通过页岩气叠前弹性参数反演预测岩石脆性概率的方法

摘要

公开了一种通过页岩气叠前弹性参数反演预测岩石脆性概率的方法。所述方法包括：通过目标区域内的测井数据计算各样本点的不同的岩石弹性参数，对不同的弹性参数制作交会图，进行交会图分析；根据交会图分析，优选出对优质页岩最敏感的弹性参数，建立优质页岩分布的量化分析模板；对地震资料进行叠前弹性参数反演，得到弹性阻抗反演剖面；将反演得到的弹性阻抗反演数据体，根据方程的计算，最终导出岩石弹性参数数据体；将根据测井交会图分析建立的优质页岩的量化分析模板应用于所述岩石弹性参数数据体，根据优选出的敏感弹性参数的力学性质，通过对目的层时窗进行分析来获得优质页岩脆性概率平面分析结果。

说明书

技术领域

本发明涉及地球物理勘探的叠前预测技术，更具体地讲，涉及一种运用地震叠前弹性参数反演对优质页岩岩石力学性质进行研究的方法。

背景技术

目前，我国页岩气勘探开发还处于起步阶段，具有风险大、成本高的特点。页岩气通常具有低渗透率和低孔隙度的特征，除少数裂缝发育带可能具有较高的自然产能外，页岩气藏均需压裂改造之后方能具开采价值，而页岩脆度是压裂改造能否形成裂缝网络的重要影响因素，进而影响压裂效果，脆性页岩是有利页岩气藏的开发目标。目前国内页岩气地震识别尚处于摸索阶段，在四川盆地对优质页岩的量化预测还仅处在利用常规的叠后速度反演和伽玛反演对优质页岩厚度进行预测，而优质页岩厚度并不能反应页岩地层的岩石力学特征，不能指示真正的页岩开发有利区。

叠前弹性参数反演预测优质页岩岩石力学性质(即，脆性概率)技术的提出，在解决了优质页岩厚度预测的同时对页岩岩石力学性质进行研究，预测真正的优质页岩层发育区。该方法的提出把四川盆地页岩气的研究技术向前推动了一大步。

发明内容

本发明的目的在于通过叠前地震数据对岩石物理弹性参数的预测，来对页岩岩石脆性概率做出平面预测，从而为井位优选奠定基础。

本发明的一方面在于提供一种通过页岩气叠前弹性参数反演预测岩石脆性概率的方法，所述方法包括步骤一，步骤二以及步骤三，其中，步骤一包括：子步骤A：载入测井数据；子步骤B：通过目标区域内的测井数据计算各样本点的不同的岩石弹性参数，对不同的弹性参数制作交会图，进行交会图分析；子步骤C：根据交会图分析，优选出对优质页岩最敏感的弹性参数，建立优质页岩分布的量化分析模板；步骤二包括：子步骤D：载入地震资料；子步骤E：对地震资料进行叠前弹性参数反演，得到弹性阻抗反演剖面；子步骤F：将反演得到的弹性阻抗反演数据体，根据方程的计算，最终导出岩石弹性参数数据体；步骤三：将根据测井交会图分析建立的优质页岩的量化分析模板应用于所述岩石弹性参数数据体，根据优选出的敏感弹性参数的力学性质，通过对目的层时窗进行分析来获得优质页岩脆性概率平面分析结果。

可以并行执行步骤一和步骤二。

所述测井数据可包括纵波、横波和密度。

所述地震资料可以是共反射点道集数据。

子步骤C中优选出的最敏感的弹性参数可以是泊松比。

所述岩石弹性参数可包括纵波速度、横波速度、纵波阻抗、横波阻抗、密度、拉梅系数、泊松比、杨氏模量和剪切模量。

所述方程可以是：

$>\sigma =\frac{\gamma -2}{2\gamma -2}---\left(1\right)$>

λρ＝(V_pρ)²-2(V_sρ)²＝Z_p²-2Z_s²(2)

μρ＝(V_sρ)²＝Z_s²(3)

$>E=\frac{\lambda (3\lambda +2\mu )}{\lambda +\mu }---\left(4\right)$>

其中，λ为拉梅系数，μ为剪切模量，ρ为密度，E为杨氏模量，Vp、Vs分别为纵波速度、横波速度，γ为纵横波速度比的平方，σ为泊松比，Zp、Zs为纵波阻抗和横波阻抗，λρ为拉梅系数与密度的乘积；μρ为剪切模量和密度的乘积。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是根据本发明示例性实施例的通过叠前弹性参数反演预测优质页岩岩石脆性概率的流程图。

图2A至图2F示出由测井资料计算的普通页岩和优质页岩的各种弹性参数的交会图。

图3是Wei201井经过叠前弹性参数反演后导出的志留系下统龙马溪组的泊松比反演剖面图。

图4是利用优质页岩分析模板获得的龙马溪组岩石脆性概率分布图。

具体实施方式

现在，将参照附图更充分地描述本发明的实施例。

图1是根据本发明示例性实施例的通过叠前弹性参数反演预测优质页岩岩石脆性概率的流程图。

参照图1，在步骤101，以本领域公知的方法对已钻井进行测井数据的采集处理，获得所需的测井数据，即，纵波、横波、密度等测井数据。

在步骤102：通过目标区域内的测井数据计算各样本点的不同的岩石弹性参数，对不同的弹性参数制作交会图，进行交会图分析，其中，所述弹性参数包括纵波速度、横波速度、纵波阻抗、横波阻抗、密度、拉梅系数、泊松比、杨氏模量、剪切模量等。所述交会分析指的是把两种测井数据在平面进行交会，横坐标代表一种测井信息，诸如纵波速度、横波速度等的弹性参数；纵坐标代表另一种测井信息，诸如纵波阻抗、泊松比等的弹性参数，色标代表第三种测井信息，诸如伽玛或电阻率等能区分优质页岩的常规的测井信息。所述交会图将参照图2A至图2F进行详细描述。

在步骤103：根据交会图分析，优选出对优质页岩最敏感的弹性参数。建立优质页岩分布的量化分析模板。具体地讲，就是根据交会图分析的坐标确定敏感参数的分布范围，以获得优质页岩的分布范围。该分析方法将参照图2A至图2F进行详细描述。

图2A至图2F示出由测井数据计算的普通页岩和优质页岩的各种弹性参数的交会图。在图2A至图2F中，蓝色、绿色表示根据测井划分的普通页岩的样点，黄色、红色表示通过测井得出的优质页岩的样点。图2A示出由测井数据计算的普通页岩和优质页岩的λρ-μρ交会图，从图2A中可以看出，如用纵坐标μρ为27.5的值把优质页岩(红色样点)划分出来(图2A中示出的虚线的上半部分)，同时还有约20％的非优质页岩(蓝色样点)被划分在所述虚线的上半部分；图2B示出由测井数据计算的普通页岩和优质页岩的Vp-Vs交会图，从图2B中可以看出，如用纵坐标Vs为2000的值把优质页岩(红色样点)划分出来(图2B中示出的虚线的上半部分)，同时还有约20％的非优质页岩(蓝色样点)被划分在所述虚线的上半部分。图2C至图2F分别示出由测井数据计算的泊松比与λρ、Vp、λρ和Vs的交会图。从图2C至图2F中可以看出，如用纵坐标泊松比为0.25的值把优质页岩(红色样点)划分出来(图2C至图2F中示出的虚线的下半部分)，仅约3％的非优质页岩(蓝色样点)被划分在所述虚线的下半部分。通过以上分析，可以优选出泊松比参数作为对优质页岩预测的最敏感的参数。此外，从图2C至图2F中可以看出，泊松比值越小，岩性的脆性概率越大。因此选用泊松比参数对优质页岩的脆性概率进行预测。

返回参照图1，在步骤201：通过野外采集获得地震资料(在室内经过处理获得道集数据，例如，共反射点道集数据)，并载入所述地震资料。

在步骤202：对所述地震资料进行叠前弹性参数反演，得到弹性阻抗反演剖面。具体地说，对研究的页岩气目的层段进行入射角范围分析，选择最佳角度范围5度～25度范围内的道集数据，然后对角道集数据进行角度范围内的叠加处理，得到角度范围内的叠加剖面，之后对叠加剖面进行叠前弹性阻抗反演，从而获得纵波阻抗、横波波阻抗、密度等反演数据体。

在步骤203：将反演得到的弹性阻抗反演数据体代入以下等式，最终导出泊松比、杨氏模量、拉梅系数等岩石弹性参数数据体：

$>\sigma =\frac{\gamma -2}{2\gamma -2}$>(等式1)

λρ＝(V_pρ)²-2(V_sρ)²＝Z_p²-2Z_s²(等式2)

μρ＝(V_sρ)²＝Z_s²(等式3)

$>E=\frac{\lambda (3\lambda +2\mu )}{\lambda +\mu }$>(等式4)

其中，λ为拉梅系数，μ为剪切模量，ρ为密度，E为杨氏模量，Vp、Vs分别为纵波速度、横波速度，γ为纵横波速度比的平方，σ为泊松比，Zp、Zs为纵波阻抗和横波阻抗，λρ为拉梅系数与密度的乘积；μρ为剪切模量和密度的乘积。这里，由于从测井分析上对敏感弹性参数进行了优选，优选出了最佳参数(即，泊松比)，因此在地震剖面展示时只需要使用最终的结果剖面，即泊松比反演剖面。

在步骤301：将根据测井交会图分析建立的优质页岩的量化分析模板应用于相应的岩石弹性参数数据体，根据优选出的敏感弹性参数的力学性质(即，泊松比)，通过对目的层时窗进行分析来获得优质页岩脆性概率平面分析结果。下面将参照图3和图4对该步骤进行详细描述。

在该处理中，步骤101、102和103可以作为整体步骤一，步骤201、202和203可以作为整体步骤二，并且步骤一和步骤二可以并行执行。

图3是Wei201井经过叠前弹性阻抗反演后导出的志留系下统龙马溪组的泊松比反演剖面，图中龙马溪组底部泊松比值相对低值，测井解释的优质页岩即是位于龙马溪组底部。

图4是利用分析模板获得的优质页岩段的反映岩石力学性质的泊松比平面分布图，泊松比值越小，岩石脆性越好，由此可识别出岩石脆性概率高的有利区。

根据本发明示例性实施例的叠前弹性参数反演岩石脆性概率的预测方法可以得到反映页岩脆性的重要参数：泊松比。泊松比值越小，岩石脆性越好。脆性越大，越容易形成网状裂缝，气井才能获得更高的产气量。该方法为页岩气水平井部署和提高单井产量提供更好的地震技术支撑，填补了在四川盆地运用地球物理方法对页岩气岩石物理参数进行预测的空白，对页岩气具有良好的应用前景。