计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法及系统技术方案

公开了一种计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法及系统。该方法包括：计算VTI介质刚度矩阵系数；计算全角度纵波速度、全角度快横波速度、全角度慢横波速度；计算全角度泊松比与全角度杨氏模量；计算全角度全波场各向异性脆性指数；计算全角度全波场裂缝破裂调节因子；计算全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数。本发明专利技术通过裂缝破裂调节因子计算脆性指数，能够更加精确的找到最大的脆性指数角度和位置，使脆性指数的计算更加符合力学原理，符合实际。

Method and System for Calculating Full Angle Anisotropic Brittleness Index of Shale

A method and system for calculating the anisotropic brittleness index of shale at all angles are disclosed. The method includes: calculating the stiffness matrix coefficient of VTI medium; calculating the full-angle P-wave velocity, full-angle fast S-wave velocity and full-angle slow S-wave velocity; calculating the full-angle Poisson's ratio and full-angle Young's modulus; calculating the anisotropic brittleness index of full-angle full-wave field; calculating the fracture adjustment factor of full-angle full-wave field; calculating the brittleness after the fracture adjustment factor of full-angle full-wave field. Sex index. By calculating the brittleness index through the crack rupture adjustment factor, the method can more accurately find the angle and position of the maximum brittleness index, and make the calculation of the brittleness index more in accordance with the mechanical principle and the reality.

【技术实现步骤摘要】
计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法及系统
本专利技术涉及地球物理勘探领域，更具体地，涉及一种利用多波数据计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法及系统。
技术介绍
由于页岩粘土成分的分布特征和裂缝的存在，页岩具有明显的各向异性特征。各向异性特征在超声波和地震波频率尺度上都有明显的显示。研究页岩的各向异性特征是页岩储层评价中关键的问题。准确的各向异性参数引入，可以提高页岩储层评价的准确度。忽略各向异性将导致岩石物理分析、地震数据处理解释和水力压裂计算中的误差。Sayer和Vernik等研究了页岩有机碳含量(TOC)对页岩储层地震波的影响。Yarali将岩石维持其形状和裂缝形态的能力定义为脆性。随着技术的发展，Rickman等通过引入归一化的杨氏模量和泊松比参数平均来定义页岩的脆性，并得到广泛应用。李向阳和魏建新等通过实验室岩石物理测试研究了脆性的各向异性特征，提出利用杨氏模量与泊松比的比值方法计算各向异性脆性。Cho和Perez等通过研究裂缝破裂机制研究页岩的脆性特征。然而，这些方法均没有系统的综合考虑各向异性参数和压裂力学参数，往往造成计算结果的误差。在页岩气储层评价与开发阶段，有机碳含量(TOC)、脆性指数、闭合压力和裂缝孔隙结构等是勘探开发最为关键的地质地球物理和工程学参数。页岩储层的可压裂性(脆性等)特性对页岩气的开发效果具有重要影响，可压裂性(脆性等)页岩有利于天然裂缝的发育和压裂后形成具有一定导流能力的网状裂缝系统，从而提高页岩产气量。当前，对于页岩的可压裂性主要集中在对脆性指数(BI)预测，国外公开的计算方法有20种，均涉及实验室力学测量和矿物成分分析。目前较为常用的计算方法是Rickman提出计算归一化杨氏模量和泊松比的平均值来得到脆性系数以及其它通过实验室测量脆性矿物含量分析脆性的方法。在实验室页岩岩心各向异性测量计算时，由于样本往往存在水平层理上与水平面的夹角，如何计算最佳的测量方位角减小各向异性参数误差变得尤其重要。此外，在页岩储层各向异性研究领域，斯坦福大学的Zoback和斯伦贝谢的Sayer等通过实验数据测量分析等证明了各向异性对页岩储层弹性性质的影响不能忽略。然而，对于页岩可压裂性的评价方法均忽略了各向异性参数和压裂力学参数的影响，导致通过弹性参数评价的页岩气储层可压裂性出现部分失真和误差，例如：高杨氏模量往往代表高的脆性，但同时需要更大的水力压裂压力进行裂缝张开压裂，并且由于各向异性的存在，不同角度页岩的可压裂性不同；Rickman方法没有考虑压裂力学参数和各向异性参数。因此，有必要开发一种利用多波数据计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法及系统。公开于本专利技术
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的一般
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术提出了一种计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法及系统，其能够通过裂缝破裂调节因子计算脆性指数，能够更加精确的找到最大的脆性指数角度和位置，使脆性指数的计算更加符合力学原理，符合实际。根据本专利技术的一方面，提出了一种计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法。所述方法可以包括：根据纵波速度、快横波速度、慢横波速度和各向异性参数，计算VTI介质刚度矩阵系数；根据所述VTI介质刚度矩阵系数与角度，计算全角度纵波速度、全角度快横波速度、全角度慢横波速度；根据所述全角度纵波速度、所述全角度快横波速度、所述全角度慢横波速度，计算全角度泊松比与全角度杨氏模量；根据所述全角度泊松比与所述全角度杨氏模量，计算全角度全波场各向异性脆性指数；根据所述全角度全波场各向异性脆性指数，计算全角度全波场裂缝破裂调节因子；根据所述全角度全波场裂缝破裂调节因子，计算全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数。优选地，通过公式(1)计算所述VTI介质刚度矩阵系数：其中，C11、C44、C66、C12、C33、C13为VTI介质刚度矩阵系数，VP为纵波速度，VSH为快横波速度，VSV为慢横波速度，ρ为密度，ε、δ为各向异性参数。优选地，通过公式(2)计算全角度纵波速度：其中，Vp(θ)为角度θ对应的纵波速度，角度θ为0°-360°，D为计算参数，D＝[(C11-C44)sin2θ-(C33-C44)cos2θ]2+4(C13+C44)2sin2θcos2θ。优选地，通过公式(3)计算全角度快横波速度：其中，Vsh(θ)为角度θ对应的快横波速度。优选地，通过公式(4)计算全角度慢横波速度：其中，Vsv(θ)为角度θ对应的慢横波速度。优选地，通过公式(5)计算全角度泊松比：其中，v(θ)sh为全角度快横波速度泊松比，v(θ)sv为全角度慢横波速度泊松比；通过公式(6)计算全角度杨氏模量：其中，E(θ)sh为全角度快横波速度杨氏模量，E(θ)sv为全角度慢横波速度杨氏模量。优选地，通过公式(7)计算全角度全波场各向异性脆性指数：其中，B(θ)sh为全角度全波场快横波速度各向异性脆性指数，B(θ)sv为全角度全波场慢横波速度各向异性脆性指数，E(θ)sh,n为全角度快横波速度杨氏模量的归一化值，E(θ)sh,min为全角度快横波速度杨氏模量的最小值，E(θ)sh,max为全角度快横波速度杨氏模量的最大值，v(θ)sh,n为全角度快横波速度泊松比的归一化值，v(θ)sh,min为全角度快横波速度泊松比的最小值，v(θ)sh,max为全角度快横波速度泊松比的最大值，E(θ)sv,n为全角度慢横波速度杨氏模量的归一化值，E(θ)sv,min为全角度慢横波速度杨氏模量的最小值，E(θ)sv,max为全角度慢横波速度杨氏模量的最大值，v(θ)sv,n为全角度慢横波速度泊松比的归一化值，v(θ)sv,min为全角度慢横波速度泊松比的最小值，v(θ)sv,max为全角度慢横波速度泊松比的最大值。优选地，通过公式(8)计算全角度全波场裂缝破裂调节因子：其中，TC(θ)sh,n为全角度全波场快横波速度裂缝破裂调节因子，TC(θ)sv,n为全角度全波场慢横波速度裂缝破裂调节因子，TC(θ)sh为根据全角度快横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数，TC(θ)sh,min为根据全角度快横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最小值，TC(θ)sh,max为根据全角度快横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最大值，TC(θ)sv为根据全角度慢横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数，TC(θ)sv,min为根据全角度慢横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最小值，TC(θ)sv,max为根据全角度慢横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最大值。优选地，通过公式(9)计算全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数：其中，BC(θ)为全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数，BC(θ)sh为全角度快横波速度计算的全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数，BC(θ)sv为全角度慢横波速度计算的全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数，根据本专利技术的另一方面，提出了一种计算页岩全角度各向异性脆性指数的系统，其特征在于，该系统包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：根据纵波速度、快横波速度、慢横波速度和各向异性参数，计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法，其特征在于，包括：根据纵波速度、快横波速度、慢横波速度和各向异性参数，计算VTI介质刚度矩阵系数；根据所述VTI介质刚度矩阵系数与角度，计算全角度纵波速度、全角度快横波速度、全角度慢横波速度；根据所述全角度纵波速度、所述全角度快横波速度、所述全角度慢横波速度，计算全角度泊松比与全角度杨氏模量；根据所述全角度泊松比与所述全角度杨氏模量，计算全角度全波场各向异性脆性指数；根据所述全角度全波场各向异性脆性指数，计算全角度全波场裂缝破裂调节因子；根据所述全角度全波场裂缝破裂调节因子，计算全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数。

【技术特征摘要】
1.一种计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法，其特征在于，包括：根据纵波速度、快横波速度、慢横波速度和各向异性参数，计算VTI介质刚度矩阵系数；根据所述VTI介质刚度矩阵系数与角度，计算全角度纵波速度、全角度快横波速度、全角度慢横波速度；根据所述全角度纵波速度、所述全角度快横波速度、所述全角度慢横波速度，计算全角度泊松比与全角度杨氏模量；根据所述全角度泊松比与所述全角度杨氏模量，计算全角度全波场各向异性脆性指数；根据所述全角度全波场各向异性脆性指数，计算全角度全波场裂缝破裂调节因子；根据所述全角度全波场裂缝破裂调节因子，计算全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数。2.根据权利要求1所述的计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法，其中，通过公式(1)计算所述VTI介质刚度矩阵系数：其中，C11、C44、C66、C12、C33、C13为VTI介质刚度矩阵系数，VP为纵波速度，VSH为快横波速度，VSV为慢横波速度，ρ为密度，ε、δ为各向异性参数。3.根据权利要求2所述的计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法，其中，通过公式(2)计算全角度纵波速度：其中，Vp(θ)为角度θ对应的纵波速度，角度θ为0°-360°，D为计算参数，D＝[(C11-C44)sin2θ-(C33-C44)cos2θ]2+4(C13+C44)2sin2θcos2θ。4.根据权利要求3所述的计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法，其中，通过公式(3)计算全角度快横波速度：其中，Vsh(θ)为角度θ对应的快横波速度。5.根据权利要求4所述的计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法，其中，通过公式(4)计算全角度慢横波速度：其中，Vsv(θ)为角度θ对应的慢横波速度。6.根据权利要求5所述的计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法，其中，通过公式(5)计算全角度泊松比：其中，v(θ)sh为全角度快横波速度泊松比，v(θ)sv为全角度慢横波速度泊松比；通过公式(6)计算全角度杨氏模量：其中，E(θ)sh为全角度快横波速度杨氏模量，E(θ)sv为全角度慢横波速度杨氏模量。7.根据权利要求6所述的计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法，其中，通过公式(7)计算全角度全波场各向异性脆性指数：其中，B(θ)sh为全角度全波场快横波速度各向异性脆性指数，B(θ)sv为全角度全波场慢横波速度各向异性脆性指数，E(θ)sh,n为全角度快横波速度杨氏模量的归一化值，E(θ)sh,min为全角度快横波速度杨氏模量的最小值，E(θ)sh,max为全角度快横波速度杨氏模量的最大值，v(θ)sh,n为全角度快...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卿，朱希安，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11