本發(fā)明涉及儲層巖石物理性質(zhì)研究，具體的涉及一種井震頻散校正方法。

背景技術：

1、地震波在地層中傳播時，不同頻率地震波速度會發(fā)生變化，并在速度變化劇烈頻段伴隨著能量衰減，這種速度隨頻率變化的特征稱之為速度頻散。在實際生產(chǎn)中，由于井震速度數(shù)據(jù)的不一致，由測井數(shù)據(jù)制作合成地震記錄時，總是存在井震數(shù)據(jù)不匹配的問題，需要拉伸或壓縮(只有在電纜被拉伸或者壓縮的情況下，這樣做有意義，但是一般檢測不到電纜被拉伸或壓縮)，才能改善合成記錄制作的精度，除了尺度問題，井眼質(zhì)量問題、各向異性等引起的測井數(shù)據(jù)質(zhì)量問題不過關外，測量頻率的差異也不容忽視。實際工程中，聲波測井的測量頻率一般在2khz～20khz范圍內(nèi)，遠高于常規(guī)地表勘探中的地震波頻率，顯著的頻率差異使測井聲波與表層勘測地震波在賦含流體的非均勻地層中的傳播速度存在差異，在本征的物理機制上，測井合成記錄與地震道就存在不匹配問題。

2、近年來，一些學者開展了井震頻散校正方法的研究，趙建國等通過低頻測量設備開展了全頻段奧陶-寒武系古老碳酸鹽巖縱橫波速度的測量，利用不同壓力下的地震頻段速度擬合出地層壓力與地震頻段速度的關系式，再利用不同壓力下的測井頻段速度擬合出地層壓力與測井頻段速度的關系式，繼而實現(xiàn)測井與地震速度的擬合，該方法僅僅考慮了地層壓力與井震速度的關系，并沒有考慮地層礦物組分、微觀孔隙、流體飽和度及粘度的影響，因此預測效果精度較低；鄧繼新等利用諧振q模型進行井震頻散校正，其中q的值為常量，但是從實驗中得知，井震間如果存在頻散則q必不為常量，因此井震頻散校正精度也較低；張元中等對超聲實驗數(shù)據(jù)進行外推實現(xiàn)了超聲與測井數(shù)據(jù)間的頻散校正，但并沒有涉及地震頻段。

3、縱橫波速度數(shù)據(jù)在油氣勘探中作用不可替代，在時深轉(zhuǎn)換、合成記錄制作、地震資料反演、油藏建模等諸多方面有相當重要的作用。然而由于在一些地層，比如縫洞型碳酸鹽巖儲層，由于存在裂縫，繼而產(chǎn)生不可忽略的速度頻散，直接利用測井頻段縱橫波速度代替地震頻段的縱橫波速度開展儲層流體預測風險較大。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決井震頻散的影響的問題，本發(fā)明提供了一種適合于縫洞型碳酸鹽巖儲層井震速度頻散校正方法。

2、本發(fā)明的技術方案如下：

3、一種適合于縫洞型碳酸鹽巖儲層井震速度頻散校正方法，其特征在于包括以下步驟：

4、(1)以成像測井fmi刻畫縫洞為基礎，開展基于支持向量機的常規(guī)測井曲線裂縫預測及其裂縫特征參數(shù)計算；

5、(2)選取目標縫洞型碳酸鹽巖儲層巖心開展巖性、物性以及低頻巖石物理參數(shù)測量；

6、(3)構(gòu)建全頻段碳酸鹽巖縫洞型巖石物理模型—孔隙彈性等效介質(zhì)模型；

7、(4)實驗數(shù)據(jù)標定孔隙彈性等效介質(zhì)模型；

8、(5)井震速度頻散校正。

9、優(yōu)選的，步驟(1)具體包括以下步驟：

10、①選取工區(qū)內(nèi)包含fmi成像測井數(shù)據(jù)的井，統(tǒng)計裂縫或孔洞特征及非裂縫與常規(guī)曲線的響應關系，建立訓練樣本；

11、②樣本數(shù)據(jù)歸一化處理；

12、③核函數(shù)和懲罰因子的選擇；

13、④高導裂縫判別；

14、⑤計算裂縫特征參數(shù)。

15、進一步優(yōu)選的，在步驟①中，統(tǒng)計不少于60個高導裂縫常規(guī)曲線響應值以及不少于40個非高導裂縫常規(guī)曲線響應值。

16、進一步優(yōu)選的，在步驟②中，歸一化區(qū)間為[-1,1]。歸一化計算公式如下式：

17、

18、其中，xi、ximax、ximin分別表示第i條常規(guī)曲線原始測井值、第i條常規(guī)曲線原始測井最大值，第i條常規(guī)曲線原始測井最小值，yi表示第i條常規(guī)曲線歸一化后數(shù)值。

19、進一步優(yōu)選的，在步驟③中，選用高斯核作為支持向量機方法的核函數(shù)，如下式：

20、

21、其中，m為成像測井特征值，d為多項式的階數(shù)，σ為高斯分布的寬度，懲罰因子c的取值為800。

22、進一步優(yōu)選的，在步驟④中，通過樣本、特征歸一化、核函數(shù)和懲罰因子的選擇，利用訓練樣本集對支持向量機進行訓練，得到基于支持向量機方法高導裂縫識別的判別函數(shù)，如下式：

23、n＝sgn{∑αinik(yi,m)+b}

24、其中αi為梯度系數(shù)，n、ni分別為預測高導裂縫樣本的輸出和支持向量樣本，k(yi,m)為高斯核函數(shù)，b為截距。

25、進一步優(yōu)選的，在步驟⑤中，

26、裂縫角度、裂縫寬度，裂縫密度的計算：

27、

28、y<0，θ小于30度；0<y<0.1,θ在30-60度間；y>0.1,θ大于60度；

29、其中y為判別因子，θ為裂縫傾角，分區(qū)域定性判別，rd為深側(cè)向電阻率，rs為淺側(cè)向電阻率；

30、裂縫孔隙度φf用雙側(cè)向電阻率計算公式得出：當rd>rs時：

31、

32、當rd<rs時：

33、

34、裂縫寬度(ε)單位微米，用雙側(cè)向電阻率計算公式得出：當rd>rs時：

35、

36、當rd>rs時：

37、

38、式中：rd、rs為深、淺側(cè)向電阻率，單位：ω·m；ε為裂縫寬度，單位微米，rmf、rw為泥漿濾液、地層水電阻率，單位：ω·m；φf為裂縫孔隙度，單位：％；mf為裂縫膠結(jié)指數(shù)，為1.5；奧陶系rw取0.012ω·m,rmf＝2.8；rb為致密灰?guī)r層電阻率，取值40000ω·m。

39、優(yōu)選的，在步驟(2)中，選取目標地層縫洞型碳酸鹽巖巖心開展包括孔隙度、滲透率、密度、礦物組分的參數(shù)測量，而后開展地層條件下低頻巖石物理參數(shù)測量，測量頻率12-200hz，飽和狀態(tài)為干燥、飽水、飽油，得到巖心的孔隙度、滲透率、密度、礦物組分數(shù)據(jù)、以及地層條件下巖心的低頻縱橫波速度數(shù)據(jù)。

40、優(yōu)選的，在步驟(3)中，

41、孔隙彈性等效介質(zhì)模型的等效介質(zhì)的體積模量keff和剪切模量ueff表示為：

42、

43、

44、其中，ω為角頻率，k為骨架體積模量、μ為剪切模量，εf為微裂隙密度，a為裂縫半徑，r為微裂隙半徑，εc為裂縫密度，θ為傾角，為孔隙度，λ為拉梅系數(shù)，kc、kp、a、b均為中間參數(shù)沒有具體物理意義，a和b分別為

45、

46、

47、其中，

48、

49、

50、kf為流體體模量，τ為時間尺度，控制著頻散特征出現(xiàn)的頻帶范圍，與流體的粘度η成正比，與滲透率k成反比，并與裂縫半徑a有關，其倒數(shù)稱為特征頻率；

51、對于較小的縱橫比：

52、

53、為顆粒尺度，ν為固體顆粒的泊松比；根據(jù)connell和budiansky提出的公式，得到p波速度vp和s波的速度vs分別為：

54、

55、

56、其中，re為求實部，ρ為密度。

57、優(yōu)選的，在步驟(5)中，

58、首先通過測井解釋成果數(shù)據(jù)獲得巖性組分數(shù)據(jù)，而后基于voigt-reuss-hill模型計算骨架模量，在此基礎上結(jié)合測井解釋孔隙度以及預測裂縫參數(shù)基于berrymann模型計算干巖石彈性模量，然后進一步結(jié)合通過測井解釋飽和度數(shù)據(jù)，基于孔隙彈性等效介質(zhì)模型計算測井頻率下縱波速度，如果計算縱波速度和實測縱波速度的絕對差值小于誤差，那么直接計算得到地震頻段縱橫波速度，如果計算縱波速度和實測縱波速度的差值大于誤差，那么通過調(diào)節(jié)微裂隙密度后再次按照以上流程進行計算，反復循環(huán)，直到計算縱波速度和實測縱波速度絕對差值小于誤差；

59、①骨架模量計算—voigt-reuss-hill平均理論：

60、在已知組成巖石介質(zhì)各相的相對含量以及彈性模量的情況下，利用voigt和reuss公式計算出巖石介質(zhì)有效彈性模量的上、下限，其中上限voigt公式代表同應變狀態(tài)，組成巖石介質(zhì)的各相在相同的應變下，巖石介質(zhì)應力與應變的比值；reuss下限代表同應力狀態(tài)，組成巖石介質(zhì)的各相在相同的應力下，巖石介質(zhì)應力與應變的比值，hill公式是voigt上限和reuss下限的算術平均結(jié)果。

61、

62、式中mv、mr、mvrh代表用voigt、reuss、hill三種方法求出的體積模量k、剪切模量μ、楊氏模量e的值；fi為組成巖石介質(zhì)的第i個組分的體積含量；mi為第i個組分的彈性模量；

63、②干巖石的彈性模量計算：

64、berrymann模型為n相復合材料的自相容近似的一般形式：

65、

66、

67、在第i個材料中，xi是其體積分數(shù)，p和q是代表的是幾何因素，p和q上的上標i表明這些因素是在具有自相容有效模量和的背景介質(zhì)中包含材料i；ki,ui分別為第i種礦物的體模量和剪切模量，將夾雜物模量設置為零來模擬干燥孔隙；

68、③含流體巖石全頻段縱橫波速度計算：

69、計算完成干巖石彈性模量以后，結(jié)合測井解釋成果數(shù)據(jù)孔隙度、滲透率、流體飽和度等參數(shù)以及預測裂縫特征參數(shù)，基于孔隙彈性等效介質(zhì)模型即可實現(xiàn)全頻段縱橫波速度的計算。

70、本發(fā)明的有益技術效果如下：

71、本文首先以fmi成像測井刻畫縫洞數(shù)據(jù)為基礎，形成了常規(guī)測井曲線定量刻畫裂縫特征參數(shù)的方法；其次從開展碳酸鹽巖縫洞型巖心巖石物理實驗入手，通過精細標定巖石物理實驗數(shù)據(jù)與巖石物理模型，驗證所構(gòu)建巖石物理模型的合理性；繼而以巖石物理模型為基礎，通過調(diào)整微裂隙參數(shù)使其與計算測井數(shù)據(jù)實際測井數(shù)據(jù)吻合或小于誤差，繼而實現(xiàn)縫洞型碳酸鹽巖儲層地震頻段下縱橫波速度計算。

72、本發(fā)明的一種適合于碳酸鹽巖大尺度裂縫儲層的井震頻散校正方法有著其他技術不具備的優(yōu)勢，其具體優(yōu)勢和特點表現(xiàn)在以下幾個方面：

73、第一、以fmi成像數(shù)據(jù)刻畫裂縫特征為基礎，形成了基于常規(guī)測井曲線的裂縫識別方法，裂縫識別精度達到85％，為描述火成巖裂縫儲層彈性波傳播規(guī)律奠定了數(shù)據(jù)基礎；

74、第二、構(gòu)建了同時考慮微觀、中觀的更適合縫洞型碳酸鹽巖儲層孔隙彈性等效介質(zhì)模型，并且用測井速度作約束循環(huán)迭代使得計算的地震頻段速度精度更高。