岩石物理横波速度预测及地震 正演模拟技术研究
主要内容
一、前言 二、横波速度资料的获取方式 三、横波速度预测 四、叠前AVO正演模拟 五、结论
前言
储层参数
•岩性 •孔隙度 •饱和度 •渗透率 •有效厚度 。。。
测井岩石物理 地震岩石物理
岩 桥 声放电核磁 石
Vp、Vs以及 衍生弹性参数
梁
声学性质
地属性： •速度 •波阻抗 •反射 •AVO •衰减 。。。
Xu-white模型预测横波速度
测井解释模型
求取泥岩段孔隙度
2000
Φ sh = Φ sh 0 e − cz
埋藏深度
2500
泥岩的孔隙度在以往的测井二次解释模型中一般为0或者 3000 C=1.68-0.0002*Z 0.001，都指的是有效孔隙度；Xu-white模型计算横波的过程中 3500 孔隙度为总孔隙度，所以可以用Masse公式（1971）计算泥岩孔 4000 c是压实作用的因子是上覆 隙度： 地层压力的函数。 4500
0% 20% 40% 60% 80% 100%
储层含少量气，表现为 明显的振幅随入射角增 大而增大的Ⅲ类AVO异 常，随饱和度增大，AVO 异常特征变化不明显。
主要内容
一、前言 二、横波速度资料的获取 三、横波速度预测 四、叠前AVO正演模拟 五、结论
结论 利用岩石物理模型预测横波速度具有 快捷、经济的特点。其中xu-white模型 较B-G、K-T模型考虑更全面，预测更精 确。 通过叠前AVO正演分析了研究区含不同 流体储层的AVO响应特征及引起AVO变 化的影响因素。为应用叠前资料进行油 气检测提供了预测依据。
叠前AVO正演
模型1—围岩：高速粉砂质泥岩 模型2—围岩：低速纯泥岩
Vp
气层
Vs
Den
气层
Vp
Vs
Den
油层
油层
AVO响应因素：岩性组合，流体变化
水层
水层
模型1 AVO响应曲线
水层 油层
模型2 AVO响应曲线
水层 油层
气层 气层
气层：Ⅲ类AVO异常；油层：模型1-增大型AVO特征，模型2-极性反转； 水层：模型1-缓慢增大，模型2-减小型AVO特征。
横波速度资料的获取
在疏松的地层中，横波速度 往往小于流体声速（慢地层）， 不能产生临界折射的滑行横波， 使得单极声波测井仪就不能探测 到横波，因此丢失了大量的地层 信息。
横波速度资料的获取
测井测量 多极子阵列声波测井（14-15元/米） 纵波声波测井 （2-3元/米）
总体来说，测井所得到的横波资料 也十分有限，每个工区大约1-2口， 无法满足岩石物理需求
声波时差(微妙/米)
Por = 0.1711t - 30.962 R 2 = 0.8176,R=0.9042
260
280
300
垦71孔隙度与密度测井值交会图
垦71声波时差与岩心孔隙度交会图
永3 孔隙度与声波交会图
Xu-white模型预测横波速度
求取储层孔隙度 与孔隙度较密切的参数有声波和密度
这两个地区声波测井较普遍，因而使 用的更广泛
横波速度资料的获取
实验室测量
不足： 优点： 总体来说： 取芯成本高，测试费用昂贵（每块 可以得到不同压力、温度及饱和度 波速=路程/走时 发射探头 实验室所得横波资料对岩石物理有 纵波 4500元左右） 岩芯情况下的横波 tp 一定的指导检验作用，但仍旧无法满 测量点少，且为离散状 采用高精密测量仪器，测量准确 样 足需求
Kuster-Toksöz模量模型（1974）
计算多孔流体饱和介质的有效弹性模量
考虑孔隙的形状，不考虑孔隙间的相互作用，因此该模型适合于实验 室超声高频条件下流体饱和岩石模量的计算 纵横比较小的扁平裂隙对速度的影响非常大
横波速度资料的获取
岩石物理模型
Xu-White理论模型 Xu-White 模型是Xu和White结合Gassmann 方程和K-T模型及差分等效介质理论(DEM)， 提出的一种利用孔隙度和泥质含量估算泥质 砂岩纵波和横波速度的方法。 Xu-White模型同时考虑到了岩石基质性质、 孔隙度及孔隙形状、孔隙饱含流体性质对速 度的影响。模型假设岩石骨架矿物主要由砂 和泥组成,并采用椭圆形状纵横直径比(扁度) 来描述孔隙形状。
永3-检1井砂岩段横波预测结果
Xu-white模型预测横波速度
横波预测效果分析
预测横波
岩心测试
实测横波
垦71检41 预测结果图
Xu-white模型预测横波速度
横波预测效果分析
泥岩段所预测横波，较 砂岩段误差较大，但是 也基本在误差允许范围 内。
永3-检1井泥岩段横波预测结果
主要内容
一、前言 二、横波速度资料的获取 三、横波速度预测 四、叠前AVO正演模拟 五、结论
叠前AVO正演
油水两相混合：
0% 20%
含油饱和度变化
40% 60% 80% 100%
反射系数随入射角变化曲线图
0.15
0.1
含油饱和度
0% 20% 40% 60% 80% 100%
反射系数
0.05
振幅随入射角增大 而减小，含油饱和 度增大到一定程 度，呈现极性反转 现象。
0 0 5 10 15 20 25 30 35 40
主要内容
一、前言 二、横波速度资料的获取 三、横波速度预测 四、叠前AVO正演模拟 五、结论
Xu-white模型预测横波速度
Xu-White 模型可简化为
f = (V sh , φ , Sw, r ) ⇒ (V p , V s , ρ )
Xu-white模型预测横波速度
横波速度计算流程
孔隙度 泥质含量 含水饱和度
ө2 透射sv波
Zoeppritz方程
⎡sinθ1 ⎢cosθ 1 ⎢ ⎢ ⎢sin 2θ 1 ⎢ ⎢ ⎢ ⎢− cos2β ⎢ ⎣
cosη2 − sinθ2 ⎤ ⎡R pp ⎤ ⎡− sinθ ⎤ 1 ⎥⎢ ⎥ ⎢ cosθ2 sinη2 ⎥ ⎥ ⎢ R ps ⎥ ⎢ cosθ1 ⎥ ⎥⎢ V p1 V 2 ρ V p1 ⎥ ⎢ ⎥ ρ2 V p1 s2 2 sin 2θ − ⎥ ⎢T ⎥ = ⎢ sin 2θ ⎥ cos2η1 cos2η2 pp 2 1 2 ρ1 ⎥⎢ ρ1 V ⎥ ⎢ ⎥ V p2 Vs1 Vs1 s2 ⎥⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎥ ⎢ T ps ⎥ ⎢cos2η1⎥ Vs1 ρ2 V p 2 ρ2 Vs2 sin 2η1 cos2η2 sin 2η2 ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ V p1 ⎦ ρ1 V p1 ρ1 V p1 ⎦ ⎣ ⎥⎣ ⎦
Xu-white模型预测横波速度
求取含水饱和度 饱和度解释模型，采用阿尔奇计算公式： 其中 Rt--地层电阻率，； Rw--地层水电阻率；
Sw = n
abRw Rt Φ m
a、b--与岩性有关的地区性参数； m--胶结指数； n--饱和度指数。
Xu-white模型预测横波速度
横波预测效果分析
如图红色为 Xu-White模 型预测结果，黑色为实测 结果。从图中可以看出通 过优化调节孔隙纵横比预 测纵波与实测纵波几乎达 到了吻合的程度，此时所 预测横波与实测横波也基 本吻合，预测效果良好。
正演模型
垦71-35
垦71-36
1-2砂组 5-1砂组 5-2砂组 3砂组 4砂组
纵波速度
横波速度
密度
应用测井的纵波速度、密度及模拟的横波速度曲线横向上内插建立正演模型，模拟不同角度叠加 的正演剖面，分析同一砂组含不同流体储层的地震响应在横向上的变化特征 。
连井AVO正演
垦71-31
油层
油水同层
小角度（0-10o）
中角度（10o-20o）
大角度（20o-30o） 水层
含油水层
5-2砂组RMS振幅横向变化
——小角度 ——中角度 ——大角度
水层（25m/3层） 水层（18.1m/3层）
含油水层 （15m/1层）
水层振幅由小角度到大角度逐渐减小；而对于较厚的含油水层与上部油层特征相似，振幅反射变化明显，大角度剖 面上反射振幅较强。
垦71-35
垦71-36
中角度（10o-20o）
大角度（20o-30o） 油层(7.5m)
油水同层 （5m） 油水同层 （2.5m）
5-1砂组RMS振幅横向变化 油层
——小角度 ——中角度 ——大角度
油水同层
油水同层
连井AVO正演
垦71-31
水层 小角度（0-10o）
垦71-35
垦71-36
含油水层
测井二次解释
孔隙纵横比 （参考值）
调节参数
否 精细的测井二次解释结果是精确预测横波的关键 Xu-white 模型
与实测纵波速度比较 小于误差 是 计算横波
Xu-white模型预测横波速度
求取储层孔隙度 与孔隙度较密切的参数有声波和密度
20 18 16
岩心分析孔隙度(%)
14 12 10 8 6 4 2 0 180 200 220 240
横波速度资料的获取
岩石物理模型 横波速度预测和流体替换
λ + 2u Vp = ρ
Vs =
u
ρ
横波速度资料的获取
岩石物理模型
Voigt bound模型 Reuss bound模型 Hill 模型
计算岩石矿物模量
Wood模型
计算流体及悬浮物模量
横波速度资料的获取
岩石物理模型
B-G模型
把流体饱和岩石介质的有效弹性模量与矿物成份模量、干岩石骨架模量、孔隙 内饱和流体模量、孔隙度等参数有机的联系在一起，计算不同流体状态下有效模量 的变化 建立了多孔介质中声速、孔隙弯曲度、频率 、衰减 、流体性质、干岩石骨 架、矿物成份、孔隙度等参数之间的关系 反映了流体和岩石骨架中粘性和惯性相互作用机制，既包含了岩石骨架和孔隙 流体对混和岩石介质弹性模量的单独作用，也包含了它们之间的耦合作用