新岩石物理参数研究

赵德杨 ZHAO De-yang；范钦豪 FAN Qin-hao

（成都理工大学，成都610059）

0 引言

在储层预测方面，流体含量和岩性的区别是很重要的。对于非常规的储层，例如页岩气，而它的储层区是脆性的。脆性区域压裂就越好，页岩气储层的开发必须要有压裂的存在。在描述不同岩石物理的参数中，杨氏模量E是衡量岩石的脆性的。这个物理常量通常是来自测井数据，但这种测量是局限在一个很小的区域。对于研究在一个区域岩性脆性的横向变化时，应用3维地震数据是最好的。用地震数据来计算杨氏模量需要有效的密度（ρ），然而计算密度需要的大偏移距的地震资料通常是很难得到的。在这项研究中，我们提出了一个新的属性（Eρ）。所以在表征脆度时，杨氏模量值大，密度值也大，两者乘积结果值会更放大差异，更能突出岩石的脆度。

在没有密度数据的情况下，去刻画有储层的特征，岩性和流体含量的关系时，一般用Ip和Is量，因为Ip对流体很敏感。

1997年Goodway et al提出岩石物理参数例如拉梅常量（λ、μ）可以从Ip和Is去测定，并证明了λ（对空隙流体较为敏感）和μ（对岩石基质的硬度较为敏感）是很难从地震数据中隔离出来的，而λρ、μρ能很容易从Ip和Is中得到。

此外，通过λρ-μρ的交会图更好的展示了岩性和流体的区别。2003年Russell et al提出了更广义的流体量（ρf）代替 λρ 属性。

同样地在2011年Katahara用测井数据研究了κρ属性的应用，并促进了流体的检测。2011年Dabagh et al比较了κρ和λρ，发现κρ对于流体检测是更好的属性。

1 Eρ属性的原理

杨氏模量E是用来衡量岩石刚度的，杨氏模量与体积模量之间的关系式可表示为：

E=3κ（1-2σ）

将上式代入E，可得到：

如果上式两边都乘一个密度ρ，同时我们知道Ip=Vpρ，而 Is=Vsρ，因此

如果通过反演获得了横波阻抗Is和纵波阻抗Ip，就可以直接计算Eρ。

整个表达式即为：Eρ=μρ*α

当α为正值时，Eρ与μρ为比例关系。考虑两种特殊情况：

1）盐水砂岩，此时纵横波速度比为2，即Vp=2Vs，代入上式可以计算得出：

2）含气砂岩，此时纵横波速度比为1.5，即Vp=1.5Vs，代入上式可以得到：

2 Eρ属性在XY区页岩气的应用（叠前AVO反演）

该区主要包含了褐色、灰色和黑色的页岩。这些页岩从硅酸富集的角岩和白云岩到碳酸盐岩变化。三叠系M组是从细粒的粉砂岩缓慢变化到细粒砂岩，并伴随着有限的页岩含量。有一套白云岩重叠在粉砂岩和砂岩上。

侏罗系N组——三叠系M组分界面是不整合面，在这个工区中分开了侏罗纪和二叠纪。鉴于这个储层区复杂的地质情况，首先通过基于3D的包含P波阻抗和S波阻抗叠前AVO反演，继而用μρ变化到Eρ。我们注意到Eρ属性比μρ属性在细节上有更高的值；有砂岩时Eρ是更低的值，而在含白云岩的粉砂岩中Eρ表现为更高的值。因此这个新的Eρ属性不仅是一个好的岩性表征量，还是一个强化了的岩性变化的表征量。

在图1中，分别展示了μρ和Eρ体的垂直反演剖面。显然我们注意到Eρ属性比up属性体现了更多的细节，分辨率更高。这个图中上面的部分展现了更低的振幅值，和砂岩的存在保持一致；而更高的值出现在下面部分，验证了在这个区域含白云岩的粉砂岩。

在图2中分别展示了三叠系M组中的μρ时间切片和Eρ时间切片；这些箭头指出了一些很表征岩性的地方，而μρ时间切片中没有体现。所以Eρ属性在表征岩性时强于μρ属性。

从图3的交汇图也可以看出Eρ属性的更优些。κρ-Eρ图中层位信息对应的点簇比κρ-μρ分开得更多。

图4是图3中方形区域的投影。可以看出左边κρ-μρ交会图的投影图和右边κρ-Eρ交会图的投影图都能分辨出三叠系M组，但κρ-Eρ分辨率是相对高些的。

3 总结

①岩石的硬度是一个很重要的特性，尤其是对页岩气油井增产的裂隙型储层。更硬的页岩比软的要更开裂些，这就增加了这些区域的渗透率。因此杨氏模量可以刻画页岩中坚硬袋型的岩石。但很多时候由于密度资料的原因，利用从地震资料得到的Eρ属性表征岩石的脆性。

②强调在岩性脆度方面的检测，而κρ注重流体的检测。Eρ参数对于流体反映不如对岩性反映敏感。在表征脆度时，杨氏模量值大，密度值也大，两者乘积结果值会更放大差异，更能突出岩石的脆度。

[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.