[发明专利]一种利用地震波阻抗定量反演孔隙度的方法

说明书

技术领域

本发明属于石油与天然气勘探开发领域，具体涉及一种利用地震波阻抗定量反演孔隙度的方法。

背景技术

地震勘探技术是油气勘探中应用最为广泛的一种地球物理学方法，在地表或者井中人工激发地震波，利用地震波在不同介质中传播的速度、振幅、频率、相位、波形等参数的变化来分析、预测油气储层分布范围及储层物性特征。随勘探开发程度逐渐深入，地震勘探已经从认识地下构造形态的构造勘探，逐渐发展成直接应用地震信息判断岩性、分析岩相、定量计算岩层物性参数的岩性勘探。地震性质及反射率受控于地下介质岩性、流体类型、孔隙度、压力、温度、矿物、岩理等，而岩石物理正是研究岩石物理属性(物性参数)与地球物理属性之间的桥梁，即岩石物理属性可由地球物理观测数据及其特征(属性)来表征，岩石物理是建立地震资料预测工具及解释反演结果的物理基础。近几年来，以Gassmann方程为代表的岩石物理理论研究在许多方面都取得了很大的进展。利用岩石物理技术研究的成果，可以为含油气分析和储层识别提供敏感性岩石物理参数，能够有效地指导储层识别和预测。孔隙度和饱和度是描述储层性质的重要参数，利用地震资料定量反演储层参数具有横向连续性好的优点，对储层精细描述具有重要意义。

目前地震孔隙度反演方法主要有三类：

①利用速度求孔隙度，根据孔隙度与地震波传播速度的关系求取孔隙度，例如利用Wyllie公式和改进型的Raymer公式由地震纵波速度等参数求取孔隙度。该类方法的优点是计算方便，但Wyllie公式未考虑岩石的体积形变，难以在复杂地质条件下应用。后来的研究表明，它们也不适用于含气砂岩孔隙度的预测；

②统计型反演方法，由于地震声学反演和弹性反演的结果与岩石孔隙度无直接联系，因此在将反演结果转换成孔隙度时，主要利用了反演结果和孔隙度的统计关系，例如速度-孔隙度交汇图以及密度、波阻抗、泊松比等参数和孔隙度的交汇图。该类方法目前应用较普遍，但要获得较好的效果需要大量的地质、测井、岩石物理、地震多属性参数资料，并构建适当的地质模型；

③第三类方法是基于Biot-Gassmann方程的孔隙度计算方法，如HeXilei与He Zhenhua(2012)提出的岩石骨架与地震孔隙度反演。张应波(1994)推导了孔隙度的解析式，该方法的优点是获得了计算孔隙度的解析式，有坚实的理论基础，缺点是需要预先提供的参数很多，除了Gassmann方程中孔隙度以外的4个参数外，还要求提供应力、孔隙压力、流体黏滞系数和地震波的衰减系数等。上述参数的获得是一个复杂的过程，使得基于地震数据的地震孔隙度反演的应用受到了限制。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种利用地震波阻抗定量反演孔隙度的方法，针对地震资料解释中难以获得孔隙度剖面及常规地震孔隙度反演方法存在的反演精度低、输入数据繁杂及难以适用复杂地质条件，应用受到限制等不足，本发明基于岩石物理方程和弹性参数进行地震孔隙度反演，物理意义明确，适应性强，将孔隙度的取值范围加入反演过程作为约束，提高了反演的稳定性和精度，可保持叠前弹性参数反演的优点，同时又具有对油气分布有利区带直接预测的优势，可直接用于实际地震资料的孔隙度反演。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种利用地震波阻抗定量反演孔隙度的方法，以地震波阻抗为输入数据，利用岩石物理方程和地震波传播速度公式构建孔隙度反演的误差函数，并在孔隙度的取值范围内构建解的可行域空间，在该可行域空间内采用非线性全局寻优算法进行迭代反演，得到最终的孔隙度。

所述方法包括：

(1)输入终止条件的值ε，在孔隙度的取值范围内随机给定孔隙度的初始值；

(2)输入固体矿物的体积模量K₀和剪切模量μ₀，输入固结系数c，计算干岩石弹性模量；

(3)计算饱和岩石弹性模量；

(4)由所述饱和岩石弹性模量计算波阻抗，所述波阻抗包括纵波阻抗I_p和横波阻抗I_s；

(5)输入比重因子λ和由叠前地震反演得到的纵波阻抗I_pi和横波阻抗I_si’建立孔隙度反演的误差函数；

(6)利用非线性全局寻优算法对所述孔隙度反演的误差函数进行迭代反演，直到所述孔隙度反演的误差函数满足终止条件；

(7)输出满足终止条件的孔隙度。

所述步骤(2)计算干岩石弹性模量是这样实现的：