儲(chǔ)層地震巖石物理建模研究現(xiàn)狀與進(jìn)展

印興耀,劉欣欣

(1.中國石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東青島266580;2.海洋國家實(shí)驗(yàn)室海洋礦產(chǎn)資源評價(jià)與探測技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室,山東青島266071;3.國土資源部海洋油氣資源與環(huán)境地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東青島266071;4.國土資源部青島海洋地質(zhì)研究所,山東青島266071)

儲(chǔ)層地震巖石物理建模研究現(xiàn)狀與進(jìn)展

印興耀1,2,劉欣欣3,4

(1.中國石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東青島266580;2.海洋國家實(shí)驗(yàn)室海洋礦產(chǎn)資源評價(jià)與探測技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室,山東青島266071;3.國土資源部海洋油氣資源與環(huán)境地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東青島266071;4.國土資源部青島海洋地質(zhì)研究所,山東青島266071)

摘要:巖石物理建模是地震巖石物理研究的重要內(nèi)容之一?；陔p相介質(zhì)和等效介質(zhì)理論,將地震巖石物理建模的理論框架分為巖石基質(zhì)、巖石骨架、孔隙填充物和飽和巖石四部分,在該理論框架下對現(xiàn)有地震巖石物理建?；纠碚摷案骼碚撃Ｐ偷募僭O(shè)條件和適用范圍進(jìn)行了闡述;針對碎屑巖、碳酸鹽巖、致密砂巖、頁巖等不同類型儲(chǔ)層巖石的礦物組分、微觀孔隙結(jié)構(gòu)及孔隙填充物性質(zhì)等,在探討巖石物理建?，F(xiàn)狀及難點(diǎn)的基礎(chǔ)上,對目前較為適用的建模方法進(jìn)行了論述。研究表明,在充分考慮儲(chǔ)層微觀特征、有效利用多種資料的基礎(chǔ)上建立的地震巖石物理模型,可有效描述儲(chǔ)層微觀物性特征和宏觀彈性性質(zhì)之間的定量關(guān)系,為儲(chǔ)層定量解釋、流體識(shí)別等提供可靠的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：巖石物理模型;等效介質(zhì)理論;孔隙結(jié)構(gòu);非均質(zhì)儲(chǔ)層;彈性參數(shù);Xu-White模型

隨著勘探開發(fā)目標(biāo)日益趨于復(fù)雜和隱蔽,碳酸鹽巖等特殊巖性油氣藏、致密砂巖和頁巖等非常規(guī)油氣藏逐漸成為油氣勘探開發(fā)專家研究的熱點(diǎn)。這些油氣藏儲(chǔ)量豐富,分布區(qū)域廣,但其宏觀空間構(gòu)造以及微觀結(jié)構(gòu)的非均勻性導(dǎo)致彈性參數(shù)及地震響應(yīng)不均勻變化[1],增加了儲(chǔ)層地震解釋、反演以及儲(chǔ)層描述的難度。隨著勘探難度的增加,對地震數(shù)據(jù)的分析已從地質(zhì)體構(gòu)造解釋發(fā)展到儲(chǔ)層巖性、流體的識(shí)別,而地震特性是地層構(gòu)造、壓力、溫度、儲(chǔ)層微觀結(jié)構(gòu)等諸多因素的綜合反映,復(fù)雜的孔隙流體類型、骨架類型、孔隙度等微觀因素均可能造成流體識(shí)別假象。地震巖石物理是聯(lián)系儲(chǔ)層特征與地震特性的橋梁[2],主要研究與地震特性有關(guān)的巖石物理性質(zhì)以及這些物理性質(zhì)與地震響應(yīng)之間的關(guān)系,對地震正演和反演結(jié)果的定量解釋有著重要的意義。

巖石的物理性質(zhì)主要由巖石組分(礦物組分、孔隙度、孔隙填充物等)、巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)(礦物顆粒形狀、排列、膠結(jié)程度、孔隙大小、形狀、連通性、排列方式及其它不連續(xù)界面的分布、孔隙流體分布情況等)及其所處的熱力學(xué)環(huán)境(溫度、壓力等)三方面的特征決定。巖石通?？梢悦枋鰹楣腆w骨架和孔隙流體組成的雙相介質(zhì),當(dāng)?shù)卣鸩úㄩL遠(yuǎn)大于巖石的非均勻尺度(顆粒尺度)時(shí),可將巖石等效為統(tǒng)計(jì)意義上的均勻物體,使用等效介質(zhì)的概念來描述和表征巖石特性。地震巖石物理建模是指通過合理的假設(shè)把實(shí)際巖石等效為理想介質(zhì),使用物理學(xué)原理建立儲(chǔ)層巖石物性參數(shù)與彈性參數(shù)的量化關(guān)系[3],是地震巖石物理研究的重要內(nèi)容之一。

最早的巖石物理模型要追溯到80多年前VOIGT與REUSS提出的等應(yīng)變和等應(yīng)力模型[4-5]。目前廣泛應(yīng)用的是Gassmann方程,該方程通常被用來研究飽和流體對巖石彈性特征的影響,是近代沉積巖的彈性理論與巖石物性研究的基礎(chǔ)。巖石物理模型主要包括三類:①對礦物性質(zhì)進(jìn)行體積平均的有效介質(zhì)模型(Voigt-Reuss-Hill模型、Hashin-Shtrikman模型、Wood方程、Wyllie方程、Raymer方程等);②研究巖石內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)和孔隙充填物對巖石性質(zhì)影響的自適應(yīng)和散射理論模型(DEM模型、Kuster-Toks?z模型、自適應(yīng)模型、Gassmann方程等);③基于顆粒接觸關(guān)系的接觸理論模型(Hertz-Mindlin模型、Digby模型、Walton模型、Brandt模型等)。在考慮適用條件的基礎(chǔ)上,XU等綜合利用Wyllie方程、DEM模型、Kuster-Toks?z模型以及Gassmann方程建立了砂泥巖儲(chǔ)層的巖石物理模型[6],為儲(chǔ)層地震巖石物理建模確定了理論框架。針對不同類型儲(chǔ)層的微觀結(jié)構(gòu)特征,Xu-White模型的改進(jìn)形式以及一些新的模型被相繼提出,并在許多地區(qū)的橫波速度計(jì)算[7-8]、疊前地震反演[9]、巖石物理分析[10-11]、流體識(shí)別[12-13]、孔隙度反演和流體飽和度預(yù)測[14-15]等研究中取得了較好的應(yīng)用效果。

實(shí)際巖石的組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及所處的熱力學(xué)環(huán)境非常復(fù)雜,且不同巖性、不同區(qū)域差別很大。尤其是特殊巖性油氣藏和非均質(zhì)性較強(qiáng)的非常規(guī)油氣藏,儲(chǔ)層微觀特征的復(fù)雜性和多樣性對現(xiàn)有模型的適用性提出了很大挑戰(zhàn),經(jīng)驗(yàn)公式或者經(jīng)驗(yàn)參數(shù)很難得到推廣應(yīng)用,直接利用現(xiàn)有的巖石物理理論及模型指導(dǎo)地震定量解釋存在很大風(fēng)險(xiǎn),甚至可能出現(xiàn)錯(cuò)誤的結(jié)果。因此,我們要根據(jù)實(shí)際儲(chǔ)層的巖石物理性質(zhì)探索更具適用性的巖石物理模型,同時(shí)根據(jù)模型的實(shí)際意義綜合運(yùn)用地質(zhì)、測井、巖心、地震等資料提高建模結(jié)果的準(zhǔn)確性。

我們對現(xiàn)有地震巖石物理建模基本理論及其假設(shè)條件和適用范圍進(jìn)行闡述,對不同類型儲(chǔ)層巖石物理建模的現(xiàn)狀及難點(diǎn)進(jìn)行分析,并對目前較為實(shí)用的方法進(jìn)行論述。

1地震巖石物理建?；纠碚?/p>

根據(jù)Xu-White模型所使用的地震巖石物理建模理論框架,將巖石等效為巖石基質(zhì)、巖石骨架、孔隙填充物及飽和巖石四個(gè)部分。其中礦物組分的混合物稱為巖石基質(zhì),巖石基質(zhì)中包含空孔隙的部分稱為巖石骨架,孔隙中充滿流體或固體等充填物后的巖石骨架稱為飽和巖石。此處的孔隙指的是廣義孔隙,即巖石中的空隙空間,包括狹義的孔隙、溶洞和裂縫[16]。

1.1巖石基質(zhì)等效模型

1.1.1Voigt-Reuss-Hill模型

該模型用于計(jì)算各向同性線彈性固體礦物混合物的等效彈性模量,要求礦物混合物及各組成成分滿足各向同性、線性、彈性假設(shè)。Voigt提出等應(yīng)變平均[4],是N種礦物混合物的有效彈性模量的上限;Reuss提出等應(yīng)力平均,是礦物混合物的有效彈性模量下限[5]。實(shí)際巖石測量得到的模量參數(shù)必定落在Voigt模型和Reuss模型的估計(jì)值之間。Hill提出將這兩種模型的結(jié)果取算術(shù)平均值[17],即:

(1)

(2)

(3)

式中:fi是第i種組分的體積含量;Mi是第i種組分的彈性模量。公式(1)至公式(3)分別為Voigt上限、Reuss下限和Hill平均方程。給定巖石的礦物成分和孔隙空間時(shí),Voigt-Reuss-Hill模型(簡稱VRH模型)可用于估算巖石的等效彈性模量,還可用于估算中等孔隙度的飽含水砂巖的等效體積模量,但不適用于計(jì)算飽含氣砂巖的等效模量或飽和流體巖石的等效剪切模量。當(dāng)?shù)V物混合物有一個(gè)構(gòu)成成分是液體或氣體(零剪切模量)時(shí),用Reuss下限計(jì)算的體積模量和剪切模量與Hashin-Shtrikman下限計(jì)算的結(jié)果一致。Kumazawa提出使用Voigt和Reuss界限的幾何平均[18];Marion提出使用邊界之間垂向相對位置作為加權(quán)系數(shù)(表示孔隙細(xì)節(jié),且與孔隙充填物的性質(zhì)無關(guān)),對上、下限進(jìn)行加權(quán)平均,但在使用時(shí)需要根據(jù)已知資料對加權(quán)系數(shù)進(jìn)行求取或標(biāo)定[19]。

1.1.2Hashin-Shtrikman界限

Hashin和Shtrikman提出了不同組分混合彈性體模量的最窄界限[20],即Hashin-Shtrikman界限(簡稱HS界限):

(4)

(5)

式中:Ki和μi(i=1,2)分別是各構(gòu)成成分的體積模量和剪切模量。Berryman將HS界限推廣到多相介質(zhì)的形式[21],可用于計(jì)算礦物基質(zhì)或礦物與流體混合的彈性模量的上下限。該模型要求混合物及各組成成分滿足各向同性、線性、彈性假設(shè),上下限之間的差異大小依賴于各成分間彈性性質(zhì)差異的大小,當(dāng)幾種固體混合時(shí)上下限很接近,當(dāng)幾種成分之間差別很大時(shí)(如礦物和孔隙流體)上下限之間的差異很大,預(yù)測能力變差。孫晟等推導(dǎo)了孔隙內(nèi)含流體的HS界限公式,彌補(bǔ)了經(jīng)典HS界限對整體彈性模量特別是孔隙度小于20%時(shí)剪切模量估算的不足[22]。

1.2巖石骨架等效模型

1.2.1Kuster-Toks?z模型

Kuster和Toks?z使用孔隙縱橫比(橢球體短軸與長軸的比值)來描述孔隙形狀,基于散射理論建立了巖石的彈性模量與孔隙度和孔隙形狀之間的聯(lián)系。假設(shè)巖石有兩種或兩種以上的孔隙結(jié)構(gòu),且各類孔隙的縱橫比各不相同,則Kuster-Toks?z模型(簡稱KT模型)可表示為[23-24]:

(6)

1.2.2微分等效介質(zhì)(DEM)模型

Berryman模擬將孔隙按一定增量逐漸加入巖石基質(zhì)的過程建立了DEM模型,提出了體積模量和剪切模量耦合的微分方程[25]:

(7)

K*(0)=Kgr

(8)

式中:K*表示巖石基質(zhì)逐漸加入包含物后的彈性模量,K2表示逐漸加入的包含物的彈性模量。DEM模型計(jì)算的彈性模量始終處在HS上下邊界范圍內(nèi)[26],不同類型孔隙的加入順序會(huì)影響最終計(jì)算結(jié)果[27]。如果直接將DEM模型應(yīng)用于流體飽和孔隙,則會(huì)由于沒有考慮孔隙系統(tǒng)中的流體位移產(chǎn)生一個(gè)孤立孔隙模型或高頻聲波模型。

微分方程(7)和(8)缺乏解析式,ZIMMERMAN從球形孔隙的DEM方程推導(dǎo)出干巖石骨架彈性模量的隱式解析式[28]。KEYS等利用干巖石近似將DEM方程簡化為體積模量和剪切模量解耦的線性表達(dá)式[29]。BERRYMAN基于DEM理論得到干燥和完全飽和裂隙型巖石彈性模量的近似解析式[30]。李宏兵等在假設(shè)干巖石體積模量和剪切模量的幾何因子線性相關(guān)的前提下,基于DEM理論推導(dǎo)出干燥巖石體積和剪切模量及彈性模量比的顯式解析式,并將其應(yīng)用于橫波速度預(yù)測,反演各孔隙類型的孔隙體積比[31-33]。楊鳳英等將幾何因子寫為下面的統(tǒng)一形式[34-35]:

(9)

式中:y為包含物體積含量,P=(P,Q)是與孔隙縱橫比有關(guān)的幾何因子,P(0)=(P(0),Q(0))為僅與包含物幾何形狀有關(guān)的常數(shù),P(1)=(P(1),Q(1))為包含物體積含量的一次項(xiàng)系數(shù)。由此得到可變干巖石骨架等效巖石物理模型(VDEM模型):

(10)

VDEM模型將DEM解耦為常微分方程組,擴(kuò)展了DEM模型的適用性,已被成功應(yīng)用于碎屑巖儲(chǔ)層橫波速度計(jì)算。

1.2.3自洽模型

自洽模型也稱自相容近似模型(簡稱SCA模型)。其基本思想是假設(shè)待求解的多孔介質(zhì)位于無限大基質(zhì)中,不斷調(diào)整基質(zhì)的彈性參數(shù),直到平面波入射時(shí)多孔介質(zhì)不再引起散射為止。此時(shí)多孔介質(zhì)的彈性模量可以等效為基質(zhì)的有效彈性模量[36-37]。BERRYMAN基于彈性波散射理論提出計(jì)算含橢圓包含物巖石的等效體積和剪切模量[38-39]:

(11)

式中,fi為第i種包含物的體積含量。該模型的局限性在于假設(shè)孔隙互不連通且波長遠(yuǎn)大于包含物的尺寸,是KT模型的更一般形式,適用于孔隙度較大的巖石。如果孔隙縱橫比較小,那么該模型的使用必須慎重。自洽模型已經(jīng)被推廣到不同形狀包含物對巖石彈性模量的影響[40-41]、裂隙以及裂隙間相互作用對巖石彈性模量的影響[42-43]、多相介質(zhì)并存情況下巖石的彈性模量[44]等計(jì)算中。

1.3流體等效模型

1.3.1Wood模型

對于孔隙或者裂隙中的流體混合物,WOOD推導(dǎo)了流體懸浮或流體混合物非均勻性小于波長時(shí)的聲波速度[45]:

(12)

1.3.2Wyllie方程

WYLLIE等提出充滿鹽水的多孔介質(zhì)的孔隙度與速度之間滿足經(jīng)驗(yàn)關(guān)系[46]:

(13)

式中:v,vm和vf分別為整體巖石、巖石基質(zhì)和孔隙流體的速度;φ為孔隙度。(13)式表示波在巖石中傳播的總時(shí)間等于其在巖石骨架中傳播的時(shí)間與其在孔隙流體中傳播的時(shí)間之和,也稱為時(shí)間平均方程,可用于計(jì)算有效壓力較高時(shí)流體飽和巖石的速度-孔隙度關(guān)系,但巖石必須是各向同性的、流體飽和的,只含有一種均勻的礦物組分,適用于中等孔隙度的巖石,不適用于未固結(jié)、未壓實(shí)的巖石,而且計(jì)算出的含粘土砂巖的縱波速度值偏高。

Wyllie方程較適用于孔隙度范圍適中(10%～25%)的純砂巖,RAYMER等將其推廣到更大的孔隙度范圍[47]。ANGELERI等考慮泥質(zhì)含量對速度的影響,將Wyllie方程推廣到三相介質(zhì)[48];KAMEL等將Wyllie方程與聲地層因素方程Raiga-Clemenceau相乘,得到確定純砂巖地層孔隙度的方程[49]。

1.4飽和巖石等效模型

1.4.1Gassmann方程

Gassmann推導(dǎo)出宏觀各向同性的飽和巖石立方體體積模量表達(dá)式[50]:

(14)

式中:α=1-Kdry/Kgr;Ksat,Kfl分別為飽和巖石和孔隙流體的體積模量。Gassmann理論認(rèn)為,飽和巖石的剪切模量與巖石骨架的剪切模量相等。方程(14)的基本假設(shè)條件:①巖石受到靜態(tài)或者低頻形變;②巖石(基質(zhì)和骨架)是微觀各向同性和宏觀均勻的;③所有孔隙都充滿了無摩擦流體(液體、氣體或兩者的混合物);④孔隙空間完全連通,流體壓力平衡;⑤孔隙流體與巖石骨架之間不會(huì)發(fā)生任何物理或化學(xué)的相互作用。BIOT[51-52]、唐曉明[53]考慮高頻條件下流體與固體的相互運(yùn)動(dòng),將Gassmann方程推廣到了高頻;BROWN等[54]推導(dǎo)出了Gassmann方程的各向異性形式,MAVKO等在弱各向異性假設(shè)下,引入與Thomson各向異性參數(shù)δ成比例的一階校正項(xiàng),推導(dǎo)出了地震波沿VTI介質(zhì)同相軸傳播時(shí)各向異性流體替換方程近似式[55];CIZ等將Brown&Korringa各向異性流體替換方程推廣到孔隙充填物剪切模量不為零的介質(zhì)[56];GRECHKA等將Gassmann方程推廣到不連通孔隙[57]。

1.4.2Gassmann方程各向異性形式

BROWN等假設(shè)骨架是非均勻的,推導(dǎo)出了各向異性巖石骨架有效彈性模量與該骨架充填流體時(shí)的有效模量之間的理論關(guān)系式,即Gassmann方程的各向異性形式[54]:

(15)

式中:Ssat,Sdry和Sgr分別為飽和巖石、干燥巖石骨架及巖石基質(zhì)的柔度張量;βfl和βgr分別是流體和巖石基質(zhì)的可壓縮系數(shù);φ為孔隙度。該方程可用于各向異性巖石的流體替換,適用于低地震頻帶范圍內(nèi)的流體(剪切模量為零)完全飽和巖石。

1.4.3固體替換方程

CIZ等考慮圍壓和孔隙壓力下骨架及孔隙填充物的微小形變,將Gassmann方程的各向異性形式推廣到孔隙中充填固體物質(zhì)時(shí)[56]:

(16)

式中,Sif為孔隙空間填充物的柔度,如果孔隙填充物剪切模量為0,則Sif退化為流體的壓縮系數(shù),(16)式退化為Brown&Korringa方程;Sφ為干燥多孔骨架中孔隙空間部分的柔度張量,對于各向同性巖石骨架,Sφ=Sgr。方程(16)可用于計(jì)算孔隙充填物的剪切模量不為零(如稠油)時(shí)巖石的有效彈性模量。當(dāng)巖石的孔隙度非常高,比如超過50%時(shí),干燥巖石骨架的柔度為0,那么(16)式變?yōu)?

(17)

也就是Reuss模型的更一般形式。

1.4.4斑塊飽和模型

斑塊飽和是指受巖石孔隙結(jié)構(gòu)和流體飽和度的影響,部分飽和或多相飽和孔隙介質(zhì)所呈現(xiàn)的孔隙流體在空間上的一種分布形式[58]。當(dāng)彈性波通過含流體巖石時(shí),孔隙內(nèi)流體壓力增加以均衡波動(dòng)造成的壓縮作用，對于單一流體完全飽和的巖石,此時(shí)彈性模量可用Gassmann方程進(jìn)行描述,而對于部分飽和或多相流體飽和巖石,由于各流體組分的彈性性質(zhì)有所差異,所產(chǎn)生的孔隙壓力不盡相同。規(guī)模小于臨界弛豫規(guī)模的每一斑塊將達(dá)到流體相的平衡;而規(guī)模大于臨界弛豫規(guī)模的相鄰區(qū)塊彼此將不會(huì)平衡,具有近似于Ruess平均(流體等應(yīng)力混合)的狀態(tài)。每一區(qū)塊巖石的體積模量都不一樣,但是剪切模量相同,即斑塊飽和狀態(tài)。這種巖石的有效體積模量可以表示為[59]:

(18)

式中:〈·〉表示對各成分按體積含量求加權(quán)平均。每一區(qū)塊都具有不同的體積模量,可分別用Gassmann公式計(jì)算得到,剪切模量將保持不變。該理論可用于計(jì)算斑塊飽和巖石的彈性模量,而且有效體積模量與其組成成分的體積含量有關(guān),與該成分的幾何形態(tài)等因素?zé)o關(guān)。

1.5Xu-White模型

HAN等通過實(shí)驗(yàn)證實(shí),含水砂巖的縱、橫波速度受孔隙度和粘土含量的影響很大,且高孔隙度和高泥質(zhì)含量的巖石趨向于具有較高的縱橫波速度比[60]。據(jù)此,XU和WHITE假設(shè)砂泥巖的主要礦物組分為石英和粘土,將巖石孔隙分為泥質(zhì)孔隙和砂巖孔隙,按石英、粘土礦物組分的體積含量對總孔隙度進(jìn)行加權(quán)得到兩種孔隙的孔隙度,引入縱橫比刻畫孔隙形狀,綜合利用Wyllie方程、DEM模型、KT模型以及Gassmann方程,定量估算泥質(zhì)砂巖的等效模量及縱橫波速度[6](圖1)。

圖1　Xu-White模型地震巖石物理建模流程

Xu-White模型在儲(chǔ)層橫波速度計(jì)算和巖石物理分析中得到了廣泛應(yīng)用,但在某些實(shí)際工區(qū)的應(yīng)用效果不盡人意,主要原因可能有以下兩點(diǎn):

1) 模型本身有一定的假設(shè)條件,得到的是實(shí)際儲(chǔ)層的等效彈性性質(zhì)。

2) 不同地區(qū)及同一地區(qū)不同深度的儲(chǔ)層物性性質(zhì)具有多樣性,導(dǎo)致輸入?yún)?shù)變化大,且難以準(zhǔn)確獲取。如Xu-White模型輸入的砂泥巖孔隙縱橫比是固定的經(jīng)驗(yàn)值,而實(shí)際地層中孔隙縱橫比與孔隙度和泥質(zhì)含量等參數(shù)有關(guān)[61]。與礦物組分有關(guān)的石英和粘土模量參數(shù)取用經(jīng)驗(yàn)值,而這些參數(shù)是前人根據(jù)不同的資料統(tǒng)計(jì)分析得到的,在不同的地區(qū)或采用不同的分析方法均可能有所不同[62-63]。如KATAHARA認(rèn)為粘土的體積和剪切模量分別為50,20GPa[64];BERGE等認(rèn)為粘土的體積模量為10～12GPa[65];VANORIO等認(rèn)為粘土體積和剪切模量分別為6～12,4～6GPa[66]。

2非均質(zhì)儲(chǔ)層地震巖石物理建模

非均質(zhì)儲(chǔ)層的礦物組分和微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征復(fù)雜,巖石物理模型建立起巖石微觀物理性質(zhì)和宏觀彈性特征之間重要的聯(lián)系。針對非均質(zhì)儲(chǔ)層,包括低孔隙度致密砂巖儲(chǔ)層、孔縫洞共存的碳酸鹽巖儲(chǔ)層、有機(jī)質(zhì)發(fā)育的頁巖儲(chǔ)層以及稠油儲(chǔ)層等,根據(jù)巖石物理建模的理論框架,構(gòu)建相應(yīng)的地震巖石物理模型,建立了非均質(zhì)儲(chǔ)層微觀物性參數(shù)與宏觀彈性參數(shù)之間的定量關(guān)系。

2.1碎屑巖儲(chǔ)層地震巖石物理模型

針對碎屑巖儲(chǔ)層,PRIDE提出固結(jié)系數(shù)模型,利用縱波速度和孔隙度等計(jì)算橫波速度[67]。LEE對Pride固結(jié)系數(shù)模型進(jìn)行改進(jìn),通過使計(jì)算的縱波速度與實(shí)測值誤差最小來反演固結(jié)系數(shù),并用于橫波速度計(jì)算[68],但是這類模型沒有考慮巖石微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征對宏觀彈性性質(zhì)的影響。近年來,Xu-White模型的實(shí)際應(yīng)用日趨成熟,并出現(xiàn)了多種簡化或者改進(jìn)模型,但輸入?yún)?shù)的確定是難點(diǎn)也是影響計(jì)算精度的重要因素。為此,郭棟等提出使用測井聲波速度和密度約束反演的方法[69];邵才瑞等提出了利用疊前地震波形反演等對礦物組分模量、孔隙度等輸入?yún)?shù)進(jìn)行修正的方法[70],得到了較為可靠的橫波速度,在地震奇異性屬性提取和彈性阻抗反演中得到了成功應(yīng)用[71-72]。熊曉軍等利用Gassmann方程及Russell流體因子分別求取流體項(xiàng),通過尋找兩個(gè)流體項(xiàng)差值的最小值計(jì)算巖石基質(zhì)的等效彈性參數(shù)以及巖石骨架的泊松比,提高了計(jì)算精度[73]。

2.1.1測井資料重構(gòu)反演彈性模量

Xu-White模型物理意義明確,但其巖石基質(zhì)模量、密度等輸入?yún)?shù)通常不易直接獲取,而且不同地區(qū)參數(shù)各異,相同地區(qū)的輸入?yún)?shù)隨深度變化也會(huì)發(fā)生改變,單一應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)參數(shù)必然會(huì)引起較大的計(jì)算誤差。為此,將實(shí)測聲波測井資料作為約束條件,利用Xu-White模型及經(jīng)驗(yàn)公式構(gòu)建輸入和輸出參數(shù)之間的關(guān)系式,建立反演目標(biāo)函數(shù):

(19)

圖2　測井曲線約束反演橫波速度的流程

常用的反演算法包括模擬退火算法[74]、信息合取算法[75]等,反演約束條件多采用實(shí)測縱波速度曲線,反演修正的輸入?yún)?shù)多為孔隙度。近年來出現(xiàn)了針對泥質(zhì)含量和孔隙縱橫比的修正方法[76],在實(shí)際應(yīng)用中取得了不錯(cuò)的效果(圖3)。由于Xu-White模型的輸入?yún)?shù)較多,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況針對影響較大的參數(shù)進(jìn)行分析和確定,并充分利用已有的地質(zhì)、測井、鉆井和地震資料,最大限度地提高輸入?yún)?shù)的可靠程度,提高計(jì)算結(jié)果的精度。印興耀等以巖石孔隙參數(shù)為基礎(chǔ),建立測井?dāng)?shù)據(jù)與巖石彈性參數(shù)之間的巖石物理關(guān)系,在不使用速度測井信息作為約束的情況下能得到可信度較高的速度預(yù)測結(jié)果[77],為無實(shí)測縱波速度地區(qū)的橫波速度預(yù)測提供了較好的思路。葉端南等基于微分等效介質(zhì)理論構(gòu)建了砂泥巖儲(chǔ)層巖石物理模型,用于繪制彈性參數(shù)交會(huì)模板,可以合理界定出儲(chǔ)層的砂、泥巖范圍,為儲(chǔ)層巖性的精細(xì)識(shí)別提供了新的途徑[78]。

圖3　反演修正孔隙度后計(jì)算的縱、橫波速度

2.1.2疊前地震反演修正橫波速度

地震數(shù)據(jù)能全面地反映地下介質(zhì)的彈性性質(zhì),且與巖石性質(zhì)和流體直接相關(guān),因而從地震數(shù)據(jù)中獲取彈性參數(shù)對于巖性油氣藏勘探是非常必要的。將由測井曲線計(jì)算出的縱、橫波速度和密度作為先驗(yàn)信息,利用正演方法計(jì)算疊前合成地震道集數(shù)據(jù),將其與實(shí)際觀測的CMP道集進(jìn)行比較,根據(jù)二者的匹配程度得到能最佳描述本地區(qū)地質(zhì)情況的模型,最終得到更有利于地層巖性精確預(yù)測的橫波速度。對地下進(jìn)行精確模擬需要計(jì)算成百上千層,利用需要求取目標(biāo)函數(shù)導(dǎo)數(shù)信息的局部線性化反演方法非常困難,而且尋優(yōu)效果受初始地層模型影響極大。

張繁昌等[79]利用遺傳算法進(jìn)行疊前地震波形反演,修正橫波速度,并采用并行計(jì)算方法大大加快了計(jì)算速度。圖4為疊前波形反演結(jié)果,原始疊前道集和合成記錄兩者主要反射同相軸對應(yīng)較好,在一定程度上提高了橫波速度的準(zhǔn)確性。該方法在參數(shù)反演時(shí)加入了地震信息,實(shí)現(xiàn)了測井信息和地震信息的結(jié)合,使得反演得到的井?dāng)?shù)據(jù)的合成道集與實(shí)際道集之間在同相軸的位置、極性和幅度的變化方面更加一致,從而使得到的井?dāng)?shù)據(jù)更加可信。

2.2碳酸鹽巖儲(chǔ)層地震巖石物理模型

碳酸鹽巖礦物組成復(fù)雜,包括方解石和白云石,經(jīng)?；旌仙倭康氖?、粘土、無水石膏(硬石膏)或其它非碳酸鹽自生礦物和陸源碎屑礦物。碳酸鹽巖儲(chǔ)層的孔隙系統(tǒng)比碎屑巖儲(chǔ)層復(fù)雜得多,可能發(fā)育鑄?？紫?、溶洞、粒間孔隙和粒內(nèi)孔隙等多種類型的孔隙。許多學(xué)者針對已有模型在碳酸鹽巖中的適用性研究指出,對于孔隙度較高和較低的地層,Gassmann方程分別過高和過低地估計(jì)了縱橫波速度,但計(jì)算的縱橫波速度比和實(shí)驗(yàn)室測量值接近[80],斑塊飽和模型能預(yù)測更大的速度變化[81]。有些地區(qū)的碳酸鹽巖儲(chǔ)層可能表現(xiàn)出各向異性特征,Xu-White模型已被拓展應(yīng)用到碳酸鹽巖,成功應(yīng)用于裂縫方位各向異性的預(yù)測[82]。基于巖石物理模型的量版技術(shù)在含氣儲(chǔ)層的定量預(yù)測中也得到了成功應(yīng)用[83-84]。

圖4　疊前波形反演結(jié)果a 計(jì)算的橫波速度(虛線為巖石物理計(jì)算結(jié)果，實(shí)線為疊前波形反演修正后的結(jié)果); b 原始疊前道集; c 疊前波形反演后的疊前道集

碳酸鹽巖儲(chǔ)層巖石物理建模的主要難點(diǎn)在于巖石微觀孔隙結(jié)構(gòu)的定量表征?？紫抖群涂紫段⒂^結(jié)構(gòu)對巖石彈性性質(zhì)有很大的影響[85-86],尤其是低縱橫比孔隙,當(dāng)孔隙度一定時(shí),孔隙類型不同能夠引起縱波速度高達(dá)40%的變化量[87]。國內(nèi)外學(xué)者針對碳酸鹽巖孔隙提出了基于巖石組構(gòu)和巖石物理的分類[88]以及孔洞縫分類[89]等多種方案,根據(jù)實(shí)際的微觀孔隙特征,提出了雙孔隙模型[90-91]、孔縫洞三孔隙模型[92-93]、各向異性模型[94-95]等不同的巖石物理模型,結(jié)合方位各向異性彈性阻抗反演等方法,實(shí)現(xiàn)了含裂縫碳酸鹽巖儲(chǔ)層彈性參數(shù)和巖石物理參數(shù)的預(yù)測[96]。

巖石物理模型中對微觀孔隙結(jié)構(gòu)(各類孔隙的孔隙度和孔隙形狀)進(jìn)行合理的描述非常關(guān)鍵。目前常用的方法是根據(jù)已知測井資料等數(shù)據(jù)對孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行反演估算,再利用地震巖石物理建模方法計(jì)算儲(chǔ)層的彈性參數(shù)。常用的反演方法有測井曲線加權(quán)聯(lián)合反演、模擬退火算法反演[97]以及遺傳算法反演[98]等。圖5至圖7是對某碳酸鹽巖工區(qū)進(jìn)行孔隙微觀結(jié)構(gòu)反演及橫波速度計(jì)算的結(jié)果。該區(qū)碳酸鹽巖礦物主要是方解石和白云石,含有少量的泥質(zhì)，儲(chǔ)層內(nèi)的孔隙流體主要是水和天然氣。估算的橫波速度與實(shí)測值的相關(guān)系數(shù)為0.94,平均相對誤差為1.9%,平均絕對誤差為59.9m/s,方差為77.1m/s,證明了方法的有效性。結(jié)合測井解釋信息,可以進(jìn)一步進(jìn)行巖性或者流體巖石物理分析,為地震反演或者解釋提供幫助和指導(dǎo)。

圖5　反演求取各類孔隙的孔隙縱橫比

碳酸鹽巖儲(chǔ)層的非均質(zhì)性很強(qiáng),需要明確各種理論模型的適用性,建立適用于復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)層的巖石物理模型。對碳酸鹽巖孔隙微結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的描述是計(jì)算彈性模量和橫波速度的關(guān)鍵。在缺少巖心數(shù)據(jù)或者實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的情況下,充分利用工區(qū)已有的測井、地震資料,根據(jù)孔隙形狀和連通性對碳酸鹽巖孔隙進(jìn)行劃分,得到的孔隙微結(jié)構(gòu)是實(shí)際巖石孔隙系統(tǒng)的等效近似,可以在一定程度上反映巖石中不同形狀孔隙的構(gòu)成情況。實(shí)際地層中的碳酸鹽巖由于裂隙的定向排列可能表現(xiàn)出各向異性特征,相關(guān)的各向異性理論、方法及應(yīng)用有待開展進(jìn)一步研究。

圖6　反演求取各類孔隙的孔隙度

2.3致密砂巖儲(chǔ)層地震巖石物理模型

致密砂巖儲(chǔ)層通常具有低孔低滲以及孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特性,速度-孔隙度關(guān)系比較復(fù)雜。當(dāng)巖石孔隙度小于10%時(shí),孔隙結(jié)構(gòu)是巖石彈性模量的主要影響因素,孔隙度的影響次之[99]。少量裂隙的存在會(huì)明顯減弱巖石的彈性模量并降低地震波傳播速度,同時(shí),裂隙的存在導(dǎo)致流體的作用不明顯,利用地震和測井資料進(jìn)行流體預(yù)測的難度非常大[100]。致密儲(chǔ)層的低滲透率特征意味著孔隙流體不能無摩擦地自由流動(dòng),不滿足Gassmann理論的假設(shè)條件,而且Gassmann理論中沒有考慮到孔隙類型,因此在致密砂巖儲(chǔ)層中的適用性受到很大的挑戰(zhàn)。針對致密砂巖儲(chǔ)層進(jìn)行巖石物理建模的難點(diǎn)主要在于對巖石微觀孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù),尤其是低縱橫比孔隙結(jié)構(gòu)的表征。

SMITH等使用KT模型計(jì)算低縱橫比孔隙對巖石彈性性質(zhì)的影響[99]。RUIZ等提出的軟孔隙模型(Soft-Porosity Model)考慮了裂隙的影響,可用于致密儲(chǔ)層的流體替換,是目前常用的致密砂巖地震巖石物理模型[100-101]。印興耀等考慮孔隙和裂隙并存的情況,使用Biot相洽理論計(jì)算致密砂巖儲(chǔ)層的彈性參數(shù),并使用巖石骨架泊松比構(gòu)建流體因子,能較好地區(qū)分出含氣儲(chǔ)層[102]。圖8是使用實(shí)際聲波測井資料作為約束條件反演求取裂隙孔隙度,并在Biot相洽理論框架下計(jì)算得到的致密砂巖彈性參數(shù)交會(huì)圖,能較好地區(qū)分出高產(chǎn)氣層與非氣層。基于Biot相洽理論的巖石物理模型無需對除裂隙以外的孔隙進(jìn)行描述,計(jì)算中得到的巖石骨架泊松比參數(shù)可用于Russell流體因子的構(gòu)建,提高了儲(chǔ)層流體參數(shù)分析的可靠性。李龍考慮了低孔低滲巖石的頻率特征以及孔隙與裂縫之間的流體流動(dòng),結(jié)合Chapman孔隙-裂縫衰減模型和SCA模型構(gòu)建了高頻地震巖石物理模型[103],將縱波速度曲線作為約束條件,利用模擬退火算法反演巖石的軟孔隙與硬孔隙成分,根據(jù)圖9所示的橫波速度計(jì)算流程,得到的橫波速度如圖10所示。由圖10可見估算的橫波速度與實(shí)測速度吻合程度較高,說明所建立的高頻巖石物理模型對于致密儲(chǔ)層巖石具有較好的適用性。

圖7　縱(a)、橫(b)波速度和泊松比(c)計(jì)算結(jié)果與實(shí)測值交會(huì)分析

圖8　基于Biot相洽理論巖石物理模型計(jì)算的某井流體敏感參數(shù)交會(huì)分析a λρ和μρ交會(huì)分析; b Russell流體因子和λρ交會(huì)分析

致密砂巖儲(chǔ)層中微裂隙的存在為油氣的運(yùn)移提供了通道,同時(shí)也為地震流體識(shí)別帶來挑戰(zhàn),如何更好地模擬微裂隙及其中的流體對致密砂巖儲(chǔ)層彈性性質(zhì)的影響仍是目前研究的重點(diǎn)。

2.4頁巖儲(chǔ)層地震巖石物理模型

頁巖儲(chǔ)層由細(xì)粒物質(zhì)組成,巖石成分復(fù)雜,包括粘土、石英、方解石、白云石或硫鐵礦等無機(jī)礦物和干酪根等有機(jī)質(zhì),并且存在大量吸附氣;儲(chǔ)層孔隙空間多樣,孔隙度和滲透率較低,裂縫或裂隙是影響產(chǎn)能的重要因素[104]。頁巖氣儲(chǔ)層中的有機(jī)質(zhì)是產(chǎn)氣能力的指示,有機(jī)質(zhì)的存在使得頁巖縱橫波速度、密度、縱橫波速度比降低[105],各向異性增強(qiáng)[106-107]。有機(jī)碳總含量和礦物成分在很大程度上影響巖石的強(qiáng)度和脆性,導(dǎo)致楊氏模量和泊松比隨巖石物理參數(shù)(包括有機(jī)碳含量)的變化很大。

頁巖儲(chǔ)層的巖石物理建模主要是針對有機(jī)質(zhì)以及巖石各向異性的研究。HORNBY等聯(lián)合使用SCA和DEM模型模擬各向異性頁巖的彈性性質(zhì)[108]。BAYUK等將干酪根作為模型,將孔隙或裂隙等加入到干酪根-粘土基質(zhì)中,利用測井?dāng)?shù)據(jù)反演重構(gòu)巖石微結(jié)構(gòu)參數(shù),然后計(jì)算低頻條件下巖石的速度[109]。COOPE等提出了泥、有機(jī)質(zhì)和流體共存的巖石物理模型,根據(jù)核磁共振和隨鉆測井資料來實(shí)時(shí)評估頁巖氣儲(chǔ)層中的有機(jī)碳[110]。SUN等提出各向異性雙孔隙模型(ADP模型),使用SCA,DEM和各向異性Gassmann方程計(jì)算頁巖儲(chǔ)層的彈性參數(shù),成功計(jì)算了實(shí)際儲(chǔ)層的速度[111]。VERNIK等提出頁巖的各向異性巖石物理模型,并將其應(yīng)用到脆性指數(shù)計(jì)算和AI-SI反演[105,112]。CARCIONE等使用Backus和Krief/Gassmann模型對油飽和巖石進(jìn)行模擬,發(fā)現(xiàn)巖石速度與總有機(jī)碳(TOC)含量有很大的相關(guān)性[113]。ZHU等認(rèn)為有機(jī)質(zhì)對于頁巖巖石地震特性和電學(xué)性質(zhì)有較大影響,采用Gassmann方程和各向異性Brown & Korringa公式分別進(jìn)行流體替換和固體替換,從而計(jì)算出頁巖儲(chǔ)層彈性參數(shù)[114]。董寧等引入Berryman三維孔隙形態(tài)及Brown-Korringa固體替代技術(shù)得到適用于頁巖的巖石物理模型[115]。胡起等通過融合各向異性DEM理論和Brown-Korringa各向異性流體替換模型,建立了有機(jī)頁巖各向異性巖石物理模型,提出了根據(jù)縱波速度反演巖石等效孔隙縱橫比,進(jìn)行頁巖氣儲(chǔ)層橫波速度預(yù)測的方法[116]。李龍認(rèn)為[103],在滲透率極低的致密儲(chǔ)層,速度衰減的特征頻率小于聲波測井的頻率,在聲波測井的頻率范圍內(nèi)速度的衰減和頻散不明顯,可以使用高頻的巖石物理模型。他將孔隙歸納為隨機(jī)分布于巖石中的剛性孔隙和定向排列的泥巖裂縫,考慮有機(jī)質(zhì)的存在以及巖石的各向異性特征,采用各向異性自洽模型計(jì)算頁巖孔隙流體對彈性特征的影響,并利用實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)與實(shí)際工區(qū)測井?dāng)?shù)據(jù)驗(yàn)證了頁巖儲(chǔ)層地震巖石物理模型的適用性(圖11,圖12)。張廣智等提出了適用于頁巖儲(chǔ)層的巖石物理等效模型建立流程,并以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)了最小水平地應(yīng)力的有效預(yù)測[117]。

圖9　基于高頻巖石物理模型的橫波速度計(jì)算流程

圖10　高頻巖石物理模型縱、橫波速度計(jì)算結(jié)果

實(shí)驗(yàn)證明,頁巖中可能存在大量的納米級(jí)孔隙[118],而目前的巖石物理模型重點(diǎn)考慮了孔隙的形狀,忽略了孔隙的大小。在上述頁巖巖石物理模型中,有機(jī)質(zhì)或者作為固體基質(zhì)的一部分,或者作為孔隙填充物的一部分,或者同時(shí)作為上述兩種組分。具體采用何種模型取決于實(shí)際頁巖儲(chǔ)層的物理性質(zhì),因此在進(jìn)行巖石物理建模前需要根據(jù)地質(zhì)、鉆井、錄井資料等對有機(jī)質(zhì)的賦存狀態(tài)、與礦物組分之間的接觸關(guān)系、定向排列等特征進(jìn)行分析和刻畫,以提高巖石物理模型的可靠性。

圖11　頁巖儲(chǔ)層橫波速度計(jì)算流程

圖12　某井資料橫波計(jì)算結(jié)果

2.5特殊孔隙充填物巖石地震巖石物理模型

在巖石孔隙中,稠油、有機(jī)質(zhì)等剪切模量不為零的充填物的存在使得巖石性質(zhì)與油氣水飽和巖石的性質(zhì)大不相同,給地震資料的反演解釋帶來了挑戰(zhàn)。石油的粘滯性不符合Gassmann理論的各向同性假設(shè)等限制條件,目前考慮孔隙充填物剪切性質(zhì)的巖石物理模型研究仍處于起步階段,BATZLE等與BEHURA等考慮巖石中流體的性質(zhì)(包括流體的粘滯性)指出,Maxwell模型的頻率相關(guān)性比實(shí)際實(shí)驗(yàn)室觀測數(shù)據(jù)強(qiáng)[119-120]。HAN等研究了稠油飽和砂巖中速度的不同影響因素,指出在60℃以下稠油會(huì)發(fā)生頻散,Gassmann方程不再適用[121-123]。

GURVICH等綜合了Cole和Cole-Maxwell模型的弛豫譜,改進(jìn)了計(jì)算粘滯性流體的橫波速度頻散關(guān)系(簡稱CCM模型),使用相干勢近似(CPA)進(jìn)行重油巖石的流體替換[124]。DAS等根據(jù)自洽和DEM模型計(jì)算粘滯性流體飽和巖石的模量,但該方法對未固結(jié)砂巖不適用[125-126]。MAKARYNSKA等提出基于有效介質(zhì)理論通過巖石成分和微觀結(jié)構(gòu)來估計(jì)彈性模量的方法,在足夠低頻時(shí),該方法可用于多個(gè)粘彈性組分混合的情況[127]。吳志華建立了CXW模型(CPA模型與Xu-White模型相結(jié)合的模型)和XWGG模型(Xu-White模型與廣義Gassmann模型相結(jié)合的模型),并將其成功應(yīng)用于含稠油的碎屑巖和碳酸鹽巖儲(chǔ)層橫波速度計(jì)算(圖13至圖16)[128]。目前這類模型大多針對充填物的剪切特征進(jìn)行描述和計(jì)算,沒有考慮充填物與巖石礦物組分或者流體之間的相互作用,更為適用的巖石物理模型還有待進(jìn)一步研究。

圖13　基于CXW模型的彈性參數(shù)計(jì)算流程

圖14　基于XWGG模型的彈性參數(shù)計(jì)算流程

圖15　CXW模型縱、橫波速度估算結(jié)果

圖16　XWGG模型縱、橫速度估算結(jié)果

3認(rèn)識(shí)和展望

考慮儲(chǔ)層巖石的礦物組成、孔隙微觀結(jié)構(gòu)特征,基于雙相介質(zhì)假設(shè)和等效介質(zhì)假設(shè),采用地震巖石物理建模方法可有效地計(jì)算儲(chǔ)層的彈性參數(shù)。但是任何一種巖石物理模型都建立在一定的假設(shè)條件之上,有特定的適用范圍,若要更準(zhǔn)確地建立巖石物理模型,就要綜合利用地震、測井、地質(zhì)等信息對輸入?yún)?shù)進(jìn)行標(biāo)定,并使用多種資料作為約束條件減少反演多解性,提高儲(chǔ)層彈性參數(shù)計(jì)算精度。目前巖石物理模型多是基于低頻假設(shè)和長波長假設(shè)建立的,因此各類資料間的頻率和尺度問題還有待進(jìn)一步研究。

雖然地震勘探目標(biāo)的復(fù)雜性和多樣性對地震巖石物理建模提出了挑戰(zhàn),但實(shí)驗(yàn)室測量技術(shù)的不斷進(jìn)步使得儲(chǔ)層微觀特征的描述越來越精細(xì),計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的進(jìn)步也促使數(shù)字巖心等技術(shù)得到很好發(fā)展,這些都為儲(chǔ)層地震巖石物理建模提供了很好的依據(jù)和有力的支持。未來針對不同儲(chǔ)層的地震巖石物理模型將能更加準(zhǔn)確地描述儲(chǔ)層微觀特征與宏觀彈性特征的定量關(guān)系,為儲(chǔ)層定量解釋、流體識(shí)別等提供可靠的依據(jù)。

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(編輯：戴春秋)

Research status and progress of the seismic rock-physics modeling methods

YIN Xingyao1,2,LIU Xinxin3,4

(1.SchoolofGeosciences,ChinaUniversityofPetroleum,Qingdao266580,China; 2.LaboratoryforMarineMineralResources,QingdaoNationalLaboratoryforMarineScienceandTechnology,Qingdao266071,China；3.TheKeyLaboratoryofMarineHydrocarbonResourcesandEnvironmentalGeology,MinistryofLandandResources,Qingdao266071,China; 4.QingdaoInstituteofMarineGeology,Qingdao266071,China)

Abstract:Rock-physics modeling is one of the most important parts in seismic rock physics research.Based on the two-phase media theory and the effective media theory,the theoretical framework of rock-physics modeling consists of four parts:rock matrix,rock frame,pore-filling material and the saturated rock.We discuss the assumed conditions and applicability of each fundamental rock physical model.Considering the lithology,microscopic pore structure and properties of pore-filling material of different reservoir types,including clastic,carbonate,tight sand,shale and heavy oil saturated reservoirs,we investigate the current situation and difficulties in rock-physics modeling,mainly discuss the more suitable modeling methods.Fully considering the rock microscopic characteristics and effectively use various types of data,seismic rock-physics models can be used to calculate the quantitative relationship between reservoir microscopic physical parameters and macroscopic elastic parameters,provide reliable foundations for reservoir quantitative interpretation and fluid identification.

Keywords:rock-physics model,effective media theory,pore structure,heterogeneous reservoir,elastic parameter,Xu-White model

收稿日期：2015-12-30;改回日期：2016-02-26。

作者簡介：印興耀(1962—),男,教授,博士生導(dǎo)師,現(xiàn)從事地球物理方法教學(xué)與研究工作。

基金項(xiàng)目：國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)課題(2013CB228604)、國家自然科學(xué)基金-石油化工基金聯(lián)合重點(diǎn)項(xiàng)目(U1562215)共同資助。

中圖分類號(hào)：P631

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-1441(2016)03-0309-17

DOI:10.3969/j.issn.1000-1441.2016.03.001

This research is financially supported by the National Key Basic Research and Development Program of China (973 Program) (Grant No.2013CB228604) and the National Natural Science Foundation of China (Grant No.U1562215).