[发明专利]基于多孔介质模型的储层流体与脆性同时反演的识别方法

权利要求书

1.基于多孔介质模型的储层流体与脆性同时反演的识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：基于多孔介质模型，构建多孔弹性介质框架下的流体敏感因子；

第二步：基于多岩石物理参数条件下，构建脆性评价因子；

第三步：基于多孔弹性理论下，建立流体特征三参数(f,μ和ρ)的AVO线性方程与流体敏感因子与脆性评价因子的数学关系；

第四步：所述AVO线性方程在所述流体敏感因子和所述脆性评价因子的约束下，构建AVO近似公式；

第五步：基于弹性阻抗理论，在贝叶斯框架下，开展所述AVO近似公式进行同时的反演；

第六步：利用所述AVO近似公式及同时的反演方法，对储层流体及脆性进行评价，判断储层流体情况。

2.根据权利要求1所述的基于多孔介质模型的储层流体与脆性同时反演的识别方法，其特征在于，所述流体敏感因子的构建方法如下：

步骤1)：在多孔弹性介质岩石物理Biot-Gassmann理论框架下得到饱和多孔隙岩石的纵横波的弹性参数框架下的表达形式为：

式中，V_p为饱和多孔岩石的纵波速度，V_s为饱和多孔岩石的横波速度，ρ_sat为饱和多孔岩石的密度；f为混合流体项，即Russell混合流体指示因子，s为干岩石骨架项；

其中Russell混合流体指示因子f的具体表达式为：

式中，β为Biot系数，M为纵波模量，K_f为流体等效体积模量，K_dry为干岩石体积模量，K_s为岩石矿物的体积模量，φ为岩石孔隙度；

单独提取其中的流体等效体积模量K_f；

步骤2)：基于Gassmann方程的构建流体等效体积模量K_f的流体识别因子，在孔隙流体为气体和水的混合流体中，得到如下关系式：

式中，S_w为含水饱和度，K_w为水的体积模量，K_g为气体体积模量；

基于岩石物理理论得到Russell混合流体指示因子f与流体等效体积模量K_f的关系式如下：

f＝G(φ)K_f (4)

式中G(φ)为增益函数。

3.根据权利要求1所述的基于多孔介质模型的储层流体与脆性同时反演的识别方法，其特征在于，所述脆性评价因子的构建方法如下：

多岩石物理参数条件下，采用杨氏模量Eρ的乘积突显储层脆性的细微的变化，

步骤1)：杨氏模量Eρ与剪切模量μρ直接存在如下的数学关系：

Eρ＝μρ*α (5)

式中为饱和岩石纵横波速度比的平方；

步骤2)：对于含水砂岩，岩石的纵波速度v_p与岩石的横波速度v_s的关系为：v_p＝2v_s，因此计算出含水砂岩中杨氏模量Eρ与剪切模量μρ的关系：

步骤3)：对于含气砂岩，岩石的纵波速度v_p与岩石的横波速度v_s的关系为：v_p＝1.5v_s，因此计算出含气砂岩中杨氏模量Eρ与剪切模量μρ的关系：

4.根据权利要求1所述的基于多孔介质模型的储层流体与脆性同时反演的识别方法，其特征在于，所述AVO线性方程和AVO近似公式的建立和同时的反演过程如下：

步骤1)：基于多孔弹性理论下，得到流体特征三参数：Russell混合流体指示因子f,剪切模量μ和密度ρ的AVO线性方程如下：

式中，R_pp为纵波反射系数，θ为地震波入射角，为饱和岩石纵横波速度比的平方，为干岩石纵横波速度比的平方；

步骤2)：利用增益函数G(φ)简化混合流体指示因子f，将等效流体体积模量K_f作为流体指示因子，三者之间的关系表达式如下：

f＝G(φ)K_f (9)

式中，K_f为流体等效体积模量，φ为岩石孔隙度，增益函数G(φ)＝([1-K_n]²/φ)，K_n为岩石骨架的特征，K_n＝(K_dry/K_sat)，K_dry为干岩石体积模量，K_sat为饱和岩石体积模量；

将式(9)代入式(8)得到：

步骤3)：由于数学上存在以下关系：Δ(XY)/XY＝ΔX/X+ΔY/Y，因此将式(10)转换为：

步骤4)：据临界孔隙度方法，得到：

式中，K_dry为干岩石体积模量，μ_dry为干岩石的剪切模量，φ为岩石孔隙度，φ_c为临界孔隙度，K_s为岩石矿物的体积模量，μ_s为岩石矿物的剪切模量；

利用K_dry＝K_s(1-[φ/φ_c])，简化增益函数为：

因此可以得到：

将式(14)代入式(8)，得到：

从公式(15)提取公式(14)的密度项与孔隙度项进行合并，得到

小角度入射情况下，地震波入射角存在以下函数关系：tan²θ≈sin²θ，公式(15)的余下密度项可以进行如下的近似：

将公式(16)、(17)代入公式(11)，公式(11)可以改写成如下形式：

至此，建立了包含流体等效体积模量的AVO公式，即公式(18)；

步骤5)：基于岩石物理理论，岩石的杨氏模量与泊松比、体积模量存在如下的关系：

E＝3κ(1-2σ) (19)

式中，E为杨氏模量，κ为体积模量，σ为泊松比；

岩石泊松比σ与纵波速度v_p、横波速度v_s的函数关系如下：

式中v_p为岩石的纵波速度，v_s为岩石的横波速度；

将式(20)带入式(19)，可以得到杨氏模量E和AVO三参数：纵波速度v_p、横波速度v_s及密度ρ的换算关系：

在式(21)两边同时乘以密度项，式(21)可以改写为如下形式：

Eρ＝μρ*α (22)

式中为饱和岩石纵横波速度比的平方；

将式(22)代入到式(18)中，得到新的AVO近似公式：

其中为流体评价项，为脆性评价项，为反映干岩石性质的骨架项；ΔK_f为上下界面间流体等效体积模量，ΔEρ为上下界面间流体脆性评价项，Δφρ为上下界面间流体干架项的差值；为上下界面间流体等效体积模量的平均值，为上下界面间流体脆性评价项的平均值，为上下界面间流体干架项的平均值；

步骤6)：基于弹性阻抗理论，所述AVO近似公式计算反射系数以弹性阻抗的对数形式表示为：

式中，R(θ)为反射系数，EI为弹性阻抗，ΔEI为上下界面的弹性阻抗差；

将式(23)代入式(24)中：

式中，

基于归一化弹性阻抗概念，经过化简，得到归一化弹性阻抗形式：

式中，K_f0,φρ₀和Eρ₀分别是K_f，φρ和Eρ的统计平均值，从测井曲线估算得到；

在贝叶斯框架下，似然函数及柯西先验分布，建立反演参数后验分布的矩阵表达式：

式中，σ_n为噪音标准差，G表示正演算子矩阵，T表示转置，r为反射系数矩阵，d为实际地震记录，Φ_i为调节矩阵，Ψ为酉矩阵；

根据式(27)在最大后验概率的约束准则下，构建反演目标函数，得到：

式中，σ_n为噪音标准差，G表示正演算子矩阵，T表示转置，r为反射系数矩阵，d为实际地震记录，Φ_i为调节矩阵，J(r)为反演目标函数，J_G(r)为模型参数项，J_Cauchy(r)为反射系数矩阵的三变量柯西先验分布约束项；

求取目标函数极小值，对J(r)关于r求取一阶偏导，并令其为零，得到参数r的最大后验概率解，即

[G^TG+λ(B+B^T)Q]r＝G^Td (29)。