基于岩石物理的多元信息融合方法研究与应用

【摘要】：横波速度是重要的测井物探联合反演标定参数,鉴于目前许多井缺乏横波速度资料、现有横波速度估算方法存在精度低、使用不便的困难,给出了更合理有效的波速等弹性参数估算方法。论文根据分析力学梳理了饱和流体孔隙介质的理论体系,比较了Biot模型和BISQ模型的差异,通过数值实验分析了不同相态组合条件下混合介质等效弹性参数估算方法的适用性,推导了饱和流体孔隙介质等效弹性参数与固-流两相弹性参数之间的关系。基于孔隙介质波动理论,分析了地层骨架矿物成分、孔隙大小、流体饱和度及波动频率等因素对波速的影响,比较了饱和流体孔隙介质不同速度模型的合理性。通过利用多元测井信息对储层进行多矿物和流体组分分析,选用VRH模型求取骨架颗粒和流体等效弹性模量,然后利用Biot-Gassmann方程、以纵波速度为约束条件估算横波速度。该方法物理意义明确,实际处理资料比较表明本文方法比著名的Xu-White模型更简便、经济和准确,估值平均相对误差限在5%左右,精度比Xu-White模型提高了一倍左右。 煤系地层是油气勘探的重要目标之一。与Xu-White模型相比,上述多矿物分析波速估值方法虽然在煤层能得到更合理的估值,但由于煤层组分非常复杂,估值误差相对砂泥地层偏大。为此,通过对典型煤层测井响应特征和识别方法研究,利用多井资料建立了煤层纵横波之间,密度、中子和纵横波之间的回归模型,改善了多矿物分析方法对煤层波速估值误差较大的缺陷。通过建立煤层体积模型,给出了利用密度和中子测井资料求解煤层组分、利用双侧向资料迭代反演裂隙孔隙度的方法;根据碳分含量采用等温吸附方程给出了比经验公式更为合理的吸附气含量估算方法。最后,综合油气储层测井评价及多矿物分析弹性参数估算方法,设计了较完善的煤系地层评价流程,为煤系地层勘探提供了有效的地层组分、物性、流体性质及弹性参数定量计算方法和程序。通过对实际煤系地层测井资料的识别和处理,表明煤层具有显著的低速、低弹性模量和低波阻抗弹性特征,为煤系地层勘探提供了岩石物理基础。