[发明专利]一种基于改进Biot系数分析的横波速度估算方法

摘要

本发明公开了一种基于改进Biot系数分析的横波速度估算方法，其特征在于以下步骤：步骤S1：获取研究区岩心测试数据，基于回归分析估算基质密度与基质模量；步骤S2：利用改进的Biot系数进行干燥岩石模量正演计算，结合Gassmann流体替换方法获得饱和岩石的弹性模量；步骤S3：利用通过声波时差曲线换算出的测井纵波速度和通过前面获得的弹性模量计算出的纵波速度建立目标函数，利用模拟退火反演计算出每个点对应的Biot系数，最后通过前面的正演算法计算出每个点预测的横波速度。本发明的有益效果是：结合了回归分析基质参数计算、改进的Biot系数计算与模拟退火反演算法的特点,可以有效地获得岩石的横波速度。

主权项

1.一种基于改进Biot系数分析的横波速度估算方法，其特征在于包括如下步骤：步骤S1：获取研究区岩心测试数据，基于回归分析估算基质密度与基质模量；步骤S11：针对研究工区所取的圆柱状岩芯首先采用天平和游标卡尺测出岩芯的质量m和体积V，利用质量和体积计算岩芯的密度ρ＝m/V；采用氦孔隙度测试仪测试岩芯的孔隙度Φ；采用智能超声P‑S波综合测试仪测试获得岩芯的纵波速度Vp和横波速度Vs；步骤S12：针对获得的岩芯测试数据作回归分析，通过对岩石的密度ρ和孔隙度Φ数据回归分析获得基质密度ρs，回归时选取的是较为致密的低孔隙度岩心测试结果，回归公式选用一次线性函数ρ＝a+bφ，所得的与y轴的截距a为基质密度ρs；步骤S13：通过波速和孔隙度测试数据进行回归分析得到基质速度VPs和VSs，回归公式选用一次线性函数VP＝a1+b1φ和VS＝a2+b2φ，所得的与y轴的截距a1和a2为基质速度VPs和VSs；步骤S14：将基质密度和速度转换为基质模量，包括基质的体积模量基质的剪切模量步骤S2：利用改进的Biot系数进行干燥岩石模量正演计算，结合Gassmann流体替换方法获得饱和岩石的弹性模量；步骤S21：考虑到Biot系数与孔隙度及孔隙结构有关，在计算岩石模量时引入可变临界孔隙度φ_c和固结参数η，假设岩石的临界孔隙度φ_c与孔隙的纵横比α相关，孔隙度为Φ；岩石的固结参数η与岩石的固结程度有关，这里取η＝2；n为指数，结合研究区的资料分析得到n＝1/4；计算改进的Biot系数步骤S22：利用Biot系数B和基质体积模量Ks计算干燥岩石体积模量Kdry＝(1‑B)KS，利用Biot系数B和基质剪切模量μs计算干燥岩石的剪切模量μdry＝(1‑B)μS；步骤S23：流体的参数满足水密度ρ_w＝1.02g/cm³，油密度ρ_o＝0.75g/cm³，气密度ρ_g＝0.2g/cm³，水体积模量K_w＝2.7GPa，油体积模量K_o＝1GPa，气体积模量K_g＝0.1GPa，各种流体的饱和度由测井所给的数据获得；利用孔隙中水饱和度S_w、气体饱和度S_g和油饱和度S_o以及水密度ρ_w、气体密度ρ_g和油密度ρ_o计算孔隙流体的密度ρ_f＝S_wρ_w+S_oρ_o+S_gρ_g；利用孔隙中水饱和度S_w、气体饱和度S_g和油饱和度S_o以及水体积模量K_w、气体体积模量K_g和油体积模量K_o计算孔隙流体的体积模量步骤S24:利用基质密度ρs和孔隙中流体的密度ρf计算出饱和岩石的密度ρsat＝(1‑φ)ρs+φρf；步骤S25:利用基质模量K_s和孔隙流体的体积模量K_f计算饱和岩石的模量通过Gassmann方程计算饱和岩石的体积模量K_sat＝K_dry+B²M，饱和岩石的剪切模量μ_sat＝μ_dry；步骤S3：通过声波时差曲线换算出来测井纵波速度V_p1，通过前面获得的弹性模量计算出纵波速度K_sat表示饱和岩石的体积模量，μ_sat表示饱和岩石泊松比，ρ_sat表示饱和岩石密度，通过迭代反演使得测试结果和计算结果的误差E＝||V_P1‑V_P2||达到最小，采用非线性模拟退火反演算法反演迭代获得每个点对应的临界孔隙度值φ_c，进而计算出每个点对应的Biot系数B，最后通过步骤S2中的正演算法计算出每个点预测的横波速度。