Gassmann方程的关键技术研究及其应用

Gassmann equation is the most imporptant petrophysical relationship for seismic wave and be widely used in the expression of fluid effect. The difficulties of Gassmann equation are the setting of equivalent bulk modulus of matrix minerals and bulk modulus of rock matrix. Chooseing carbonate as a representation of the multi-matrix minerals rock with complex pore structure, we firstly will develop a new technique of matrix mineral bulk modulus inversion based on fluid analysis associated with Gassmann-Boit-Geertsma equation and fluid identifaction factor(Russell,2003), which can effectly solve the difficulty of the setting of equivalent bulk modulus of matrix minerals. Then, we will develop another new technique of porosity structure inversion based on improved Xu-White model, which can effectively improve the veracity of bulk modulus of matrix minerals by considering the pore structure. Based the above techniques, we will develop the new methods of fluid substitution for carbonate and S-wave velocity estimation for carbonate, which can provide impormant explanation foundation for carbonate reservoir prediction and fluid identification.

Gassmann方程是地震波中最重要的岩石物理关系式，被广泛应用于说明流体效应，其深层次的难点问题是确定基质矿物的等效体积模量和岩石骨架的体积模量。本项目以碳酸盐岩（基质矿物类型非单一且孔隙结构复杂多变的岩石）为研究对象，首先研制基于流体因子分析的基质矿物等效体积模量反演方法，通过采用Gassmann-Boit-Geertsma方程和Russell(2003)流体识别因子反演基质矿物的等效体积模量，有效地克服基质矿物的等效体积模量难以准确设定的难题；然后，研制基于改进的Xu-White模型的孔隙结构（孔隙扁率及百分比）反演方法，通过综合考虑孔隙结构的影响，有效地提高岩石骨架的体积模量计算的准确性。并以此为基础，研制适用于碳酸盐岩储层的流体替换新方法和适用于碳酸盐岩储层的横波速度预测新方法，为碳酸盐岩储层预测与流体识别提供重要的解释依据。

Gassmann方程是地震勘探领域中最重要的岩石物理关系式，被广泛应用于说明流体效应。本课题针对Gassmann方程的深层次的难点问题——如何确定基质矿物的等效体积模量和岩石骨架的体积模量开展研究，包含4项主要研究内容：（1）基于流体因子分析的基质矿物等效体积模量反演新方法研究，（2）基于改进的Xu-White模型的孔隙结构反演新方法研究，（3）适用于碳酸盐岩储层的流体替换新方法研究，（4）适用于碳酸盐岩储层的横波速度预测新方法研究。. 本课题取得的重要结果及其科学意义如下：（1）研制了基于流体因子分析的岩石基质矿物等效体积模量的反演方法，该方法基于两种不同的流体项计算方法（基于Gassmann方程和Gassmann-Boit- Geertsman方程的方法与基于Russell等人2003年提出的流体识别因子的方法），采用声波时差、孔隙度、密度、含水饱和度等曲线进行反演计算，可以得到每个测井深度采样点的基质矿物的等效体积模量，克服了基质矿物的模量难以准确设定的难题。（2）研制了基于简化Xu-White模型的储层孔隙结构反演新方法，该方法首先将碳酸盐岩模型（Xu,2009）的孔隙结构简化为2类主要孔隙的组合，然后采用简化Xu-White模型计算碳酸盐岩储层的各种孔隙类型的百分比含量和扁率值，为后续研究碳酸盐岩储层或复杂孔隙结构储层的流体替换和横波速度反演提供了重要的方法支持。（3）研制了适用于碳酸盐岩储层的流体替换新方法，该方法采用基于流体因子分析的基质矿物体积模量反演方法和基于碳酸盐岩岩石物理模型的孔隙结构反演方法，较好地解决了碳酸盐岩流体替换中的两个难点问题——岩石基质矿物的体积模量的求取和复杂孔隙结构的影响，有效地实现了碳酸盐岩的流体替换。（4）研制了碳酸盐岩储层的横波速度预测新方法，该方法首先采用两种不同的流体项计算方法从两个不同的角度对相同的流体项进行反演求解，反演出最优的干岩石的泊松比、基质矿物的等效体积模量和等效剪切模量，再采用基于简化的Xu-White模型估算横波速度，能有效地提高碳酸盐岩储层横波速度预测的准确性，为碳酸盐岩储层预测与流体识别提供重要的解释依据，具有重要的实际意义和应用前景。