[发明专利]一种碳酸盐岩岩石物理参数地震反演方法

权利要求书

1.一种碳酸盐岩储层物性参数地震反演方法，其特征在于：所述方法包括：

(1)基于叠前角度道集进行叠前AVO三参数反演，得到地层弹性参数M，所述地层弹性参数M包括纵波速度、横波速度和密度；

(2)基于测井资料建立统计岩石物理模型；

(3)结合步骤(2)得到的统计岩石物理模型，对储层物性参数进行随机模拟，得到随机模拟结果；

(4)对步骤(3)得到的随机模拟结果进行贝叶斯分类模拟，得到后验概率分布，将步骤(1)得到的地层弹性参数M作为反演的输入，找到具有最大后验概率分布的R即为最终的反演结果；

所述步骤(2)中统计岩石物理模型的建立需要针对目标储层的不同地质背景，建立相应的统计岩石物理模型：M＝f_RPM(R)+ε；

其中，R为储层物性参数，包括孔隙度、含水饱和度、泥质含量、白云石含量和石灰石含量；f_RPM代表函数关系岩石物理模型，ε为统计岩石物理模型的模型误差，其服从零均值的截断高斯分布，基于统计理论计算统计岩石物理模型的模型误差ε的方差和截断值；

对于碳酸盐岩，其函数关系岩石物理模型f_RPM是通过函数关系岩石物理模型标定实现的，具体包括：

①利用Voigt-Reuss-Hill模型计算碳酸盐岩骨架弹性模量，具体公式为：

$K_{ma}=\frac{1}{2}(K_{maV}+K_{maR})$

其中，K_ma代表碳酸盐岩骨架弹性模量，

$K_{maV}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{c}_i{K}_{mai}$

是Voigt提出的n个组分的等效弹性模量的上限，

$K_{maR}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\frac{c_i}{K_{mai}}$

是Reuss提出的n个组分的等效弹性模量下限，K_mai是第i种组分的弹性模量；c_i为是第i种组分的体积含量，分别指泥质含量、白云石含量和石灰石含量；

②利用连续一阶差分理论实现等效模量计算，干岩骨架的体积模量和剪切模量分别为：

K_d＝K_m(1-φ)^p

U_d＝U_m(1-φ)^q

其中，K_d和U_d分别是孔隙度为φ时的干岩骨架体积模量和剪切模量，K_m和U_m分别是岩石基质的体积模量和剪切模量，p和q是一组只与纵横比有关的系数，与溶洞、裂缝、粒间孔隙体积分量及孔隙纵横比成正比；

③通过Wood方程计算孔隙流体体积模量：

$\frac{1}{K_f}=\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}\frac{f_j}{K_j}$

其中，K_f为混合流体体积模量，K_j为单相流体体积模量，f_j是相应的单相流体饱和度；

④基于体积平均计算含饱和流体岩石的体积密度ρ：

$\mathrm{\ρ}=(1-\mathrm{\φ})\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{c}_i{\mathrm{\ρ}}_{mai}+\mathrm{\φ}\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}{f}_j{\mathrm{\ρ}}_{fj}$

其中ρ_fj为单相流体体积密度，f_j是相应的单相流体饱和度；c_i和ρ_mai分别是第i种组分的体积含量和体积密度；

⑤基于Gassmann-Biot-Geertsma模型给出饱和岩石的弹性模量并计算纵波速度Vp和横波速度Vs：

${\mathrm{Vp}}^2=\frac{1}{\mathrm{\ρ}}\[K_d+\frac{4}{3}{U}_d+\frac{(1-\frac{K_d}{K_s})}{(1-\mathrm{\φ}-\frac{K_d}{K_s})\frac{1}{K_s}+\frac{\mathrm{\φ}}{K_f}}\]$

${\mathrm{Vs}}^2=\frac{K_d}{\mathrm{\ρ}}$

其中，K_s是饱和流体体积模量；

通过步骤①至⑤实现了根据地层的储层物性参数R计算得到地层弹性参数M，即完成了函数关系岩石物理模型标定，得到碳酸盐岩的函数关系岩石物理模型f_RPM；

所述步骤(3)中是采用马尔科夫链蒙特卡罗抽样Metropolis Hastings抽样算法，结合步骤(2)得到的统计岩石物理模型，对储层物性参数R进行随机模拟，得到的随机模拟结果{R_l,M_l}_l＝1…L，具体包括：

①假定储层物性参数R的先验分布服从多维高斯分布：

式中，N代表多维高斯分布，和分别为多维高斯分布的均值和协方差矩阵，N_R为统计岩石物理模型中，储层物性参数变量的个数，权重系数α_k满足：

基于EM算法获取高斯混合模型的储层物性参数估计；

②基于储层物性参数先验分布，利用马尔科夫链蒙特卡罗抽样Metropolis Hastings抽样算法对储层物性参数进行随机模拟,得到储层物性参数的随机模拟结果{R_l}_l＝1…L，结合统计岩石物理模型M＝f_RPM(R)+ε，得到储层物性参数和地层弹性参数的综合随机模拟结果{R_l,M_l}_l＝1…L；

其中，L代表马尔科夫链蒙特卡罗随机抽样次数,l表示第l次随机模拟。

2.根据权利要求1所述的碳酸盐岩储层物性参数地震反演方法，其特征在于：所述步骤(4)中反演得到岩石物理参数最大后验概率分布是这样实现的：

反演目标函数如下：

R＝arg MaxP(R_c|M)c＝1,2…,N_CR

其中，P(Rc|M)为所述后验概率分布；

N_CR为储层物性参数的类别数；

基于贝叶斯分类算法求解该目标函数，即输入步骤(1)得到的地层弹性参数M，计算得到后验概率分布P(R_c|M)，找到具有最大后验概率分布的R即为最终的反演结果。