碳酸盐岩储层预测中的若干岩石物理技术

1、碳酸盐岩储层预测中的碳酸盐岩储层预测中的若干岩石物理技术若干岩石物理技术内容提要内容提要一、碳酸盐岩储层预测进展及主要问题一、碳酸盐岩储层预测进展及主要问题二、储层流体预测中某些岩石物理问题二、储层流体预测中某些岩石物理问题 的解决方案的解决方案三、有利储层空间分布的综合预测三、有利储层空间分布的综合预测四、结论与讨论四、结论与讨论一、一、碳酸盐岩储层预测进展及主要问题碳酸盐岩储层预测进展及主要问题 1.1 1.1 我国碳酸盐岩油气勘探的主要进展我国碳酸盐岩油气勘探的主要进展 我国石油工业部门先后在四川盆地、塔里木盆地、鄂尔多斯盆地、渤海和南海珠江口等盆我国石油工业部门先后在四川盆地、塔里木盆

2、地、鄂尔多斯盆地、渤海和南海珠江口等盆地先后发现了不同时代、类型和特征的大型碳酸盐岩油气田，有巨大的潜在资源量和开发前景。地先后发现了不同时代、类型和特征的大型碳酸盐岩油气田，有巨大的潜在资源量和开发前景。这对缓解我国能源供求紧张的局面，具有现实而又长远的战略意义。其中，中石化在塔河和川这对缓解我国能源供求紧张的局面，具有现实而又长远的战略意义。其中，中石化在塔河和川东北的勘探成果已列入近期世界性的重大发现（马永生东北的勘探成果已列入近期世界性的重大发现（马永生 引自引自c c，2008）。）。序号序号油气田油气田盆地盆地可采储量亿可采储量亿吨吨圈闭类型圈闭类型层位层位储层储层深度深度(km)

3、发现年发现年代代1Kashagan* (o)滨里海滨里海18.264岩性地层岩性地层C礁灰岩礁灰岩4.0020002Azadegan (o)阿拉伯阿拉伯8.826构造构造K灰岩灰岩3.0819993Tabnak (g)扎格罗斯扎格罗斯5.515构造构造P鲕粒灰岩鲕粒灰岩2.7619994塔河（塔河（O）塔里木塔里木2.34复合圈闭复合圈闭O岩溶白云岩岩溶白云岩5.0019975普光（普光（g）四川四川2.08复合圈闭复合圈闭P-T礁滩白云岩礁滩白云岩5.0020036Kushk (o)扎格罗斯扎格罗斯2.041构造构造K白云角砾白云角砾2.8320017Sihil (o)坎佩切湾（墨西哥）坎佩

4、切湾（墨西哥）1.595构造构造K云质灰岩云质灰岩4.4019988Homa (g)扎格罗斯扎格罗斯1.163构造构造T颗粒灰岩颗粒灰岩1.5920009Khvalynskoye (g)Mangyshlak1.11岩性地层岩性地层K碳酸盐岩碳酸盐岩2.95200010Rakushechnoye (g)Mangyshlak（俄罗斯）（俄罗斯）0.982岩性地层岩性地层T鲕粒灰岩鲕粒灰岩200111Takhman (o)阿拉伯阿拉伯0.895岩性地层岩性地层白垩白垩200212Day (g)扎格罗斯扎格罗斯0.890构造构造P-T鲕粒灰岩鲕粒灰岩4.272001 （华北和塔河等油田的潜山风化层顶界

5、面，有重大发现）华北和塔河等油田的潜山风化层顶界面，有重大发现） （四川、塔里木、珠江口等盆地等有突破进展）四川、塔里木、珠江口等盆地等有突破进展） （岩性变化、各向异性、孔隙结构、（岩性变化、各向异性、孔隙结构、流体性质流体性质与含量）与含量） （外部态形、储层厚度、空间展布、圈闭特征与类型）（外部态形、储层厚度、空间展布、圈闭特征与类型）“外部储层描述外部储层描述”是当前是当前（90年代以来到现在）年代以来到现在）正在进行并卓有成效的研究，在四川礁滩储正在进行并卓有成效的研究，在四川礁滩储层的研究中，钻探成功率快速提高，由失败率高达层的研究中，钻探成功率快速提高，由失败率高达90%（刘划一

6、，（刘划一，1998）进展到成功率高）进展到成功率高达达90%以上以上; “内部储层刻画内部储层刻画”主要指储层结构、岩性识别和流体预测，是国内外学者主要指储层结构、岩性识别和流体预测，是国内外学者正在探索正在探索（新世纪（新世纪以来）、以来）、工业界迫切希望尽快突破的研究，具有前瞻性和探索性。工业界迫切希望尽快突破的研究，具有前瞻性和探索性。1.2 1.2 碳酸盐岩储层的基本类型和预测目标碳酸盐岩储层的基本类型和预测目标基本类型基本类型缝洞型缝洞型礁滩型礁滩型储层外部描述储层外部描述储层内部刻画储层内部刻画储层预测目标储层预测目标1 基于三维地震资料，进行礁滩异常体基于三维地震资料，进行礁滩

7、异常体（椭圆内）的连续追踪、成像（椭圆内）的连续追踪、成像2 结合测井资料确定礁滩异常体结合测井资料确定礁滩异常体（浅蓝色）的地质层序和（浅蓝色）的地质层序和T0时间时间3 对目标区礁滩复合体的空间分布进行成图成像对目标区礁滩复合体的空间分布进行成图成像4 划分地震相划分地震相Crossline 990Crossline 970Crossline 950Crossline 910Crossline 890台地边缘礁台地边缘礁点礁 斜坡陆棚礁后滩陆棚斜坡台缘礁台内滩开阔台地5 确定沉积相带的空间分布确定沉积相带的空间分布例：基于例：基于三维地震三维地震的礁滩空的礁滩空间成图成间成图成像技术，像技

8、术，确定储层确定储层外部形态外部形态（2）目的）目的J2应力J2应变J2曲率玫瑰图：玫瑰图：反映强应反映强应力的发育力的发育方向方向四川四川HC1地区目的层面的构造应力、应变场和曲率分析结果，较好地反映了地区目的层面的构造应力、应变场和曲率分析结果，较好地反映了构造与断裂的分布构造与断裂的分布碳酸盐岩储层预测碳酸盐岩储层预测面临的主要问题面临的主要问题 储层结构和流体预测都是基于一定的岩石物理模型，模型的储层结构和流体预测都是基于一定的岩石物理模型，模型的正确选择和实用性存在较多的不确定性。涉及的理论和实际问正确选择和实用性存在较多的不确定性。涉及的理论和实际问题十分复杂题十分复杂波在碳酸盐岩

9、中的传播速度高，储层内部岩性和孔隙流体结构波在碳酸盐岩中的传播速度高，储层内部岩性和孔隙流体结构的非均质性更强，散射波发育，储层与围岩的物性差异更小。的非均质性更强，散射波发育，储层与围岩的物性差异更小。埋藏深。在相同排列长度情况下，地震波的出射角度小，限制埋藏深。在相同排列长度情况下，地震波的出射角度小，限制了与炮检距密切相关的新技术的利用。如多波勘探、了与炮检距密切相关的新技术的利用。如多波勘探、AVO及弹性及弹性反演均需要足够大的炮检距。反演均需要足够大的炮检距。hX在最大炮检距在最大炮检距X=6000m，地下，地下界面埋深界面埋深h6000m时，波的入时，波的入射角射角27度。不能组成

10、大于度。不能组成大于30度的度的AVO角度道集。角度道集。1.3 1.3 存在的主要问题存在的主要问题All models are wrong some are useful 所有模型都有问题所有模型都有问题,但有些是有用的。但有些是有用的。 （ Per Avseth，2005）共角道集抽取共角道集抽取6度12度18度24度30度当角度大于当角度大于30度时，深层资料缺失度时，深层资料缺失深层资料缺失深层资料缺失2.1 2.1 建立实用建立实用的岩石物的岩石物理模型理模型建立碳酸盐岩孔洞缝的基本岩石物理模型建立碳酸盐岩孔洞缝的基本岩石物理模型粒间孔隙粒间孔隙溶蚀孔洞溶蚀孔洞+ +刚性孔刚性孔隙

11、隙粒间孔隙粒间孔隙+ +微裂缝微裂缝孔隙类型示意图（基于上面的岩石切片）孔隙类型示意图（基于上面的岩石切片）形成相应的岩石物理等效模型形成相应的岩石物理等效模型进行基于模型的地震数值模拟进行基于模型的地震数值模拟2.1.1 基基 于黏滞弥散型波动方程的数值模拟方法于黏滞弥散型波动方程的数值模拟方法23222220uuuufttz tz 三维三维波动方程式波动方程式 233322222222222, ,0uuuuux y zx y zttxtytztuuuvx y zxyz 一维一维波动方程波动方程式式 弥散黏滞型波动方程在常规波动方程的基础上，考虑了弥散黏滞型波动方程在常规波动方程的基础上，考

12、虑了孔隙介质中流体的黏滞性、弥散性和储层的低孔隙介质中流体的黏滞性、弥散性和储层的低Q Q特征。特征。 上式中，上式中， 为为弥散系数弥散系数（diffusive），单），单位为位为Hz，；，； 为为粘滞系数粘滞系数（Viscous），单位），单位为为 ； 为相速度，单位为为相速度，单位为 ，u为位为位移。移。1( )/ ()1ln() ( )rrrvvQvr常数 在波的传播过程中，还要考虑速在波的传播过程中，还要考虑速度频散的影响，相速度频散式为：度频散的影响，相速度频散式为： 2m svm s 流体在岩石骨架中流动，要受流体在岩石骨架中流动，要受流体的粘滞性和内摩擦等阻力的流体的粘滞性和内

13、摩擦等阻力的影响。影响。l波动方程波动方程 0,0230,0.9/Hzms 260,0.9/Hzms230,80/Hzms(a)(b)(c)(d) 脉冲响应脉冲响应 由于流体的弥散性、由于流体的弥散性、粘滞性以及速度频散，粘滞性以及速度频散，图图bdbd绕射波出现了绕射波出现了明明显的振幅衰减显的振幅衰减、主频降主频降低、相位畸变和延迟低、相位畸变和延迟等等现象而图现象而图a a中常规声学波中常规声学波动方程的模拟结果则不动方程的模拟结果则不能表达这些现象！能表达这些现象！ l参数的影响分析参数的影响分析反射波振幅反射波振幅 反射波频谱反射波频谱 储层流体弥散性对地震反射波的影响储层流体弥散性

14、对地震反射波的影响 地震反射的振幅随弥散系数的增加衰减愈明显，但对反射波频谱的影地震反射的振幅随弥散系数的增加衰减愈明显，但对反射波频谱的影响不明显！响不明显！ 反射波振幅反射波振幅 反射波频谱反射波频谱 储层粘滞性对地震反射波的影响储层粘滞性对地震反射波的影响 随着粘滞系数的增加，反射波出现振幅衰减、相位畸变。尤其是反射波随着粘滞系数的增加，反射波出现振幅衰减、相位畸变。尤其是反射波的主频随着粘滞系数的增加明显降低（即振幅谱峰值的位置向低频方向移的主频随着粘滞系数的增加明显降低（即振幅谱峰值的位置向低频方向移动）。动）。 粘滞系数越大，瞬时谱的主频越低，高频衰减程度（高频端的陡度）粘滞系数越

15、大，瞬时谱的主频越低，高频衰减程度（高频端的陡度）越大，频带越窄。越大，频带越窄。 不同粘滞系数不同粘滞系数时，地震反射的归一化瞬时谱及高频衰减拟合时，地震反射的归一化瞬时谱及高频衰减拟合 粘滞系数增大粘滞系数增大 储层粘滞性对地震反射波的影响储层粘滞性对地震反射波的影响 地质模型地质模型6模拟地震剖面模拟地震剖面 各层的物性参数各层的物性参数 油气层底界面及其下部反射层的同相轴油气层底界面及其下部反射层的同相轴均出现了明显的均出现了明显的时间延迟、相位畸变、主时间延迟、相位畸变、主频降低及振幅衰减频降低及振幅衰减。层层 号号Vp（m/s）（g/cm3）（Hz）（m2/s）58002.70.0

16、0.056002.70.00.053302.750.030.059002.70.00.061002.70.00.063002.70.00.0 碳酸盐岩含气地质模型的数值模拟碳酸盐岩含气地质模型的数值模拟l2.1.2 识别储层流体的地震低频伴影技术识别储层流体的地震低频伴影技术当频率高于当频率高于18Hz18Hz时，低频伴影减弱直至消失！时，低频伴影减弱直至消失！ 模型的全频带瞬时谱分解模型的全频带瞬时谱分解l 2.1.2 识别储层流体的地震低频伴影技术识别储层流体的地震低频伴影技术低频伴影识别低频伴影识别油气的标志油气的标志有利标志有利标志较有利标志较有利标志不利标志不利标志低频时地震能量上强

17、下强，低频时地震能量上强下强，高频时上强下弱高频时上强下弱低频时地震能量上弱下强，低频时地震能量上弱下强，高频时上弱下弱高频时上弱下弱低频时地震能量上弱下弱，低频时地震能量上弱下弱，高频时上强下强高频时上强下强各模型低频伴影数值模拟的综合分析：各模型低频伴影数值模拟的综合分析：u 当含油气储层很薄时，在储层下部不易产生低频伴影（模型当含油气储层很薄时，在储层下部不易产生低频伴影（模型3），），油气储层达到一定的厚度对于低频伴影的检测更有利油气储层达到一定的厚度对于低频伴影的检测更有利（模型（模型1和模型和模型2）；）；u 低频伴影的产生与孔隙介质中流体的弥散性、粘滞性及储层的低低频伴影的产生与

18、孔隙介质中流体的弥散性、粘滞性及储层的低Q特征等物理性质有关，因此，特征等物理性质有关，因此，油气储层本身的物性特征是能否出现低油气储层本身的物性特征是能否出现低频伴影现象的重要影响因素，而低频伴影可出现在储层下部的不同深频伴影现象的重要影响因素，而低频伴影可出现在储层下部的不同深度位置度位置（模型（模型1、模型、模型4、模型、模型5和模型和模型6）。）。u 当储层较厚，流体的弥散性、粘滞性及储层的低当储层较厚，流体的弥散性、粘滞性及储层的低Q特征很明显时，特征很明显时，对于储层底界面反射同相轴的影响比顶界面的大得多对于储层底界面反射同相轴的影响比顶界面的大得多，会造成振幅衰，会造成振幅衰减、

19、主频降低和相位畸变等。减、主频降低和相位畸变等。l低频伴影与储层特征关系的数值模拟低频伴影与储层特征关系的数值模拟模型研究实例模型研究实例基于等效参数的波动方程数值模拟波动方程数值模拟微观矢量宏观标量波动方程微观矢量宏观标量波动方程的数值模拟的数值模拟 等效参数的计算等效参数的计算5800m/s5300m/s6300m/s5200m/s5100m/s4000m/s储层：各向异性不均匀介质储层：各向异性不均匀介质孔隙度：10%圆形孔隙等效速度100%585980%569460%553640%538420%5239储层部分参数储层部分参数基质：白云岩（基质：白云岩（6300m/s6300m/s）孔

20、隙流体：气孔隙流体：气饱和度：饱和度：100%100%孔隙类型：粒间孔隙孔隙类型：粒间孔隙+ +圆形孔隙圆形孔隙孔隙度：5%圆形孔隙等效速度100%612580%605760%599040%592520%5861改变孔隙度或孔隙类型得到的等效纵波速度改变孔隙度或孔隙类型得到的等效纵波速度实际应用效果分析2 2、波动方程数值模拟、波动方程数值模拟叠加时间剖面（未做偏移处理）叠加时间剖面（未做偏移处理）P-T储层宏观特征的数值模拟储层宏观特征的数值模拟5800m/s5300m/s6300m/s5200m/s5100m/s4000m/s5900m/s6550m/s飞四底飞四底飞一底飞一底长兴底长兴底

21、飞三底飞三底模型特征分析：模型特征分析：上储层：厚度薄，与上储层：厚度薄，与飞三底界面距离较近；飞三底界面距离较近；与围岩速度差异较小。与围岩速度差异较小。反射特征分析：反射特征分析：位置：紧邻飞三底界位置：紧邻飞三底界反射；反射；能量：能量：“亮点反射亮点反射”形态：水平反射形态：水平反射lg11lg9lg2lg1lg10生物礁储层生物礁储层根据龙岗根据龙岗11-9-2-1-10井建立的龙岗地区的生物礁模型井建立的龙岗地区的生物礁模型地震数值模拟分析：地震数值模拟分析： L1L1、2 2井钻遇的台地边缘礁由井钻遇的台地边缘礁由于速度低于上下围岩的速度，其顶于速度低于上下围岩的速度，其顶界面在

22、模拟记录上表现为弱的波谷界面在模拟记录上表现为弱的波谷反射，储层呈弱的成层状反射，总反射，储层呈弱的成层状反射，总体外形呈丘状的隆起。体外形呈丘状的隆起。生物礁引起的杂乱反射生物礁引起的杂乱反射区，绕射波发育区，绕射波发育叠加时间剖面（未做偏移处理）叠加时间剖面（未做偏移处理）生物礁顶弱生物礁顶弱波谷反射波谷反射生物礁储层生物礁储层弱反射弱反射长兴顶连续长兴顶连续强反射强反射基于声波方程的叠后模拟记录基于声波方程的叠后模拟记录实际应用效果分析2 2、波动方程数值模拟、波动方程数值模拟P-T储层宏观特征的数值模拟储层宏观特征的数值模拟2.2 基于储层孔隙结构模拟的岩石物理参数的求取基于储层孔隙结

23、构模拟的岩石物理参数的求取 我们将我们将Gassman 流体替换方程和由流体替换方程和由 Eshelby 1957年提出，后经年提出，后经 Walsh 简化的方程相简化的方程相结合，以便在考虑储层结构的同时，预测孔隙流体。因为孔隙结构和孔隙度对储层的结合，以便在考虑储层结构的同时，预测孔隙流体。因为孔隙结构和孔隙度对储层的影响都很重要。影响都很重要。 2.2.1方法原理方法原理 取以压缩系数为参数的取以压缩系数为参数的Gassman流体替换方程：流体替换方程：111()Dspss （1）式中）式中1/ K为压缩系数为压缩系数sDp，分别为含流体双相介质的基质（骨架）压缩系数分别为含流体双相介质

24、的基质（骨架）压缩系数,和和干燥（含空气）岩石的压缩系数，孔隙流体的压缩系数，干燥（含空气）岩石的压缩系数，孔隙流体的压缩系数，含孔隙流体储层的含孔隙流体储层的有效压缩系数和储层的孔隙度。有效压缩系数和储层的孔隙度。考虑到考虑到孔隙流体（油、气、水）的压缩系数一般孔隙流体（油、气、水）的压缩系数一般大于岩石基质（骨架）的压缩系数达一个数量级以上，可得近似关系式大于岩石基质（骨架）的压缩系数达一个数量级以上，可得近似关系式psp各种压缩系数数各种压缩系数数值大小的关系值大小的关系Eshelby-Walsh 简化方程简化方程111SDn（对（对碳酸盐岩碳酸盐岩来说，其基质压缩系数比碎屑岩的小一倍以

25、上，该项近似的来说，其基质压缩系数比碎屑岩的小一倍以上，该项近似的误差更小！）。于是（误差更小！）。于是（1）式简化为：）式简化为：111Dsps （2 ） 由此，得：由此，得：()()()sDspD由由Eshelby 和和 Walsh的干燥岩石椭球包体近似公式的干燥岩石椭球包体近似公式 ，得，得(1)Dsm（4）和（）和（5）式中，）式中，m 为干燥岩石椭球包体的结构参数之一，为干燥岩石椭球包体的结构参数之一， 是另一是另一结构参数，表示椭球孔隙或裂隙的纵横（或长短轴）比。结构参数，表示椭球孔隙或裂隙的纵横（或长短轴）比。 在（在（3）和）和（4）式中具有相同的涵义。将（）式中具有相同的涵义

26、。将（4）式代入（）式代入（3），化简后得：），化简后得：（4）D（3）（5）Eshelby-Walsh 简化方程简化方程111()()()()sspspspsCCCAB（5）式中式中Cm为模型的结构参数为模型的结构参数。 1(),psCA1()spsCB由由A，B的表达式，很易得到：的表达式，很易得到： /sB A（6） 和和 为饱和流体的压缩系数和孔隙度，可由为饱和流体的压缩系数和孔隙度，可由岩石物理测试分析或测井参数岩石物理测试分析或测井参数统统计获得计获得。 的参考值可用公式计算，的参考值可用公式计算， 为岩石基质压缩系数，一般较难得到。但为岩石基质压缩系数，一般较难得到。但 通过（通

27、过（5）式的统计分析和线形拟合，可求出）式的统计分析和线形拟合，可求出A，B，再按（，再按（6）式，很易求得）式，很易求得 。上述。上述关系式对地震弹性正、反演和流体识别有重要参考价值。关系式对地震弹性正、反演和流体识别有重要参考价值。sps基于简化公式的流体替换方法基于简化公式的流体替换方法11ssAA（ ）（2）（ ）（2）（）=（）=1()psCAssABAAA（）（7）式中式中Cm流体替换是在孔隙度、结构和基质不变，仅改换流体情况下进行的，于是有：流体替换是在孔隙度、结构和基质不变，仅改换流体情况下进行的，于是有： 1()psCA1122ssAA（）（）（ ）（ ）（）+ （8）111

28、()psCA（ ）（ ）1()psCA（2）（2）由公式（由公式（5）得：）得：2.2 .2 求基质压缩系数的新方法求基质压缩系数的新方法 岩样类别块数系数A （GPa）系数B饱和流体样130.59135.45739.2293干燥样70.48744.53179.2977饱和+干燥样200.57185.57669.7527图1 孔隙度与实测压缩系数交会图（岩石物理）图2 孔隙度与实测压缩系数交会图（岩石物理）图1为基于岩石物理的孔隙度与压缩系数的交会图。其中干燥岩样7块，饱含流体的岩样13块，总岩样数为20。白云石的体积模量为76.4-94.9Gpa，方解石的体积模量为63.7-76.8 Gpa

29、，则碳酸盐岩岩石的压缩系数大约为10（单位：10-3Gpa-1）。/sBA对于不同地区的岩样,计算结果有差异 (见上图2 ).LH地区的压缩系数偏小(7.38)附附: 常规流体替换常规流体替换输入参数输入参数的求取的求取111()Dspss 1211111()()Dspspsss （）（ ）（1）（2）121111()()pspsss （）（）（1）（2）112111()()spspss （2）（）（ ）（1）1、Gassman流体替换的基本公式流体替换的基本公式移项整理，考虑要用流体移项整理，考虑要用流体1替换成流体替换成流体2，得如下替换公式：，得如下替换公式：（1）（2）（3）（4）流体

30、替换主要步骤流体替换主要步骤（2）2、利用利用Gassmann方程进行流体替换的主要步骤如下：方程进行流体替换的主要步骤如下： 已知含流体已知含流体1的岩石参数组为的岩石参数组为 ， ， ，有如下关系式：，有如下关系式： 而而 利用公式（利用公式（4）可得）可得 但需要先给定但需要先给定 ：式中，上标（式中，上标（1）和（）和（2）表示含流体（）表示含流体（1）和（）和（2）的压缩系数。）的压缩系数。(1)pV(1)sV(1)(1)(1) 2(1) 24()() 3psKVV(1)(1) 2sV（5）111/K（）（）1spp（ ）（2），（2）流体替换一般方法流体替换一般方法3、利用公式：、

31、利用公式：并计算流体并计算流体2的体密度：的体密度：最后求含流体最后求含流体2的岩石波速：的岩石波速： 上述步骤一的参数上述步骤一的参数 ， 和和 通常由测井资料获得，也可通常由测井资料获得，也可以通过模型反演等方法求得。以通过模型反演等方法求得。这种方法要求的已知参数太多，求解有一定难度，但还是可求的。这种方法要求的已知参数太多，求解有一定难度，但还是可求的。(2)(1)dry(2)(1)(2)(1)()pp (2)(2)(2)(2)43pKV(2 )(2 )(2 )sV(1)pV(1)sV(1)1/K（ 2）（ 2）岩石基质体积模量求取的常规方法（岩石基质体积模量求取的常规方法（1）sk岩

32、石骨架体积模量岩石骨架体积模量mk或或的求取：需要知道岩石骨架的矿物成分和结构的求取：需要知道岩石骨架的矿物成分和结构例如，碳酸盐岩的主要矿物成分为方解石、白云石、黏土矿物等；砂岩的主要矿物成例如，碳酸盐岩的主要矿物成分为方解石、白云石、黏土矿物等；砂岩的主要矿物成分为石英、长石、黏土矿物等，通过查表，获得各种矿物的体积模量。分为石英、长石、黏土矿物等，通过查表，获得各种矿物的体积模量。矿物矿物体积模量（体积模量（GPa） 煎切模量煎切模量 GPa密度（密度（g/cc）Vp （Km/s）Vs （Km/s） 泊松比泊松比Calcite方解石方解石76.832.02.716.643.440.326

33、3.731.02.706.243.420.2970.229.02.716.343.270.3274.830.62.716.533.360.3268.328.42.716.263.240.32Siderite 菱铁矿菱铁矿123.751.03.966.963.590.32Dolomite 白云白云石石94.945.02.877.343.960.3069.451.62.886.934.230.2076.449.72.877.054.160.23Aragonite霰石霰石44.838.82.925.753.640.16Natronite钠沸钠沸石石52.631.62.546.113.530.26碳酸

34、盐岩矿物成分的弹性模量碳酸盐岩矿物成分的弹性模量（引自（引自G.Mavko等等 The rock physics handbook， 2003）岩石基质体积模量的求取（岩石基质体积模量的求取（2）110.5()0.5()()VRHVRNNiiiiiiff获取组成岩石的各主要矿物的百分比获取组成岩石的各主要矿物的百分比 ，然后按，然后按 Hill公式计算弹性参数：公式计算弹性参数：110.5()0.5()()VRHVRNNiiiiiiKKKfKfK式中式中VRHK和和VRH分别为用分别为用Hill 公式计算的岩石骨架的体积模公式计算的岩石骨架的体积模量和剪切模量。量和剪切模量。 为矿物含量为矿物

35、含量的百分比的百分比 。下标。下标V，R分别表示分别表示Voight 和和Ruess 平均，是弹性模量的上限和下限值。平均，是弹性模量的上限和下限值。if两种矿物组成的岩石两种矿物组成的岩石模型，其平均岩性参模型，其平均岩性参数用不同方法计算时数用不同方法计算时得到的得到的K随第随第2种矿物种矿物体积百分比（体积百分比（f2）的）的变化曲线变化曲线1. Voigt模型；模型； 2. Ruess模型；模型； 3. Hill模模型；型； 4. 几何平均模型几何平均模型 if岩石孔隙流体体积模量的求取岩石孔隙流体体积模量的求取岩石岩石孔隙流体体积模量可按下列公式求取（刘雯林，孔隙流体体积模量可按下列

36、公式求取（刘雯林，1996）=2.02+0.304H-0.0572H*2=0.00014+0.00946H+0.00145H*2 =1.19-0.362*H+0.042H*2 wKwKgK0K式中，式中，H表示岩石的埋藏深度，下标表示岩石的埋藏深度，下标w，g，o分别表示水、气、油的分别表示水、气、油的体积模量，模量的单位为体积模量，模量的单位为GPa。孔隙流体密度的近似估算孔隙流体密度的近似估算2H2H流体密度的计算除流体成分外，还需要考虑温度、压力、矿化度，比较复流体密度的计算除流体成分外，还需要考虑温度、压力、矿化度，比较复杂。下面给出综合性的计算油、气、水密度的近似公式（刘雯林，杂。下

37、面给出综合性的计算油、气、水密度的近似公式（刘雯林，1996）：）： =0.758+ 0.0041H- 0.000336 =0.016+0.05H- 0.00135 =1.102- 0.0082H+ 0.00067 式中式中,密度单位为密度单位为g / , 地层深度地层深度H的单位为的单位为Km 。2Hogw3cm2.2.3 基于岩样的孔隙结构参数的求取基于岩样的孔隙结构参数的求取C=/m 的求取。孔隙的几何形态可利的求取。孔隙的几何形态可利用显微镜下的岩石薄片，用人工方法统用显微镜下的岩石薄片，用人工方法统计。具体的统计方法如下：图计。具体的统计方法如下：图1的绿色的绿色部分为岩石孔缝，孔隙

38、形态用椭圆来逼部分为岩石孔缝，孔隙形态用椭圆来逼近，图中近，图中a为椭圆的长轴，为椭圆的长轴，b为短轴为短轴 为为b与长轴与长轴a的比值，即的比值，即=b/a。在同。在同一个样品中，对不同大小的值进行分组一个样品中，对不同大小的值进行分组统计，为统计，为00.25范围内的孔隙个数范围内的孔隙个数,称为；为称为；为0.250.5的范围内的孔隙的范围内的孔隙个数；为个数；为0.50.75的范围内的孔隙的范围内的孔隙个数；为个数；为0.751.0的范围内的个数。的范围内的个数。图 显微镜下的岩石薄片短轴b长轴a1234 为同一样品中孔隙纵横比的加权平均值为同一样品中孔隙纵横比的加权平均值(见表见表1

39、) 孔隙结构参数的求取孔隙结构参数的求取1234样品号井号井深(m)岩性面孔隙率孔隙类型沉积相1Jy11225.8珊瑚藻灰岩03510.5712%粒内溶孔、粒间溶孔台地边缘生物礁2Jy11226.7微晶-亮晶核形石骨屑藻屑灰岩68850.4922%粒内溶孔、铸模孔台地边缘浅滩3Jy11229.3微亮晶藻砂屑有孔虫灰岩212640.5026%铸模孔台地边缘浅滩4Jy11230.8亮晶-微晶藻屑有孔虫灰岩08450.5820%粒间溶孔台地边缘浅滩平均0.53表表1 岩石薄片孔隙纵横比的统计岩石薄片孔隙纵横比的统计 ,11,11LijijNiLjijilNl的值由统计值（表的值由统计值（表1）的）的

40、加权平均获得加权平均获得孔隙结构参数的求取 m、n 的求取可通过泊松比值，查表获得的求取可通过泊松比值，查表获得s泊松比泊松比（ ）0.150.150.200.200.250.250.300.300.350.35m1.21.21.11.10.990.990.860.860.720.72n0.380.380.360.360.340.340.330.330.310.31表表2 不同岩石基质泊松比（不同岩石基质泊松比（ ）时、）时、m、n的值的值 s 考虑孔隙结构的流体识别公式的应用考虑孔隙结构的流体识别公式的应用1z（ ）2z（x, ）s1、利用测井资料或岩石物理数据，即有效孔隙度、利用测井资料或

41、岩石物理数据，即有效孔隙度 和纵、横波速度与和纵、横波速度与密度，计算密度，计算 。绘制。绘制 和和 的交会图，求的交会图，求 A、B 和和 等参数。等参数。AB基本公式基本公式1z（ ）1z（ ）1z（）s2、在井以外的目的层段，利用地震弹性反演求得的、在井以外的目的层段，利用地震弹性反演求得的纵、横波速度与密度纵、横波速度与密度等参数，可求得等参数，可求得 再利用再利用 、C 和和 求新的求新的A、B ，可得，可得 。 p( , )x z2.2.4应用效果应用效果 通过地震叠前弹性参数反演，首先获得纵横波阻抗或纵横通过地震叠前弹性参数反演，首先获得纵横波阻抗或纵横波速度，然后利用上述公式获

42、得考虑了孔隙结构的孔隙度和孔隙流体反演剖波速度，然后利用上述公式获得考虑了孔隙结构的孔隙度和孔隙流体反演剖面。下图为某区通过面。下图为某区通过Ky1井的孔隙度地震反演剖面。左上角为同一资料的常井的孔隙度地震反演剖面。左上角为同一资料的常规叠前纵波速度反演剖面。剖面中的红黄色标代表中低孔隙度和中低纵波速规叠前纵波速度反演剖面。剖面中的红黄色标代表中低孔隙度和中低纵波速度，是油层存在的标志。二者相比，孔隙度反演的结果与度，是油层存在的标志。二者相比，孔隙度反演的结果与Ky1井资料的吻合井资料的吻合度比纵波速度反演结果的吻合程度更好。度比纵波速度反演结果的吻合程度更好。基于礁滩储层内部孔隙结构模拟的

43、孔隙度预测剖面（红黄色的中低孔隙度指示含油层）。左上基于礁滩储层内部孔隙结构模拟的孔隙度预测剖面（红黄色的中低孔隙度指示含油层）。左上角为同一资料的地震叠前纵波速度反演剖面（红黄色的中低速度指示含油层）。角为同一资料的地震叠前纵波速度反演剖面（红黄色的中低速度指示含油层）。2.3 流体敏感参数的选择与构组流体敏感参数的选择与构组2.3.1 2.3.1 岩石物性差异是储层识别的基础岩石物性差异是储层识别的基础10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 P-Impedance (km/s.g/cc)0 5 10 15 20 Porosity (%)Pd=6000 psi

44、DolomiteLimestoneShaleDolomite: gasLime and shale: brine6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 S-Impedance (km/s.g/cc)0 5 10 15 20 Porosity (%)Pd=6000 psiDolomiteLimestoneShaleDolomite: gasLime and shale: brine1.70 1.75 1.80 1.85 1.90 1.95 2.00 2.05 Impedance ratio (Vp/Vs)6 7 8 9 10 11 S-Impedance (km/s.g/

45、cc)Pd=6000 psiDolomiteLimestoneShale1.70 1.75 1.80 1.85 1.90 1.95 2.00 2.05 Impedance ratio (Vp/Vs)10 12 14 16 18 20 P-Impedance (km/s.g/cc)Pd=6000 psiDolomiteLimestoneShale孔隙大的白云岩和孔隙小的灰岩、泥灰岩、孔隙大的白云岩和孔隙小的灰岩、泥灰岩、泥岩具有泥岩具有相似的纵波阻抗相似的纵波阻抗(Wang Z, 2005)利用速度比或阻抗比可识别不同具有不同孔隙度的岩层利用速度比或阻抗比可识别不同具有不同孔隙度的岩层基于测井物

46、性参数分析的预测参数选择基于测井物性参数分析的预测参数选择图1 ZJ地区礁滩储层有效孔隙度有效孔隙度和密度密度的测井参数交会图， 油水层位于碳酸盐岩礁滩储层中。图2 ZJ地区礁滩储层流体敏感参数的测井统计分析。横坐标为有效孔隙度有效孔隙度，纵坐标分别为横波速度横波速度、纵横波阻抗差纵横波阻抗差、纵横波阻抗平方差和自然伽玛。纵横波阻抗平方差和自然伽玛。 图图1为为ZJ地区礁滩储层有地区礁滩储层有效效孔隙度孔隙度和和密度密度的测井参的测井参数交会图。图中红、蓝、数交会图。图中红、蓝、黄色曲线分别为含油、含黄色曲线分别为含油、含水的礁滩储层和碎屑岩层。水的礁滩储层和碎屑岩层。由图可见，由图可见，在相

47、同孔隙度在相同孔隙度情况下，利用密度可区分情况下，利用密度可区分碳酸盐岩和碎屑岩层，但碳酸盐岩和碎屑岩层，但很难识别油层和水层很难识别油层和水层。图。图2为为ZJ地区礁滩储层中有地区礁滩储层中有效孔隙度与横波速度、纵效孔隙度与横波速度、纵横波阻抗差、纵横波阻抗横波阻抗差、纵横波阻抗平方差和自然伽玛的交会平方差和自然伽玛的交会图。其中在图。其中在相同孔隙度且相同孔隙度且孔隙度小于孔隙度小于20%的情况下的情况下，利用利用纵横波阻抗差和纵横纵横波阻抗差和纵横波阻抗平方差波阻抗平方差有可能区分有可能区分油油-水层。而水层。而横波速度和横波速度和自然伽玛自然伽玛不能可靠区分不能可靠区分。 自然伽玛阻抗

48、平方差纵横阻抗差横波速度有效孔隙度有效孔隙度有效孔隙度有效孔隙度2.3.2 复合型流体识别因子的构组与应用复合型流体识别因子的构组与应用(1) 弹性波阻抗反演仅能得到纵弹性波阻抗反演仅能得到纵/横波阻抗参数，但是这横波阻抗参数，但是这2种参数往往不能单独种参数往往不能单独用于储层流体预测。用于储层流体预测。 国内外学者通过将纵国内外学者通过将纵/横波阻抗进行各种形式的组合，来进行流体预测，并横波阻抗进行各种形式的组合，来进行流体预测，并将这些组合命名为流体识别因子。将这些组合命名为流体识别因子。流体识别流体识别因子的分类因子的分类利用以上基本类型，可以构造出其它流体识别因子，并可统一归纳为下利

49、用以上基本类型，可以构造出其它流体识别因子，并可统一归纳为下面函数形式面函数形式),(CIIFFSP式中式中C为调节参数为调节参数,不同的识别因子可以有不同的形式和意义。不同的识别因子可以有不同的形式和意义。2.3.2 复合型流体识别因子的构组与应用复合型流体识别因子的构组与应用(2)1) 泊松比泊松比2) Goodway(1997)Goodway(1997)等提出的识别因子等提出的识别因子3) Russell(2003)Russell(2003)等提出的流体属性等提出的流体属性式中，式中， 为流体因子，为流体因子，C C为调节参数为调节参数f贺振华贺振华,宁忠华（宁忠华（2006）提出的高灵

50、敏度流体识别因子）提出的高灵敏度流体识别因子HSFIF式中，式中，B B为调节参数。为调节参数。当当 时，上式变为时，上式变为此式将此式将 和和 的优点组合到了一起，的优点组合到了一起，突出了流体敏感因子突出了流体敏感因子 和和 作用。作用。几种常用的流体识别因子几种常用的流体识别因子纵波阻抗纵波阻抗横波阻抗横波阻抗水层水层干层干层2.3.3 实际应用效果分析气水识别研究气水识别研究L001-10井井 与与 L18井井纵波阻抗纵波阻抗泊松比泊松比纵波阻抗纵波阻抗HSFIF水层水层干层干层干层干层水层水层水层与干层总体物性特征差异较大，水层与干层总体物性特征差异较大，通过双参数交会能较好的区分。

51、通过双参数交会能较好的区分。呈：呈：低泊松比，低低泊松比，低HSFIF值值的特征。的特征。滩储层滩储层双参数交会双参数交会分析分析纵波阻抗纵波阻抗横波阻抗横波阻抗气层与水层气层与水层部分重叠部分重叠实际应用效果分析气水识别研究气水识别研究L1井井 与与 L001-10井井气层与水层总体物性特征差异较小，气层与水层总体物性特征差异较小，双参数交会均有部分重叠区，不能双参数交会均有部分重叠区，不能有效区分。有效区分。纵波阻抗纵波阻抗泊松比泊松比纵波阻抗纵波阻抗HSFIF气层与水层气层与水层部分重叠部分重叠气层与水层气层与水层部分重叠部分重叠气层与水层气层与水层部分重叠部分重叠滩储层双参数交会分析滩

52、储层双参数交会分析实际应用效果分析气水识别研究气水识别研究围岩围岩气层气层纵波阻抗纵波阻抗横波阻抗横波阻抗HSFIF纵波阻抗纵波阻抗泊松比泊松比纵波阻抗纵波阻抗围岩围岩围岩围岩围岩围岩气层气层气层总体特征气层总体特征低纵横波速比，低泊松低纵横波速比，低泊松比，低比，低HSFIF值。值。泊松比与纵波阻抗、泊松比与纵波阻抗、HSFIF与纵波阻抗的交与纵波阻抗的交会能区分储层。会能区分储层。工业气井，工业气井，65.3万方万方气层气层纵波阻抗纵波阻抗密度密度气层参数统计气层参数统计纵波阻抗：纵波阻抗：16825横波阻抗：横波阻抗：9180拉梅系数：拉梅系数：42.05泊松比：泊松比：0.28流体识别

53、因子流体识别因子 ：1.146E8流体识别因子流体识别因子HSFIF:2.1463E8)(礁储层双参数交会分析礁储层双参数交会分析实际应用效果分析气水识别研究气水识别研究泊松比泊松比纵波阻抗纵波阻抗纵波阻抗纵波阻抗纵波阻抗纵波阻抗纵波阻抗纵波阻抗横波阻抗横波阻抗HSFIF密度密度围岩围岩含气层含气层含气层含气层围岩围岩干储层与围岩物性部分重复含气层总体特征含气层总体特征低纵横波速比，低泊松低纵横波速比，低泊松比，低比，低HSFIF值。值。由于储层相对比较致密，由于储层相对比较致密，其物性与围岩差异较小，其物性与围岩差异较小，在交汇图上有重叠区。在交汇图上有重叠区。微含气井微含气井气层参数统计气

54、层参数统计纵波阻抗：纵波阻抗：16076横波阻抗：横波阻抗：8457拉梅系数：拉梅系数：43.21泊松比：泊松比：0.31流体识别因子流体识别因子 ：1.154E8流体识别因子流体识别因子HSFIF:2.1967E8)(礁储层双参数交会礁储层双参数交会分析分析三、有利储层空间分布的综合预测三、有利储层空间分布的综合预测 例例1 1 ：台地边缘礁滩储层油气预测：台地边缘礁滩储层油气预测1、台地边缘礁滩的相带分布、台地边缘礁滩的相带分布三、有利储层空间分布的综合预测三、有利储层空间分布的综合预测 2、储层流体预测、储层流体预测P-T储层叠前弹性参数反演剖面特征分析储层叠前弹性参数反演剖面特征分析流

55、体识别因子为流体识别因子为HSFIF测试结果吻合率：测试结果吻合率：83测井解释吻合率：测井解释吻合率：86例例2 2：碳酸盐岩构造：碳酸盐岩构造- -岩性油气藏的综合预测岩性油气藏的综合预测 特点：大孔隙度储层基本上是水层特点：大孔隙度储层基本上是水层构造较高（粉红构造较高（粉红色虚线），孔隙色虚线），孔隙度较发育度较发育碳酸盐岩顶孔隙度切片碳酸盐岩顶孔隙度切片有利因素一有利因素一 处于构造高部位处于构造高部位构造位置较构造位置较高，孔隙度高，孔隙度较发育较发育孔隙度与孔隙度与T0T0时间叠合图时间叠合图具有适当的孔隙度具有适当的孔隙度叠前叠前能侧封该区域在剖面上的位置该区域在剖面上的位置能

56、侧封能侧封叠后叠后 从南北向剖面看，该区域位于局部构造高，且可能有小断层封堵，从东西向来从南北向剖面看，该区域位于局部构造高，且可能有小断层封堵，从东西向来看，从东到西构造呈单斜上升，但有利区块西部侧向能封堵。看，从东到西构造呈单斜上升，但有利区块西部侧向能封堵。SW存在含流体证据存在含流体证据- -低频伴影较明显低频伴影较明显20Hz(20Hz(上）、上）、100Hz100Hz（下）单频剖面上低频时上强、下强，高频时上强下弱，即低频伴影现（下）单频剖面上低频时上强、下强，高频时上强下弱，即低频伴影现象，说明该处含油气的可能性比较大。象，说明该处含油气的可能性比较大。Inline1127Inl

57、ine1127线线20Hz(20Hz(上）、上）、100Hz100Hz（下）单频剖面（下）单频剖面Xline2111Xline2111线线20Hz(20Hz(上）、上）、100Hz100Hz（下）单频剖面（下）单频剖面SW阻抗剖面阻抗剖面阻抗剖面阻抗剖面阻抗剖面阻抗剖面频率衰减梯度频率衰减梯度频率衰减梯频率衰减梯度大度大频率衰减梯度大频率衰减梯度大四、结论与讨论四、结论与讨论1、流体预测是碳酸盐岩储层预测的前沿性问题。基于岩、流体预测是碳酸盐岩储层预测的前沿性问题。基于岩石物理模型和参数分析的理论与方法研究是成功进行流石物理模型和参数分析的理论与方法研究是成功进行流体预测的基础，需要继续深入探

58、讨。体预测的基础，需要继续深入探讨。2、岩石基质弹性参数（如压缩系数等）的统计、岩石基质弹性参数（如压缩系数等）的统计-计算方计算方法比较简单可行，对流体替换和弹性反演有积极作用。法比较简单可行，对流体替换和弹性反演有积极作用。3、孔隙结构参数的引入对流体替换和弹性反演有一定意、孔隙结构参数的引入对流体替换和弹性反演有一定意义。但引入的方式和效果还需进一步探索。义。但引入的方式和效果还需进一步探索。四、结论与讨论四、结论与讨论4、流体敏感性预测参数的选择对碳酸盐岩礁滩油气储层、流体敏感性预测参数的选择对碳酸盐岩礁滩油气储层以及其他类型储层的流体预测都是十分重要的。其中，以及其他类型储层的流体预

59、测都是十分重要的。其中，根据测井参数和岩石物理测试参数所做的交会图是进行根据测井参数和岩石物理测试参数所做的交会图是进行流体敏感参数选择的基础性图件，制作不同参数的交会流体敏感参数选择的基础性图件，制作不同参数的交会图件应当尽可能全面，以便挑选出真正的敏感性参数或图件应当尽可能全面，以便挑选出真正的敏感性参数或参数组合。参数组合。5、复合型流体识别因子较单一的敏感参数有更好的流体、复合型流体识别因子较单一的敏感参数有更好的流体识别效果，而且构组方法简单。读者可根据研究任务的识别效果，而且构组方法简单。读者可根据研究任务的需要，自行构组更多更有效的复合型流体识别因子。需要，自行构组更多更有效的复

60、合型流体识别因子。 主要参考文献主要参考文献 1 1）陈颙，黄庭芳著，岩石物理学，北京大学出版社，）陈颙，黄庭芳著，岩石物理学，北京大学出版社，20012001年年2 2）陈颙，黄庭芳，刘恩儒）陈颙，黄庭芳，刘恩儒 编著，岩石物理学，中国科学技术大学出版社，编著，岩石物理学，中国科学技术大学出版社，200920093 3）王之敬（）王之敬（Wang ZeeWang Zee）“岩石物理概述岩石物理概述”学术报告（学术报告（PPTPPT），），200220024 4）贺振华、黄德济、文晓涛著）贺振华、黄德济、文晓涛著 裂缝油气藏地球物理预测，四川科学技术出版社，裂缝油气藏地球物理预测，四川科学技术