1、第一篇 地震岩石物理学及在储层预测的应用Seismic Rock physics Theory and the Application in Reservor Discrimination 摘要 储层预测研究主要在于弄清储层构造特征、岩性特征及储层参数，进而减少勘探开发风险。储层参数包括孔隙度、渗透率、流体类型等，而地震资料提供的是地震波旅行时和振幅信息，再通过反演可得到弹性参数。地震岩石物理学则为储层参数和弹性参数之间搭建桥梁。横波速度是重要的地球物理参数在近些年发展起来的叠前地震储层弹性参数反演及流体检测方面起着重要的作用。地震横波速度估计技术是根据地震岩石物理建立的目标岩石模量计算模式，
2、利用计算出的模量重建纵波曲线，与实测曲线建立迭代格式修正岩石模量，实现横波速度等关键参数估计。在方法实现上利用了 Xu-White 模型为初始模型。流体因子是识别储层流体的重要参数，常规流体因子多是基于单相介质理论提出的，而从双相介质岩石物理理论出发可以更好的研究孔隙流体对介质岩石弹性性质的影响，为敏感流体因子的构建提供更好的指导。本文采用了Gassmann 流体因子，并分析了其敏感性。关键词：等效介质模量，孔隙度，横波速度估算，Xu-White 模型，Gassmann 流体因子。Seismic Rock physics Theory and the Application in Reserv
3、or Discrimination AbstractThe study of reservoir prediction is mainly to investigate the characteristics of reservoir structure,lithologic features and reservoir parameters,aim to reduce the risk of exploration. Reservoir parameters include porosity,permeability,fluid type,etc,But seismic data only
4、reflects on seismic traveltime,amplitude information,and elastic parameters which can be obtained throuth seismic inversion.Seismic rock physics builds bridges for reservoir parameters elastic.S-wave velocity, an important geophysical parameter,plays an important role in pre-stack seismic reservoir
5、elastic parameter inversion and fluid detection witch developed in recent years. The seismic shear wave velocity estimation technique is based on the rock mass calculation model established by the seismic rock physics, reconstructs the longitudinal wave curve with the calculated modulus, establishes
6、 the iterative pattern with the measured curve to correct the rock modulus, and obtain the key parameters such as the shear wave velocity.The Xu-White model was used as the initial model in the method implementation. Fluid factor is an important parameter to identify reservoir fluid. Conventional fl
7、uid factors are mostly based on the theory of single-phase medium. From the theory of biphasic medium rock physics, it can be better to study the effect of pore fluid on the elastic properties of fluid The construction of fluid factors provides better guidance. In this paper, the Gassmann fluid fact
8、or is used and its sensitivity is analyzed.Key word: Equivalent medium modulus, porosity, Shear wave velocity estimation, Xu-White model, Gassmann fluid factor目录第一章 绪论 41.1 岩石物理学及其发展方向 51.2 国内外研究现状 5第二章 基本理论模型分析 72.1 有效介质模量理论 72.2 波传播理论 82.3 理论模型的比较及适用性分析 9第三章 速度影响因素分析 103.1 岩性对速度的影响 113.2 孔隙对速度的影响
9、113.3 成岩作用对速度的影响 123.4 密度对速度的影响 123.5 孔隙流体对速度影响 123.6 压力对速度的影响 133.7 温度对速度的影响 13第四章 主要应用 154.1 横波速度估算 154.2 流体替换 164.3 敏感属性参数优选 16第五章 实际资料的应用（基于孔隙弹性理论的地震岩石物理研究） .185.1 东营组储层地震岩石物理模型构建 .185.2 基于岩石物理地震横波速度估计技术 .225.2.1 横波速度估计理论 .225.2.2 实例计算 .235.3 基于孔隙介质理论的流体因子敏感性评价 .285.3.1 流体因子构建 .285.3.2 流体因子敏感性分析
10、 .31第一章 绪论1.1 岩石物理学及其发展方向传统的岩石物理学（rock physics）就是研究岩石在地球内部特殊的环境下的各种性质及其物理性质的一门基础性和应用性的学科，其重点是研究与地质学、地球物理学、地热学、地球化学和环境科学等密切相关的岩石性质。岩石物理的具体手段是通过岩石物理性质（力学、声学、流体力学、电磁学和热学等）的测试实验分析，了解岩石及其构成矿物在不同条件下的物理性质。斯坦福大学著名岩石物理学家 Mavko 教授对此的定义是：致力于发现地震信号中所包含的不同的地质趋势（组分，粒度，分选，压实，岩化等地质作用在地震振幅上的反应），弄清地震属性（速度，阻抗，反射系数，AVO
11、、衰减等）与岩石状态（岩石类型，矿物学，孔隙度，应力、温度等）及流体属性（孔隙流体性质、压力、饱和程度等）之间的关系，以建立地质与地震之间的动力学链接，力求地震资料的定量解释，从而最小化地震解释的不确定性和风险。地震岩石物理学研究是地震资料向定量解释发展的必由之路。当前地震岩石物理学研究的发展趋势是继续致力于开发能够量化并把地质约束条件合并到储层岩石物理模型中去的工具，同时不断发展与完善叠前弹性参数反演等油藏储集参数地震表述的新技术手段。即通过包括弹性界限，接触理论和经验关系等在内的一系列稳健模型的研究，分别用那些影响储层质量同时与常规地质解释也是一致的沉积学参数来进行地震特性参数的模拟研究；
12、随着地震资料质量和计算机处理水平的不断提高，不断研究开发各种基于岩石物理模型的地震正、反演先进技术。1.2 国内外研究现状 国外岩石物理研究的重点在于理论模型的建 立和应用，着眼于研究成果的系统化和精细化。几个主要研究机构的研究情况如下。 （1）休斯顿大学岩石物理实验室（RockPhysicsLaboratory） 休斯顿大学岩石物理实验室长期从事岩石和流体特性的测试和特征研究，致力于从地震资料中提取储层特征和流体特性。现阶段研究的重点在 4 个方面：前沿勘探技术研究，包括高温高压条件下的超深油藏勘探开发等；储层检测技术研究，如时移地震响应特征的标定；非常规油藏的开发，如致密地层天然气、重油和
13、油页岩油藏；深水沉积物含烃饱和度的地震评价。在 20052007 年的 SEG 年会上，该机构共发表文章22 篇，内容涉及岩石物理研究的诸多方面，包括不同流体状态的 AVO 属性研究、重油储层特征研究、时移地震技术研究、速度频散研究、深水储层岩石速度研究、碳酸盐岩的孔隙结构研究等。 （2）斯坦福大学岩石物理及井中地球物理项目组（RockPhysics&BoreholeGeophysicsProject）斯坦福大学的一个重要的研究方向就是地球物理勘探领域的岩石物理研究。其现阶段研究的重点包括：多孔岩石介质的力学特性；实验室条件下，岩石、颗粒矿物和储层流体的速度、衰减、渗透性测试分析；多孔流体饱和
14、介质地震波的传播、衰减和频散研究等。（3）美国岩心公司（CoreLab） 美国岩心公司致力于油藏最优化和采收率最大化，其关键的技术理念是：任何油藏优化措施都要基于对油藏复杂情况的详细了解岩石特性、天然气、原油、水以及控制岩石内液体和气体流动的机理。其 3 个业务单元（油藏描述、油气增产、油藏管理）都与岩石物理研究密切相关：油藏描述，利用岩心和流体测试数据对测井和地震数据进行评价和标定，并通过对各相岩石特性的评价，最大程度提高油气日产量及油田开采寿命中的总产量；油气增产，通过实际油藏压力和温度条件下流体通过岩石的动态流动测试以及基于岩心声波的各向异性研究，预测裂缝扩展方向，进而正演模拟实际驱替过
15、程，建立科学的油田驱替方案，减少地层 伤害的程度，最大程度的提高采收率；油藏管理，通过对油藏压力、温度、流动状态进行研究，结合区域地质特性和岩石物性，实时了解油藏动态，进行 高效管理。该公司拥有一整套岩心测试设备，全方位的对测试数据进行测试，收集了世界范围内许多机构的岩心测试信息，建立了油藏应用岩石物性综合数据库系统。 国内岩石物理研究 37则紧紧跟踪了国外的技术发展，着眼于岩石物理理论模型的应用，主要包括以下几方面：岩石物理理论模型适应性研究；实验室岩心测试技术研究；储层特征参数研究；岩石物理参数规律统计；储层特征敏感参数识别； 测井曲线的重构或生成。在岩石物理研究中，速度是岩石物理研究乃至
16、整个地球物理勘探领域的关键参数，理论模型则是其研究的基础。这两个关键贯穿于岩石物理研究的整个过程第二章 基本理论模型分析 岩石是由固体的岩石骨架和流动的孔隙流体 组成的多相体，其速度的影响因素呈现复杂性和多 样性。各因素对速度的影响不是单一的，是相互影响、 综合作用的结果。这也表明利用地球物理资料进行储层特征预测和流体识别是切实可行的。岩石的弹性表现为多相体的等效弹性，可以概 括为 4 个分量： 基质模量、干岩骨架模量、孔隙流体模量和环境因素（包括压力、温度、声波频率等）。岩石物理理论模型旨在建立这些模量之间相互的理论关系。根据建立方法的不同，岩石物理基本理论模型可以分为有效介质模量理论和波传
17、播理论两大类14 。 2.1 有效介质模量理论 有效介质模量理论是岩石物理学的一个重要分支。它是根据各种几何平均物理模型，在已知组成岩石各相的相对含量、弹性模量以及各相在岩石介质中分布特征条件下，以适当方式定量求取岩石的等效弹性模量，从而进一步求出弹性波的速度和衰减。对于多孔岩石介质，有效介质模量理论的关键是确定适合介质成分的混合模型。以下是常用的几种有效介质模量理论模型。 （1）Voigt-Reuss-Hill（V-R-H）模量模型。在已知组成岩石介质各相的相对含量以及弹性模量的情况下，分别利用同应变状态、同应力状态估算岩石介质有效弹性模量的 Voigt 上限、Reuss 下限，利用两者的算
18、术平均计算岩石的有效弹性模量。这种平均并没有任何理论的基础和物理含义。该模型比较适合于计算矿物成分的有效体积模量及可能 的最大上下限，不适于求取岩石的总体积模量、剪切模量和气饱和岩石的情况。 （2）Hashin-Shtrikman 模量模型。在已知岩石矿物和孔隙流体的弹性模量及孔隙度的情况下，Hashin-Shtrikman 模型能精确地计算出多孔流体饱和岩石模量的取值范围，其上、下限的分离程度取决于组成矿物弹性性质的差异（均为固体矿物颗粒时，上下限分离很小；如有流体存在时，则上下限分离较大）。 （3）Wood 模量模型。首先利用 Reuss 下限计算混合物平均体积模量，再利用其与密度的比值估
19、算速度。该模型比较适用于计算孔隙混合流体的有效体积模量,或者浅海沉积物的有效体积模量（浅海沉积物基本为悬浮状态）。 （4）Kuster-Toksoz 模型 15。通过考虑孔隙的形状及分布规律，利用连续介质一阶差分理论来计算多孔介质的等效模量。该模型是根据孔隙内流体的流动状态对岩石孔隙进行分类考虑，孔隙孤立的存在于介质之中，考虑了孔隙形状但没有考虑孔隙间的相互作用，因此较适合于实验室超声高频条件下 流体饱和岩石模量的计算。其中， 纵横比较小的扁平孔隙对速度的影响比较大。2.2 波传播理论 尽管有效介质模量理论能够简单直观地得到多孔饱和流体介质的有效弹性模量，但其毕竟是建立在组成岩石矿物各组分模量
20、的简单平均或一般假设基础上，缺乏岩石介质中应变随应力变化的理论基础。波传播理论则基于波在岩石中传播的理论规律，通过对孔隙形状等参数的某些假定，利用组成岩石的各相态模量来计算多孔岩石介质不同状态下的弹性模量。常用的理论模型包括以下几种。 （1）Gassmann 模型16 。在低频条件下， Gassmann 推导出了饱和流体状态条件下岩石体积模量的理论方程。Gassmann 方程是岩石物理研究的最基本方程，用来描述从干岩石状态到饱和流体孔隙状态下的模量变化。该方程的一个重要的适用条件是低频条件，也即只有在足够低频条件下，该方程是有效的，此时孔隙所受的压力在整个孔隙空间达到平衡（即对于孔隙流体，有足
21、够的时间消除压力梯度，达到平衡）。应用 Gassmann 理论时，应注意以下事项：干岩石并不等价于气饱和状态下的岩石（干岩石或者干骨架模量是指孔隙压力保持不变而围压变化所导致的体模量的应变，这种耗散状态相当于岩石充满空气时在常温和常压条件下的状态；气饱和状态的模量相当于储层条件下（高孔隙压力），气体具有不可忽略的体积模量）；干岩石骨架的弹性模量是指微湿或者潮湿状态条件下的岩石模量；对于混合矿物，可以利用平均模量作为总的有效模量；对于泥质充填岩石，最合理的做法是把软泥岩当作充满孔隙的一种流体，而不是当作一种矿物骨架，即孔隙流体为泥岩；对于部分饱和岩石，在足够低频条件下，孔隙流体的有效模量可以利用
22、等应力条件下流体和气体状态决定。 （2）Biot 模型17。Biot 采用连续介质力学的方法导出了流体饱和多孔隙介质中的声波方程，建立了多孔介质中声速、衰减与频率和多孔介质参数之间的关系。该模型反映了流体和岩石骨架中粘性和惯 性相互作用机制，既包含了岩石骨架和孔隙流体对混和岩石介质弹性模量的单独作用，也包含了它们之间的耦合作用。该模型适合于任意频率条件下多孔岩石介质弹性模量的计算，但是由于没有考虑高频条件下孔隙流体的喷射作用，因此该理论方程所预测高频条件下饱和流体岩石的速度并不十分准确。 （3 ）BISQ 模型1418 。当地震波在多孔介质中传播时，Biot 流和喷射流机制同时存在，Biot
23、流描述的是宏观现象，喷射流机制反映的是局部特征，两种机制通过流体的质量守衡而统一，对地震波的衰减和频散均产生重要影响。Dvorkin 和 Nur 基于孔隙各向同性一维问题将这两种流体固体相互作用的力学机制有机地结合起来，提出了统一的 Biot-Squirt（BISQ ）模型。 BISQ 模型反映了两种不同流动形式和流体特性对波速、衰减和频散的影响规律，比 Biot 理论更能真实地体现波在孔隙各向同性岩石介质中的传播规律。喷射流特征长度则需要根据速度、频率的测量结果猜测或者根据经验调整。 （4）Xu-White 模型19 ， 20 。基于 Kuster-Toksoz 模型和 Gassmann 理
24、论，Xu-White 提出了砂泥岩混和 介质的速度模型。该模型综合考虑岩石孔隙度和粘 土含量来预测声波速度，把粘土成分、压力、胶结等因素对声波的影响归因于泥页岩和砂岩的孔隙几何形状和面孔率的差异。在该模型中，总的孔隙空间由两部分组成：与砂岩颗粒相关的孔隙；与泥岩颗粒相关的孔隙（包括束缚水）。不同孔隙形状的孔隙对弹性模量的影响是不同的。该模型首先利用时间平均方程计算骨架混合矿物的弹性模量， 利用 Woods 方程计算混合流体的弹性模量；然后针对两相介质，利用 Kuster-Toksoz 模型估计干岩石骨 架的弹性模量；最后利用变换后的 Gassmann 方程计算流体饱和岩石条件下的弹性模量。该模
25、型适合于低频率条件下，多孔流体饱和砂泥岩纵横波速度估算，其关键参数是泥岩孔隙和砂岩孔隙的纵横比。 2.3 理论模型的比较及适用性分析 由于多孔介质岩石物理性质的复杂性及地震波在岩石中传播所导致的复杂波场效应，不同专家基于不同的假设和目的提出了不同理论模型，这对于岩石物理变化规律的研究提供了基础性认识和指导作用。不同的理论模型有其不同的适用条件应用重点、考虑因素及需要知道的关键参数。而且， 很多理论模型并不是孤立的，是相互联系的，在相同的假设条件及制约因素下是基本等价的，复杂假设条件下的理论模型可以转换为简单条件下的模型。 总体而言，有效介质模量理论模型比较适合于计算岩石有效矿物的弹性模量和可能
26、的变化范围，波传播理论模型则比较适合于计算孔隙含流体状态岩石的弹性模量，常用于横波估算、流体替代、AVO 分析中。在常用的两种理论模型中，Gassmann 模型比较适合于砂泥岩储层，而 Xu-White 模型比较适合于碳酸盐岩储层。 在实际应用中，根据研究区域的实际情况选用合适的理论模型是岩石物理在储层表征中得到较好应用的关键第三章 速度影响因素分析 孔隙岩石介质速度的变化呈现复杂性和多样 性，其主要影响因素为岩石的组成、内部结构以及 所处的热力学环境1，如表 1 所示。这些因素之间常常具有一定的内在关联性，当一个因素发生变化时其他许多因素也同时发生变化，这些变化会对岩石速度产生正面或负面的影
27、响。对于特定的地质研究目标，必须要找出影响速度的主要因素，并寻求这些影响因素的共同表征参数。以下分别对几种实际工作中经常考虑的因素进行分析。 3.1 岩性对速度的影响 假如没有孔隙和节理，那么地震波的传播速度就只取决于岩石的矿物成分。岩石往往是不纯的，是各种矿物成份的混和，因此岩石中波的传播速度取决于各个组分的百分含量。致密岩石一般比非致密岩石的高。 需要指出的是，泥质成分及存在形式对岩石的速度及孔隙含流体的性质有较大影响*MERGE-FORMAT8。影响程度取决于泥质在岩石中的状态：填充孔隙、破坏颗粒的接触或是替换部分骨架。因此，必须根据粘土在岩石中存在的具体形式建立相应的理论计算或统计模型
28、。3.2 孔隙对速度的影响 通常，岩石速度与孔隙的关系表现为较为复杂的形式。孔隙度与速度之间一般并不存在简单的映射对应关系。一方面，给定孔隙度值的岩石速度会在较宽的范围内发生变化；另一方面，由于孔隙度的变化，固相成分不同的岩石也可能具有相同的波速。 孔隙的存在导致速度值下降。这是因为岩石孔隙度的变化会有效地改变岩石密度，而且岩石有效弹性模量也会随孔隙度的变化而变化。研究表明：孔隙总体积、孔隙形状（孔隙纵横比）对速度都有较重要的影响；泥质含量等其他参数对速度的影响都可归因于孔隙形状的变化。在其他因素相同时，孔隙度大的岩石波速低；孔隙度相同时，骨架颗粒细、孔隙小的岩石比颗粒粗、孔隙大的岩石的速度高
29、；在相同应力条件下，圆形孔隙形变比狭长孔隙 形变小得多。 3.3 成岩作用对速度的影响 速度受成岩作用的各因素控制，如颗粒间接触关系、圆度、分选性、胶结程度等。颗粒间接触关系不好、 分选性差、圆度低、胶结作用弱等都将导致岩石速度的降低。这些因素一般都是通过其对孔隙度的影响而改变岩石的速度。 不同的胶结物类型及胶结物含量对岩石弹性参数的影响就不同。纵、横波速度与胶结物含量表现出明显的正相关关系，且速度及孔隙度按胶结物含量呈明显的分区性，相应的体积和剪切模量也会表现出相同的特征。如果胶结含量的差异代表岩石成岩作用的差异，那么，孔隙度弹性属性交汇图就可以区分岩石成岩作用的差异。对人造疏松砂岩样品的研
30、究*MERGEFORMAT5表明，与非固结砂岩相比，胶结好的砂岩，速度对孔隙度的依赖性较强，而且速度随胶结物含量的不同有不同额增大趋势。 3.4 密度对速度的影响 一般而言，岩石速度随密度增加而增加。Gardner9提出了速度和密度之间的指数关系形式，得到较广泛的应用。其后， 不同的研究机构根据该公式或者适当的变形得到了各自的经验参数。基于速度、密度和孔隙度的体积平均原理，文献*MERGEFORMAT10提出了速度和密度之间新的理论模型，对济阳坳陷大量实验室岩心数据的统计分析表明了该模型的可靠性和适用性。3.5 孔隙流体对速度影响 岩石孔隙中充填不同性质流体后，其弹性性质会发生变化，这是利用地
31、震资料进行储层预测或碳氢直接检测的物理依据。 理论和大量的岩心测试研究表明，岩石样品饱和水时的速度大于饱和油时的速度，饱和气时的速度最低。当样品中水被原油替代后，样品的纵、横波速度随含油饱和度的增加而减小，变化的幅度与围压有关。当样品中水被气替代后，速度随含气饱和度的变化呈现“速度泡沫”现象11 ，即当气体刚驱替样品中的水时，纵波速度急剧下降，随着含气饱和度的增加，速度逐渐变大。这是因为随着含气饱和度增加，尽管流体的体积模量基本稳定，但岩石样品的密度却逐渐减小。“速度泡沫”现象对于气藏的识别是很不利的，即意味着有经济价值的气藏与衰竭的气藏有几乎相同的纵波地震振幅，因此，实 践中要认真分析。 纵
32、波速度对含油饱和度的敏感性要高于横波速度，因为岩石剪切模量大小主要由岩石骨架性质决定。 3.6 压力对速度的影响 速度随压力变化的主要原因是岩石上覆截荷压力引起的压实作用和非弹性变形导致孔隙度下降，最终使岩石整体弹性模量和体积密度的变化。压力对致密岩石和多孔隙岩石中波速的影响是不同的。 对于均匀致密介质，影响波速的只有外压力，而地震勘探深度上的压力与原子间的力相比不算很大，因而造成原子间距离的变化不太大，以至于对介质的弹性模量的影响可以忽略。因此，致密岩石中波速取决于它的矿物成分。 对于多孔隙介质，影响波速的是围岩压力和孔隙内流体压力的共同作用。由于上覆压力增大时骨架中颗粒之间接触更紧密，骨架
33、中微裂隙闭合和减小，导致骨架的弹性模量增大，从而引起速度增大。而孔隙内流体压力则使骨架颗粒之间错动，减小其弹性。因此，当上覆压力和流体压力都变化时，仅仅是二者之差才是引起骨架弹性模量改变的原因。当骨架压力（有效压力，即上覆压力与流体压力之差）增大时，速度变大；上覆压力与流体压力之差为常数时，则速度保持不变。不同岩性、不同流体状态，速度随压力的变化也不完全一致12。3.7 温度对速度的影响 温度升高，岩石速度降低，降低的幅度与压力 有关*MERGEFORMAT*MERGEFORMAT12，13 。高围压下，波速下降的幅度不大，且呈线性；低围压 下，速度下降显著，当温度超过一定限度后，温度以非线性
34、形式降低，表明微裂隙开始热扩张。特别的，当温度达到一定程度时，岩石将会发生热开裂现象。这对于火烧油层的开采方法具有重要意义。完全重油饱和未固结砂岩对温度变化非常敏感，比对压力变化敏感得多，含重油未固结砂岩纵波速度随温度升高而降低的幅度与含油饱和有关，含油饱和度越高，降低幅度越大；同样的未固结砂岩，水饱和时的纵波速度几乎与温度没有关系。另外，随着温度和压力的变化，岩石物理性质发生改变，Q 值因子也发生变化（随压力增大，Q 值因子增大；随温度增大，Q 值因子变小）第四章 主要应用 速度、密度等地球物理参数影响因素的复杂性表明了利用地震资料进行储层表征和流体预测的可行性；岩石物理理论模型则建立了多孔
35、岩石介质不同因素之间相互的关系。这些都为岩石物理研究在地球物理领域的应用提供了数据和理论基础。其主要应用可以概括为以下几个方面。4.1 横波速度估算 横波速度是重要的岩石物理性质，是进行叠前地震弹性反演和 AVO 属性分析的基础数据，但大多数井缺乏横波资料。这就需要利用已知的信息对 横波速度进行估算6 ， 7 。常用横波速度的估算方法可以分为两大类：经验公式法和岩石物理理论模型法。 经验公式法即是根据研究区域实验室测试的纵横波速度信息或者实际测井的纵横波速度信息，通过统计分析，建立横波速度与纵波速度、泥质含量、孔隙度等参数的线性或者非线性统计关系，如 Castagna 泥岩线公式、Castag
36、na 抛物线模型、Smith 趋势线等。经验公式简单明了，应用方便，但缺乏不同岩石物理参数之间的非线性动态变化，只能适应于岩性简单、流体单一或者缺乏其它岩石物理信息条件下的应用。 岩石物理理论模型法是基于饱和流体状态条件下的理论方程，通过正反演相结合，利用已知矿物成分和含量、孔隙度、流体成分和饱和度、实测纵波速度等岩石物理信息计算岩石横波速度，其整个计算过程如下（图 1）：基于固体模型，如 V-R-H 模型或者 H-S 模型，利用已知的矿物成分和含量计算岩石矿物的有效弹性模量；基于混和流体模型，如 Wood 模型，利用已知的流体成分和饱和度计算孔隙流体的有效弹性模量； 根据经验公式，利用实际测
37、试的纵波速度计算横波速度；利用固体矿物有效弹性模量、流体有效弹性模量、孔隙度等参 数，通过岩石物理理论模型的反演，计算岩石骨架的弹性模量；通过岩石物理理论模型的正演模拟，计算原状流体条件下岩石的纵横波速度；对计算和实际测试的纵波速度进行误差分析，如果误 差在一定程度范围之内，则计算得到的横波速度可认为是该饱和流体岩石的横波速度，如果误差较大，则利用实际纵波速度、计算得到的横波速度作为已知参数，返回到步骤，再反演计算岩石的骨架弹性模量，通过多次循环迭代，对横波速度进行优化。本质上， 岩石物理理论模型法横波速度的估算是一个优化问题的求解。该方法的一个关键是步 骤， 即岩石骨架弹性模量的反演计算。常
38、用的包括两种方法：修正 Gassmann 模型法和 Xu-White 模型法。修正 Gassmann模型法即是通过对 Gassmann 方程的转换，首先得到纵波速度、横波速度求取的表达式，然后再补充一个经验方程，使方程组满足正定条件，从而估算岩石骨架弹性模量；Xu-White 模型法则是假定干岩石骨架泊松比不随孔隙度变化，把 K-T 方程可转换为求解一阶线性常微分方程组问题，求取岩石骨架的弹性模量。该方法的两个关键参数是砂岩相关孔隙的纵横比和泥岩相关孔隙的纵横比，充分考虑到了泥质砂岩中岩石基质性质、泥质含量、孔隙度大小和形状及孔隙饱含流体性质对岩石速度的影响，具有更大的适应性。岩石物理理论模型
39、法横波的反演计算其实是 对经验公式法计算的深化完善。4.2 流体替换 含油气分析及预测必须研究储层流体成分不同所对应的测井及地震响应特征，并研究孔隙流体性质对地震波速度等弹性参数的影响。地震弹性参数对流体的敏感性决定于孔隙度和孔隙空间的刚性。孔隙流体改变，孔隙空间的刚性改变，刚性越大，对流体变化越不敏感。有效压力越小，岩石的刚性越小；孔隙比率越小，岩石刚性越小。孔隙流体的改变一般只影响岩石的体积模量，对剪切模量基本没有影响。 流体替代仍然是基于岩石物理理论基本模型正反演结合应用的一个过程（和表 1 所示的横波估算相似）。在已知纵波速度、横波速度、孔隙度、矿物性质、流体性质的条件下，首先利用 G
40、assmann 方程反演计算岩石干骨架的体积模量和剪切模量，然后用给定流体替代原始流体，通过Gassmann 方程正演计算流体替代后的岩石体积模量和剪切模量，进 而得到岩石的纵波速度、 横波速度。通过这种替换，可以直接的分析特定储层条件下，不同的流体性质对地震波速度等弹性参数的影响，进而对储层性质进行评价。 4.3 敏感属性参数优选 通过叠前和叠后反演，可以提取众多针对目的层的弹性参数如体积模量、剪切模量、纵、横波速度、纵横波阻抗等属性参数。如何从这些属性参数或者这些参数的组合中寻求对储层某些特征敏感的属性参数是岩石物理研究的重要应用之一。现阶段，应用较多的是流体敏感属性参数研究，即如何选择对孔隙流体较为敏感的属性参数21。 孔隙流体敏感属性参数的优选方法是基于Gassmann 模型的流体替换，利用流体指示因子得到对孔隙流体不同敏感程度的属性参数。流体指示因子是定量表征不同流体饱和后弹性属性相对变化差异的参数，定义为用流体替代后所有样品的某弹性属性平均值，减去流体替代前该弹性属性平均值，再除以流体替代前该弹性属性的标准差。对于不同特性的流体饱和岩石，弹性参数及其组合在不同流体饱和后的变化是有差异的，可以选择变化大的弹性参数及其组合作为不同孔隙流体识别的指示因子
