基于岩石骨架统一模型的孔隙结构参数计算与应用研究

Dry rock models (or rock skeleton models) generally contain several parameters which are effective mineral matrix modulus, rock skeleton modulus, rock porosity and pore-structure characters. Abstraction and calculation of those parameters correctly are key steps in fluid-saturated reservoir identification and hydrocarbon prediction based on a Gassmann fluid equation in two phase material. At present there are many conventional rock skeleton models which are quite different from each other, especially the pore-structures have different definitions and values that are harmful to usage. In order to improve the effects of fluid prediction，this proposal will do the fallowing studies in detail by analyzing existing Eshelby-Walsh、Pride、Geertsma、Nur、Keys-Xu and Krief rock skeleton models: (1) Proposing a unique pore-structure expression with definite physical meaning and carrying on an equivalent analysis between the unique expression and conventional ones to show his advantages in applicable ranges and effects；(2) Establishing suitable algorithms of pore structure characters and a comprehensive method for calculating mineral matrix modulus，rock porosity；（3）Deriving an improved Gassmann fluid equation with pore-structure characters based on which the reservoir identification and hydrocarbon prediction should be more effective and reliable；（4）Developing some new methods for pore-structure character- and porosity inversion by using pre-stacking seismic data and well- logging data.

在含流体双相介质中,岩石骨架参数模型中包含岩石的矿物基质模量、岩石骨架模量、孔隙度和孔隙结构参数。这些参数的正确获取对应用Gassmann流体方程做油气储层识别和流体预测的效果起着决定性作用。但现有岩石骨架模型众多，形式各异，特别是孔隙结构参数的数值大小和物理意义表述模糊，且相互差异很大，给应用带来困难。本项目拟通过对现有Eshelby-Walsh、Pride、Geertsma、Nur、Keys-Xu和Krief等岩石骨架模型的分析研究：1、提出带有确定物理意义的孔隙结构属性的特定表达式，进行其与现有孔隙结构属性的等价性和应用性分析，扩大其应用范围和效果；2、研究孔隙结构参数的计算方法和计算基质模量、孔隙度等参数的一体化算法；3、建立含有孔隙结构参数的Gassmann方程，提高基于该方程的油气储层识别和流体预测的可靠性与有效性；4、发展基于地震和测井资料的孔隙度和孔隙结构反演新方法。

油气储层属双相介质，由岩石骨架和孔隙流体两部分组成。在储层识别和孔隙流体（油、气、水）预测时，孔隙度和孔隙结构的影响具有同等重要作用。但实际上，人们对孔隙结构的研究远不及对孔隙度的研究广泛、深入。特别是在研究双相介质的Gassmann流体方程中，只包含了孔隙度等参数，而未包括孔隙结构参数，使得利用该方程同时研究孔隙度和孔隙结构对流体的影响发生困难。.本项目通过对现有岩石骨架参数模型的分析研究，建立了包含孔隙度和孔隙结构参数的统一岩石骨架模型，该模型的作用之一在于将其代入Gassmann流体方程中，获得了包含孔隙结构参数的Gassmann扩展方程。以此方程为基础，形成了孔隙结构参数计算或者反演新方法以及带孔隙结构参数的地震孔隙度反演方法。实际地震和测井数据的处理分析结果表明，这些反演方法与流程结果可靠，具有较好的应用前景。岩石骨架参数统一模型的作用之二在于利用它可推导出孔隙度和孔隙结构对储层有效弹性属性影响的定量公式，孔隙结构和孔隙度二者影响的比较一直是学术界长期关注但又未能解决的难题。本研究首次获得了度量孔隙度和孔隙结构对储层弹性性质影响的计算公式和影响因子R，具体来说，当R值适中时，孔隙度和孔隙结构对储层弹性性质的影响相当；R较大时，孔隙结构的影响大于孔隙度的影响；R较小时，孔隙度的影响大于孔隙结构的影响。这为进一步深入研究、全面认识和有效应用孔隙度和孔隙结构这两个重要参数奠定了理论基础。