介質(zhì)中的縱、橫波速度預(yù)測方法包括：White等于1975年提出的空間周期排列的球狀Patchy模型，但其缺點(diǎn)在于對嵌入體內(nèi)氣體的物理參數(shù)做了簡化和忽略處理。Pride等提出雙重孔隙介質(zhì)理論，可以描述含氣孔與含水孔之間的中觀流，但其不足在于方程組復(fù)雜，難于應(yīng)用到實(shí)際；方程中引入了過多的參數(shù)，不利于理論實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與實(shí)際證明；動力學(xué)方程組的推導(dǎo)過程中采用了統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)關(guān)系，使得方程的一些核心參數(shù)在計(jì)算過程中僅能通過頻率域的關(guān)系式進(jìn)行上、下限的估算，而無法做到更準(zhǔn)確的地震響應(yīng)的定量預(yù)測。基于以上考慮，巴晶、曹宏等于2012年針對含氣飽和巖石，推導(dǎo)了格式盡可能簡潔、物理參數(shù)盡可能少、各參量均具備物理可實(shí)現(xiàn)性的Biot-Rayleigh方程組，并證實(shí)了此類儲層中彈性波在地震勘探頻段內(nèi)可能出現(xiàn)強(qiáng)烈的頻散現(xiàn)象。但該模型在計(jì)算過程中，沒有考慮嵌入體內(nèi)部氣體的速度，因此，局域流振蕩的整個(gè)過程是不完備的，無法預(yù)測嵌入體內(nèi)部的流體速度不可被忽略情形（如“水包油”）下巖石的縱、橫波速度。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)的研究中主要存在以下問題：

（1）常規(guī)流體替換的方法是Biot-Gassmann方程，這種方程的假設(shè)前提是巖石內(nèi)部的所有孔隙是完全均一的，因此這種假設(shè)不能滿足非均勻復(fù)雜地層的工程應(yīng)用。

（2）巴晶等于2012年提出的雙重孔隙介質(zhì)模型，忽略了嵌入體內(nèi)的局域流速度場，不能完備描述局部流振動的物理過程，不可適用于嵌入體流體動能不可被忽略的情況，因此主要應(yīng)用于非均質(zhì)氣藏巖石物理建模，而無法應(yīng)用于非均質(zhì)油藏的地震檢測工程。

發(fā)明內(nèi)容