一种确定地层刚性系数的方法技术

本发明专利技术提出一种确定地层刚性系数的方法，包括：对岩芯样品进行声学各向异性测量和体积密度计算，获得刚性系数和纵波各向异性系数；对岩芯样品进行X衍射测量，获得粘土含量；建立纵波各向异性系数与粘土含量的关系；建立C11岩芯与C33岩芯、C44岩芯和C66岩芯的关系；利用目标井目标层位的常规测井资料，计算其粘土含量；利用目标井目标层位的纵、横波速度及体积密度测井曲线，计算地层的刚性系数C33地和C44地；根据纵波各向异性系数和其粘土含量的关系、地层的粘土含量及地层的刚性系数C33地，计算地层的刚性系数C11地；根据C11岩芯与C33岩芯、C44岩芯和C66岩芯的关系、C33地、C44地和C11地，计算地层的刚性系数C66地。本发明专利技术无需利用从提取的斯通利波中反演出的水平横波速度来计算刚性系数，避开了水平横波提取过程，使计算简便高效。

【技术实现步骤摘要】
一种确定地层刚性系数的方法
本专利技术涉及石油勘探测井
，特别涉及一种确定地层刚性系数的方法。
技术介绍
刚性系数是以致密油气、页岩油气为代表的非常规油气藏在岩石力学测井评价过程中所必需的关键参数。它具体包括C33、C44、C11、C13及C66等参数。其中C66和C11这两个刚性系数的测井计算方法是近年来非常规油气藏岩石力学测井评价领域的一个难点问题。为了解决这一难题，前人采用的思路是：首先从阵列声波测井资料提取的斯通利波中反演水平横波速度，然后将其与体积密度测井曲线结合来计算C66；在此基础上进一步利用五个刚性系数之间的实验关系，来最终实现C11等刚性系数的测井计算。这一做法存在明显的局限性，主要原因在于在快地层中，斯通利波中对水平横波度的敏感性差，提取误差大，可信度低。在文章“Determiningformationshear-wavetransverseisotropyfromboreholestoneley-wavemeasurements，XiaomingTang，Geophysics.Vol.68，No.1，2003”中指出：从测井斯通利波中提取水平横波速度的做法一般只适用于慢地层。而且从斯通利波提取水平横波速度的过程也十分复杂，对一般技术人员而言实现难度大。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种刚性系数计算方法，无需利用从阵列声波测井资料提取的斯通利波中反演出的水平横波速度来计算刚性系数，从而避开了水平横波提取过程，使得计算简便高效；更为重要的是该方法除适用于慢地层的刚性系数计算外，还适用于快地层的刚性系数计算，具有更宽的适用范围。该方法包括：对岩芯样品进行声学各向异性测量和体积密度计算，获得岩芯样品的刚性系数、纵波各向异性系数和横波各向异性系数；对岩芯样品进行X衍射测量，获得其粘土含量数据；建立岩芯样品的纵波各向异性系数与其粘土含量的实验关系，岩芯样品的横波各向异性系数与其粘土含量的实验关系；根据获得的岩芯样品的刚性系数，建立刚性系数C11岩芯与C33岩芯、C44岩芯和C66岩芯的关系；利用目标井目标层位的常规测井资料，连续深度计算目标层位地层的粘土含量；利用目标井目标层位的纵波速度、横波速度及体积密度测井曲线，连续深度计算目标层位地层的刚性系数C33地和C44地；根据岩芯样品的纵波各向异性系数和其粘土含量的关系、地层的粘土含量及地层的刚性系数C33地，连续深度计算地层的刚性系数C11地；根据岩芯样品的刚性系数C11岩芯与C33岩芯、C44岩芯和C66岩芯的关系、地层的刚性系数C33地、C44地和C11地，连续深度计算地层的刚性系数C66地；或，根据岩芯样品的横波各向异性系数和其粘土含量的关系、地层的粘土含量及地层的刚性系数C44地，连续深度计算地层的刚性系数C66地；根据岩芯样品的刚性系数C11岩芯与C33岩芯、C44岩芯和C66岩芯的关系、地层的刚性系数C33地、C44地和C66地，连续深度计算地层的刚性系数C11地。在一个实施例中，所述岩芯样品的体积密度计算公式为：其中，ρ岩芯为岩芯样品的体积密度；Wsat岩芯为岩芯样品的重量；Vbulk岩芯为岩芯样品的体积。在一个实施例中，所述岩芯样品的刚性系数的计算公式为：其中，Vp0为由岩芯样品侧向的一组纵波发射与接收探头测得的纵波速度，该组探头与层理面垂直；Vp90为由岩芯样品顶部和底部的一组纵波发射与接收探头测得的纵波速度；Vs190为由岩芯样品顶部和底部的一组正交极化的横波发射与接收探头测得的横波速度；Vs290为由岩芯样品顶部和底部的另一组正交极化的横波发射与接收探头测得的纵波速度；C33岩芯、C11岩芯、C44岩芯、C66岩芯均为岩芯样品的刚性系数。在一个实施例中，所述岩芯样品的纵波各向异性系数的计算公式为：其中，ε岩芯为岩芯样品的纵波各向异性系数；所述岩芯样品的横波各向异性系数的计算公式为：其中，γ岩芯为岩芯样品的横波各向异性系数。在一个实施例中，所述岩芯样品的纵波各向异性系数与其粘土含量的实验关系表达式为：其中，VCL岩芯为岩芯样品的粘土含量；k1、n1为变量参数；所述岩芯样品的横波各向异性系数与其粘土含量的实验关系表达式为：其中，k2、n2为变量参数。在一个实施例中，所述岩芯样品的刚性系数C11岩芯与C33岩芯、C44岩芯和C66岩芯的关系表达式为：其中，m、r为变量参数。在一个实施例中，所述目标井目标层位的常规测井资料包括自然伽玛曲线、声波、中子、密度、自然伽玛能谱资料中的铀、钍、钾曲线及深浅电阻率曲线。在一个实施例中，所述地层的刚性系数C33地的计算公式为：其中，ρ地为地层的体积密度，Vp为测得的纵波速度；所述地层的刚性系数C44地的计算公式为：其中，Vs为测得的横波速度。在一个实施例中，所述根据岩芯样品的纵波各向异性系数和其粘土含量的关系、地层的粘土含量及地层的刚性系数C33地，连续深度计算地层的刚性系数C11地，包括按如下公式计算：所述根据岩芯样品的刚性系数C11岩芯与C33岩芯、C44岩芯和C66岩芯的关系、地层的刚性系数C33地、C44地和C11地，连续深度计算地层的刚性系数C66地，包括按如下公式计算：其中，VCL地为地层的粘土含量。在一个实施例中，所述根据岩芯样品的横波各向异性系数和其粘土含量的关系、地层的粘土含量及地层的刚性系数C44地，连续深度计算地层的刚性系数C66地，包括按如下公式计算：所述根据岩芯样品的刚性系数C11岩芯与C33岩芯、C44岩芯和C66岩芯的关系、地层的刚性系数C33地、C44地和C66地，连续深度计算地层的刚性系数C11地，包括按如下公式计算：在本专利技术实施例中，无需利用从阵列声波测井资料提取的斯通利波中反演出的水平横波速度来计算刚性系数，从而避开了水平横波提取过程，使得计算简便高效；更为重要的是该方法除适用于慢地层的刚性系数计算外，还适用于快地层的刚性系数计算，具有更宽的适用范围。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的限定。在附图中：图1是本专利技术实施例中一种确定地层刚性系数的方法的流程图；图2是本专利技术实施例中一种单岩芯测试法进行声学各向异性测量的原理图；图3是本专利技术实施例中粘土含量及刚性系数C33和C44的计算结果示意图；图4、图7是本专利技术实施例中刚性系数C11计算结果示意图；图5、图6是本专利技术实施例中刚性系数C66计算结果示意图；图8是本专利技术实施例中不同方法计算刚性系数结果的综合对比示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本专利技术做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施方式及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。现有的计算地层刚性系数的方法需要利用从斯通利波反演得到的水平横波速度，但该方法具有很大局限性，一般只适用于慢地层，且从斯通利波提取水平横波速度的过程十分复杂，所以使得计算地层刚性系数的过程也变得复杂，一般测井解释人员难以掌握。专利技术人提出了一种新方法，该方法在计算地层刚性系数时无需利用水平横波速度，进而可以避开水平横波提取过程，且该方法具有更宽的适用范围，不仅适用于慢地层，还同样适用于快地层，能够解决现有技术中存在的上述问题。下面进行具体说明。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地层的刚性系数的计算新方法，其特征在于，包括：对岩芯样品进行声学各向异性测量和体积密度计算，获得岩芯样品的刚性系数、纵波各向异性系数和横波各向异性系数；对岩芯样品进行X衍射测量，获得其粘土含量数据；建立岩芯样品的纵波各向异性系数与其粘土含量的实验关系，岩芯样品的横波各向异性系数与其粘土含量的实验关系；根据获得的岩芯样品的刚性系数，建立刚性系数C11岩芯与C33岩芯、C44岩芯和C66岩芯的关系；利用目标井目标层位的常规测井资料，连续深度计算目标层位地层的粘土含量；利用目标井目标层位的纵波速度、横波速度及体积密度测井曲线，连续深度计算目标层位地层的刚性系数C33地和C44地；根据岩芯样品的纵波各向异性系数和其粘土含量的关系、地层的粘土含量及地层的刚性系数C33地，连续深度计算地层的刚性系数C11地；根据岩芯样品的刚性系数C11岩芯与C33岩芯、C44岩芯和C66岩芯的关系、地层的刚性系数C33地、C44地和C11地，连续深度计算地层的刚性系数C66地；或，根据岩芯样品的横波各向异性系数和其粘土含量的关系、地层的粘土含量及地层的刚性系数C44地，连续深度计算地层的刚性系数C66地；根据水饱和岩芯样品的刚性系数C11岩芯与C33岩芯、C44岩芯和C66岩芯的关系、地层的刚性系数C33地、C44地和C66地，连续深度计算地层的刚性系数C11地。...

【技术特征摘要】
1.一种确定地层刚性系数的方法，其特征在于，包括：对岩芯样品进行声学各向异性测量和体积密度计算，获得岩芯样品的刚性系数、纵波各向异性系数和横波各向异性系数；对岩芯样品进行X衍射测量，获得其粘土含量数据；建立岩芯样品的纵波各向异性系数与其粘土含量的实验关系，岩芯样品的横波各向异性系数与其粘土含量的实验关系；根据获得的岩芯样品的刚性系数，建立刚性系数C11岩芯与C33岩芯、C44岩芯和C66岩芯的关系；利用目标井目标层位的常规测井资料，连续深度计算目标层位地层的粘土含量；利用目标井目标层位的纵波速度、横波速度及体积密度测井曲线，连续深度计算目标层位地层的刚性系数C33地和C44地；根据岩芯样品的纵波各向异性系数和其粘土含量的关系、地层的粘土含量及地层的刚性系数C33地，连续深度计算地层的刚性系数C11地；根据岩芯样品的刚性系数C11岩芯与C33岩芯、C44岩芯和C66岩芯的关系、地层的刚性系数C33地、C44地和C11地，连续深度计算地层的刚性系数C66地；或，根据岩芯样品的横波各向异性系数和其粘土含量的关系、地层的粘土含量及地层的刚性系数C44地，连续深度计算地层的刚性系数C66地；根据水饱和岩芯样品的刚性系数C11岩芯与C33岩芯、C44岩芯和C66岩芯的关系、地层的刚性系数C33地、C44地和C66地，连续深度计算地层的刚性系数C11地；所述岩芯样品的纵波各向异性系数与其粘土含量的实验关系表达式为：其中，VCL岩芯为岩芯样品的粘土含量；k1、n1为变量参数；所述岩芯样品的横波各向异性系数与其粘土含量的实验关系表达式为：其中，k2、n2为变量参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述岩芯样品的体积密度计算公式为：其中，ρ岩芯为岩芯样品的体积密度；Wsat岩芯为岩芯样品的重量；Vbulk岩芯为岩芯样品的体积。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述岩芯样品的刚性系数的计算公式为：其中，Vp0为由岩芯样品侧向的一组纵波发射与接收探头测得的纵波速度，该组探头与层理面垂直；Vp90为由岩芯样品顶部和底部的一组纵波发射与接收探头测得的纵波速度；Vs190为由岩芯样品顶部和底部的一组正交极化的横波...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘忠华，宋连腾，周灿灿，李潮流，邓继新，李长喜，程相志，李霞，袁超，孔强夫，胡松，徐红军，薛宝印，张培园，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11