新巖石物理參數研究

趙德楊 ZHAO De-yang；范欽豪 FAN Qin-hao

（成都理工大學，成都610059）

0 引言

在儲層預測方面，流體含量和巖性的區別是很重要的。對于非常規的儲層，例如頁巖氣，而它的儲層區是脆性的。脆性區域壓裂就越好，頁巖氣儲層的開發必須要有壓裂的存在。在描述不同巖石物理的參數中，楊氏模量E是衡量巖石的脆性的。這個物理常量通常是來自測井數據，但這種測量是局限在一個很小的區域。對于研究在一個區域巖性脆性的橫向變化時，應用3維地震數據是最好的。用地震數據來計算楊氏模量需要有效的密度（ρ），然而計算密度需要的大偏移距的地震資料通常是很難得到的。在這項研究中，我們提出了一個新的屬性（Eρ）。所以在表征脆度時，楊氏模量值大，密度值也大，兩者乘積結果值會更放大差異，更能突出巖石的脆度。

在沒有密度數據的情況下，去刻畫有儲層的特征，巖性和流體含量的關系時，一般用Ip和Is量，因為Ip對流體很敏感。

1997年Goodway et al提出巖石物理參數例如拉梅常量（λ、μ）可以從Ip和Is去測定，并證明了λ（對空隙流體較為敏感）和μ（對巖石基質的硬度較為敏感）是很難從地震數據中隔離出來的，而λρ、μρ能很容易從Ip和Is中得到。

此外，通過λρ-μρ的交會圖更好的展示了巖性和流體的區別。2003年Russell et al提出了更廣義的流體量（ρf）代替 λρ 屬性。

同樣地在2011年Katahara用測井數據研究了κρ屬性的應用，并促進了流體的檢測。2011年Dabagh et al比較了κρ和λρ，發現κρ對于流體檢測是更好的屬性。

1 Eρ屬性的原理

楊氏模量E是用來衡量巖石剛度的，楊氏模量與體積模量之間的關系式可表示為：

E=3κ（1-2σ）

將上式代入E，可得到：

如果上式兩邊都乘一個密度ρ，同時我們知道Ip=Vpρ，而 Is=Vsρ，因此

如果通過反演獲得了橫波阻抗Is和縱波阻抗Ip，就可以直接計算Eρ。

整個表達式即為：Eρ=μρ*α

當α為正值時，Eρ與μρ為比例關系。考慮兩種特殊情況：

1）鹽水砂巖，此時縱橫波速度比為2，即Vp=2Vs，代入上式可以計算得出：

2）含氣砂巖，此時縱橫波速度比為1.5，即Vp=1.5Vs，代入上式可以得到：

2 Eρ屬性在XY區頁巖氣的應用（疊前AVO反演）

該區主要包含了褐色、灰色和黑色的頁巖。這些頁巖從硅酸富集的角巖和白云巖到碳酸鹽巖變化。三疊系M組是從細粒的粉砂巖緩慢變化到細粒砂巖，并伴隨著有限的頁巖含量。有一套白云巖重疊在粉砂巖和砂巖上。

侏羅系N組——三疊系M組分界面是不整合面，在這個工區中分開了侏羅紀和二疊紀。鑒于這個儲層區復雜的地質情況，首先通過基于3D的包含P波阻抗和S波阻抗疊前AVO反演，繼而用μρ變化到Eρ。我們注意到Eρ屬性比μρ屬性在細節上有更高的值；有砂巖時Eρ是更低的值，而在含白云巖的粉砂巖中Eρ表現為更高的值。因此這個新的Eρ屬性不僅是一個好的巖性表征量，還是一個強化了的巖性變化的表征量。

在圖1中，分別展示了μρ和Eρ體的垂直反演剖面。顯然我們注意到Eρ屬性比up屬性體現了更多的細節，分辨率更高。這個圖中上面的部分展現了更低的振幅值，和砂巖的存在保持一致；而更高的值出現在下面部分，驗證了在這個區域含白云巖的粉砂巖。

在圖2中分別展示了三疊系M組中的μρ時間切片和Eρ時間切片；這些箭頭指出了一些很表征巖性的地方，而μρ時間切片中沒有體現。所以Eρ屬性在表征巖性時強于μρ屬性。

從圖3的交匯圖也可以看出Eρ屬性的更優些。κρ-Eρ圖中層位信息對應的點簇比κρ-μρ分開得更多。

圖4是圖3中方形區域的投影。可以看出左邊κρ-μρ交會圖的投影圖和右邊κρ-Eρ交會圖的投影圖都能分辨出三疊系M組，但κρ-Eρ分辨率是相對高些的。

3 總結

①巖石的硬度是一個很重要的特性，尤其是對頁巖氣油井增產的裂隙型儲層。更硬的頁巖比軟的要更開裂些，這就增加了這些區域的滲透率。因此楊氏模量可以刻畫頁巖中堅硬袋型的巖石。但很多時候由于密度資料的原因，利用從地震資料得到的Eρ屬性表征巖石的脆性。

②強調在巖性脆度方面的檢測，而κρ注重流體的檢測。Eρ參數對于流體反映不如對巖性反映敏感。在表征脆度時，楊氏模量值大，密度值也大，兩者乘積結果值會更放大差異，更能突出巖石的脆度。

[1]Dabagh,H.,Hazim and Alkhafaf,S.,2011,Comparison of kρ and λρ in clastic rocks:A test on two wells with different reservoir-quality stacked sands from West Africa,The Leading Edge,30,986-994.

[2]Goodway,B.,Chen,T.and Downton,J.,1997,Improved AVO fluid detection and lithology discrimination using Lamé petrophysical parameters,67th Ann.Internat.Mtg:SEG,183-186.

[3]Katahara,W.K.,2001,Lame's parameter as a pore-fluid indicator:A rock-physics perspective,SEG Expanded Abstracts 20,326-328.

[4]Russell,B.H.,K.Hedlin,F.Hilterman and L.R.Lines,2003,Fluid-property discrimination with AVO:A Biot-Gassmann perspective,Geophysics,68,29-39.