[发明专利]无横波速度测井时砂泥互层CO2地质封存时移地震正演模拟方法

摘要

本发明的无横波速度测井时砂泥互层CO2地质封存时移地震正演模拟方法包括：采集数据；分层提取数据；利用测井资料计算砂岩矿物组成曲线，标定CO2注入之后压力条件下的纵、横波速度，预测横波速度；进行混合流体替换注入之后的纵、横波速度曲线；保留薄层信息的测井资料时深转换以及利用Zoeppritz方程计算反射系数；与Ricker子波褶积，得到合成地震记录；利用注入CO2前后及注入不同阶段、不同主频的时移正演人工合成地震记录相减，获得差异正演地震响应。本方法针对复杂的砂泥薄互层的特点，较好地解决了CO2驱油与地质封存过程中不同储层特征的混合流体饱和度替换问题和预测出CO2注入阶段压力变化的纵、横波速度。

主权项

无横波速度测井时砂泥互层CO2地质封存时移地震正演模拟方法，其特征包括：1)采集数据：采集测井资料包括随深度变化的岩石的孔隙度φ，体积密度ρ，纵波速度Vpmeasured，岩石各个组分的含量以及油水的饱和度，确定各种流体的体变模量，各种岩石骨架的体变模量，岩石骨架的切变模量，差异压力P，配位数Cp'，变形之前接触区域的半径a与颗粒的半径R；2)分层提取数据：根据测井解释结果，将储层中的砂岩层和泥岩层分离，将砂岩层的随深度变化的岩石的孔隙度φ，体积密度ρ，纵波速度Vpmeasured，油水饱和度以及岩石各个组分的含量提取出来；3)利用测井资料计算砂岩矿物组成曲线，再利用Hill平均值法对矿物进行混合得到混合矿物的体变模量Kma和切变模量μma；利用Wood方程来计算砂岩层CO2、油、盐水混合流体的体变模量Kf；4)利用CO2注入区域或者CO2注入区外围区域收集岩石物理测试资料，得到不同压力下的纵横波速度，根据取心的深度将其归位到相应的测井资料上，通过对比相同深度的岩心和测井资料，得到在相同测井深度下，岩性相同或者相近的岩心；利用得到岩心的纵、横波速度标定CO2注入之后压力条件下的纵、横波速度；5)预测横波速度：计算纵、横波速度的公式如下，ρVρ2=Ksat+43μdry---(1)]]>ρVS2=μdry---(2)]]>其中ρ为岩石的体积密度，Ksat为饱和岩石的切变模量，μdry为干岩石的切变模量，Vp为纵波速度，Vs为横波速度；将含有加权系数W的配位数公式代入Digby公式，得到干岩石的体变模量Kdry和切变模量μdry的表达式，然后将Digby公式所表示的干岩石的体变模量和切变模量代入Gassmann方程得到饱和岩石体变模量Ksat，而饱和岩石的切变模量与干岩石的切变模量μdry相等，然后将饱和岩石的体变模量和干岩石的切变模量代入公式(1)，得到含有未知数W的纵波速度的表达式，作为预测纵波速度，减去实测纵波速度为0，得到一个只有未知数W的方程，公式如下|Vpmeasured‑Vppredicted(W)|→min   (3)Vpmeasured-(W*(11.759*e1-φ-12.748)*(1-φ)*((1-φ)*μma*b3πR*(1-v)+4μma*b1-v+12μma*a2-v15πR)+(1-W*(11.759*e1-φ-12.748)*μma*b3πR*(1-v)Kma)2φKf+1-φKma-W*(11.759*e1-φ-12.748)*μma*b3πR*(1-v)Kma2)/ρ|→0]]>在该公式中Vpmeasured为实测的纵波速度，φ为孔隙度，ρ为岩石的体积密度；Kma和μma为骨架的体变模量和切变模量，Kf为混合流体的体变模量；a/R，b/R为岩石变形前后接触区域的半径和颗粒半径的比值，后者从Digby方程计算获得；W为加权系数，为未知量；该方程只有W一个未知量，解方程得到W，将W代入Digby方程得到干岩石的切变模量μdry，然后代入公式(2)得到横波速度；6)进行混合流体替换计算注入之后的纵、横波速度曲线：依据测井资料获得的渗透特性资料，按照Gassmann方程，对不同砂岩储层进行包括CO2、油和盐水的不同混合流体饱和度的流体替换；根据岩石物理测试得到的注入CO2之后压力条件下的纵波速度，利用公式(4)得到其加权系数，然后将该岩心归位到该深度的测井资料中，那么所得到的加权系数W为该深度岩石在注入CO2之后的加权系数；其它深度的加权系数，可利用公式(5)得到：Wafter＝W*Wcore/Wlog   (5)其中Wafter为注入CO2之后的配位数，Wcore为计算得到岩心的配位数，Wlog为岩心所对应深度岩石的配位数；得到注入CO2之后岩石的配位数之后，将其代入Digby方程，得到注入CO2之后压力下干岩石的体变模量和切变模量；利用Wood方程计算注入CO2之后混合流体的体变模量，将注入CO2之后压力下干岩石的体变模量和切变模量以及流体的体变模量代入Gassmann方程得到饱和岩石的体变模量，然后饱和岩石的体变模量和干岩石的切变模量代入公式(1)和(2)得到注入CO2之后的纵横波速度；7)保留薄层信息的测井资料时深转换以及利用Zoeppritz方程计算反射系数：在得到注入CO2前后压力饱和度下的纵、横波速度之后，首先对得到的数据进行深时转换，将纵、横波速度以及密度从深度域转换到时间域，采用非均匀采样或者采用更高采样率，将深度域薄层信息全部转换到时间域；时间域的纵、横波速度以及密度曲线将保留薄互储层与泥岩夹层的全部信息，然后再利用精确的Zoeppritz方程或者其近似公式计算平面波反射系数序列；8)与Ricker子波褶积，得到合成地震记录：在得到时间域井资料的反射系数序列后，将其与不同主频的Ricker子波进行褶积，得到不同子波主频、垂向上不同层位具有不同混合流体饱和度及地层压力变化条件下的人工合成地震记录；9)差异正演地震响应获得：利用注入CO2前后及注入不同阶段、不同主频的时移正演人工合成地震记录相减，获得差异正演地震响应。