申请/专利权人：中国地质调查局油气资源调查中心

申请日：2023-04-07

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN116796496B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F17/11;G06F17/16;G06Q50/02;E21B49/00;G06F113/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2023.10.13#实质审查的生效;2023.09.22#公开

摘要：本发明提供了一种基于Norris‑KG模型的裂缝性储层物性参数预测方法，其针对海相碳酸盐岩裂缝性储层的特点，选取能够描述裂缝性储层特点的Norris‑KG模型，对裂缝型储层的频变反射系数和波场响应进行推导和近似，分析裂缝密度、方位角等参数以及流体类型对反射透射系数以及储层地震响应特征的影响，建立频变方位AVAZ响应特征与储层裂缝参数和流体参数的联系，进而以此为输入，利用AVAZ储层参数反演和流体识别方法，对裂缝性储层的裂缝参数和流体属性进行反演，实现储层的参数预测和流体识别。本发明能提高常规AVO反演结果的可靠性和有效性，能够为储层的参数预测和流体识别提供扎实、可靠的理论依据。

主权项：1.一种基于Norris-KG模型的裂缝性储层物性参数预测方法，其特征在于：针对海相碳酸盐岩裂缝性储层的特点，选取能够描述裂缝性储层特点的Norris-KG模型，对裂缝型储层的频变反射系数和波场响应进行推导和近似，分析裂缝密度、方位角以及流体类型对反射透射系数以及储层地震响应特征的影响，建立频变方位AVAZ响应特征与储层裂缝参数和流体参数的联系，进而以此为输入，利用AVAZ储层参数反演和流体识别方法，对裂缝性储层的裂缝参数和流体属性进行反演，实现储层的参数预测和流体识别；所述预测方法主要包括以下步骤：1构建Norris-KG模型；2构建基于各向异性反射率算法的地震响应公式；3物性参数预测3.1构建裂缝参数反演公式；3.2构建流体参数反演公式；3.3数值计算，即基于各向同性介质模型和垂直裂缝性储层以及给定的储层的基础物性参数和流体参数，根据所述步骤2构建的地震响应公式计算地震响应在不同裂缝密度、裂缝方位角、流体类型情况下的振幅和波形，根据所述步骤3.1构建的裂缝参数反演公式计算裂缝参数的反演结果,根据所述步骤3.2构建的流体参数反演公式计算流体属性和频散程度的反演结果；所述步骤1是基于Norris周期成层模型和KG裂缝-孔隙等效介质模型构建Norris-KG模型，具体过程为：设定裂缝为非常薄且松软的无限大裂缝平面，将Norris-KG模型看成是周期成层两套裂缝-孔隙地层，根据Norris周期成层介质及Heuristic假设，Norris-KG等效介质模型的弹性系数表达式为： 上式1中，i,j＝1,2,…,6，为垂直裂缝面方向纵波模量，为模型高频极限弹性系数，为模型低频极限弹性系数，为垂直裂缝面方向的高频极限弹性系数；所述表达式1给出的是Norris-KG等效介质模型的弹性系数表达式，能够计算任意入射角情况的频变纵波速度随流体饱和度的变化情况；若给定裂缝倾角θ°，根据Bond变换矩阵可得到任意倾角的裂缝性储层弹性系数矩阵，进而可计算任意入射角和方位角情况下裂缝性储层的纵波速度；针对裂缝倾角为90°时的HTI介质，即垂直裂缝性储层的弹性系数，其表达式如下： 其中，C为式1所表示的Norris-KG等效介质模型的弹性系数表达式的矩阵表示形式，为裂缝倾角90°时的Bond变换矩阵；所述步骤2是基于各向异性反射率算法正演计算HTI介质对应的频变方位反射系数和频变方位地震响应；具体计算步骤如下：2.1计算频变反射系数对于层状介质，频变反射透射系数的递推公式为： 其中上式3中，i表示第i个反射界面，rU、rD、tU、tD为3×3的第i+1个界面的上行波反射系数矩阵、下行波反射系数矩阵、上行波透射系数矩阵和下行波透射系数矩阵；对于第i个界面与i+1个界面之间的均匀地层， 上式3-1式中，h为当前地层厚度，λ1,λ2,λ3,λ4,λ5,λ6对应当前地层系数矩阵A的特征值上角标U和D分别代表上行波和下行波，下角标p、s1和s2分别代表纵波、慢横波和快横波；对于HTI介质，当前地层系数矩阵A的具体表达式为： 上式4中，Cij为地层的弹性系数表达式，i,j＝1,2,…,6，ρ为地层密度，px、py分别为x、y方向的水平慢度分量， s12＝pxpyC13+C44-C13C12C11-1 利用上式3进行迭代，可计算得到P波入射情况下每个频率f所对应的反射、透射系数向量：R＝[RPPf,RPSf,TPPf,TPSf]5；上式5中RPPf,RPSf,TPPf,TPSf依次分别为反射P波、反射S波、透射P波、透射S波的频变反射系数；2.2构建地震响应公式反射波的振幅谱Uf可由反射P波频变反射系数RPPf与雷克子波的频谱Wf相乘得到，具体公式如下：Uf＝Wf×RPPf6；对反射波的振幅谱Uf做反傅里叶变换，即可得到储层的地震响应公式7： 利用上式7，计算储层的AVAZ响应；2.3数值模拟设计由各向同性介质和垂直裂缝性储层组成的双层模型；所述各向同性介质的纵波速度为4250ms，横波速度为2360ms，密度为2640kgm3；垂直裂缝性储层的弹性系数可通过公式2计算得到；所述步骤3.1的构建过程如下；对于P波入射的情况，HTI介质的反射系数近似公式为：Rppθ,φ＝Aiso+[Biso+Banicosφ-φs]8；其中， 上式8中，θ为入射角，φ为入射方位角，φs为裂缝方位角；符号Δ表示下层介质与上层介质弹性参数的差；Vp和Vs顶端的横线表示上、下层介质弹性参数的平均值；上式8-1中，Δγ和Δδv分别为各向异性参数γ和δv的差值，横波的切向模量为G＝ρVs2，Aiso为AVO截距项，Biso为各向同性梯度项，Bani为各向异性梯度项；对于P波入射的情况，HTI介质的反射系数近似公式还可写成：Rppθ,φ＝Aiso+[W11cos2φ+2W12cosφsinφ+W22sin2φ]sin2θ9；进而可写成：d＝Gm10；上式10中，d＝Rppθ,φG＝[1,cos2φsin2θ,2cosφsinφsin2θ,sin2φsin2θ]m＝[Aiso,W11,W12,W22]T，通过最小二乘法，求解d＝Gm，可得到参数Aiso,W11,W12,W22，进一步计算Biso、Bani和φs，分别为： 利用各向异性梯度项Bani表征研究区裂缝密度的大小，利用φs表示研究区裂缝的方位；所述步骤3.2的构建过程如下：HTI介质的反射系数近似公式写成：Rppθ,φ＝Aiso+C1sin2θ+C2cos2φsin2θ+C3sin2φsin2θ12；其中， 当岩石中含较大尺寸裂缝时，地震波在裂缝介质中传播时，速度和各向异性参数会在地震频带内发生频散；速度与各向异性参数的频散会进一步导致反射系数的频变现象，则Rppθ,φ、Aiso、Biso和Bani都与频率f有关，公式写成：Rppθ,φ,f＝Aisof+C1fsin2θ+C2fcos2φsin2θ+C3fsin2φsin2θ13；其中上式13中，Aisof表示频率f下的AVO截距属性，C1f表示频率f下的AVO梯度属性；基于频变的AVO截距属性和梯度属性，构建三个用于储层含气性识别的指示因子：碳氢检测因子HC、流体识别因子ΔF和拟泊松比σ，公式分别如下：HC＝Aisof×C1fΔF＝0.71Aisof+0.29C1fσ＝Aisof+C1f14；根据某一频率下的因子HC、ΔF和σ，分析页岩气储层的含气分布，选取一个进行页岩储层含气性识别的最优频率；对上述公式13关于频率做一阶泰勒展开，得到：Rppθ,φ,f＝Rppθ,φ,f0+f-f0Ia+Ibsin2θ+Iccos2φsin2θ+Idsin2φsin2θ这里，Rppθ,φ,f0＝Aisof0+C1f0sin2θ+C2f0cos2φsin2θ+C3f0sin2φsin2θ； 上式15中，Ia为纵波频散属性；为各向异性梯度频散属性。

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百度查询： 中国地质调查局油气资源调查中心 基于Norris-KG模型的裂缝性储层物性参数预测方法

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