一种页岩储层脆性评价方法技术

本发明专利技术提供一种页岩储层脆性评价方法，包括：构建反映页岩地层脆性的脆性弹性阻抗BEI，其中该BEI为弹性阻抗与所述地层岩石的杨氏模量E、泊松比σ和密度ρ随不同纵波入射角θ的变化的函数；通过对应于三个不同纵波入射角θ的所述BEI，确定所述地层岩石的杨氏模量E、泊松比σ和密度ρ；将所确定的杨氏模量E除以所确定的泊松比σ得到所述页岩地层的脆性因子；以及利用所述脆性因子评价所述页岩地层的脆性。在本实施例中，利用构建的反映页岩地层脆性的脆性弹性阻抗BEI，得到的杨氏模量和泊松比能准确评价页岩地层的脆性，对脆性页岩和非脆性页岩的敏感性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及岩石物理地震预测和评价
，更具体地，涉及一种页岩储层脆性评价方法。
技术介绍
对于页岩气储层，在开发的过程中储层改造(水力压裂)效果直接影响着人工裂缝网络的复杂程度。能否在低耗能的情形下形成尽可能多的裂缝，达到好的压裂效果，不光依赖于压裂技术，决定性的因素在于储层是否适应于人工压裂。脆性是评价岩石在外力作用下开裂程度的参数，脆性高的岩石在外力作用下易于开裂，脆性低的岩石在外力作用下不易开裂。一般，脆性的高低需要在实验室进行力学试验，其往往伴随着较高的成本。弹性参数可以反映岩石在外力作用下的形变程度，因此，通过弹性参数构建脆性因子，可以对储层脆性进行评价。脆性的表征方式对评价脆性高低极为重要。本质上，脆性由岩石的组成物质决定，当岩石中脆性矿物(石英和方解石)的含量比较多时，岩石较脆。当然，在矿物一定的情况下，岩石中非脆性物质(黏土，流体等)的含量及其分布形式对脆性的影响比较复杂。理论上，脆性可以由矿物成分的相对含量表示，也可以由岩石的力学参数表示，主要是指杨氏模量和泊松比，杨氏模量的大小标志着材料的刚性，杨氏模量越大，说明岩石越不容易发生形变；泊松比的大小标志着材料的横向变形系数，泊松比越大，说明岩石在压力作用下越容易膨胀。1980年，Aki和Richards提出了基于纵横波速度和密度的Zoeppritz近似公式(1)：R(θ‾)≈12sec2θ‾Δαα‾-4γ‾2sin2θ‾Δββ‾+12(1-4γ‾2sin2θ‾)Δρρ‾---(1)]]>其中，表示随角度变化的PP波反射系数，表示平均P波速度、表示平均S波速度、表示平均密度、表示比值和表示分界面的入射角和透射角的平均角度。其中，P波泛指纵波(Primarywave)，PP波指的是纵波入射到反射界面形成的反射纵波。类似的，Δα、Δβ、Δρ分别表示界面两侧P波速度、S波速度及密度的变化量。以这些参数的分式变量作为反射系数。地震叠前反演的输出结果通常是纵波阻抗(速度)、横波阻抗(速度)和密度等参数。弹性参数之间的关系如以下公式(2)和(3)：ν=vp2-2vs22(vp2-vs2)---(2)]]>E=μ(3λ+2μ)(λ+μ)=vs2ρ2ρ(3vp2-4vs2)vp2-vs2---(3)]]>式中E为杨氏模量，v为泊松比，vp为纵波速度，vs为横波速度，ρ为密度。不同的杨氏模量和泊松比的组合表示岩石具有不同的脆性，杨氏模量越大，泊松比越低，岩石的脆性越高，经典的表征脆性的方式是使用杨氏模量和泊松比的加权平均，如公式4所示：Brittle_index＝(YM_BRIT+PR_BRIT)/2(4)式中Brittle_index为脆性因子，由杨氏模量和泊松比的加权平均表示；其中，YM_BRIT＝((E-1)/(8-1))*100，PR_BRIT＝((v-0.4)/(0.15-0.4))*100，其中，E为杨氏模量，v为泊松比；Quartz、Calcite、Clay分别表示石英、方解石、黏土在岩石中的含量。可以看出，现有技术中对页岩脆性因子的计算依赖叠前反演得到的纵波速度、横波速度和密度，由于受入射角度(或偏移距)的限制，叠前反演得到的密度误差较大，因此，由此计算出的脆性因子不准确。针对上述问题，现有技术中尚无良好解决方案。
技术实现思路
本公开提出了一种页岩储层脆性评价方法，以准确确定页岩储层的脆性因子。该页岩储层脆性评价方法，包括：构建反映页岩地层脆性的脆性弹性阻抗BEI，其中该BEI为弹性阻抗与所述地层岩石的杨氏模量E、泊松比σ和密度ρ随不同纵波入射角θ的变化的函数；通过对应于三个不同纵波入射角θ的所述BEI，确定所述地层岩石的杨氏模量E、泊松比σ和密度ρ；将所确定的杨氏模量E除以所确定的泊松比σ得到所述页岩地层的脆性因子；以及利用所述脆性因子评价所述页岩地层的脆性。进一步地，按照以下公式构建所述BEI：R(θ)≈12ΔBEIBEI‾=≈12Δln(BEI)]]>且，R(θ)=AΔEE+BΔσσ+CΔρρ]]>其中，A=14sec2θ-2ksin2θ]]>B=14sec2θ(2k-3)(2k-1)2k(4k-3)+2ksin2θ1-2k3-4k]]>C=12-14sec2θ]]>k＝(vs/vp)2式中，E、σ、ρ、θ分别代表杨氏模量、泊松比、密度和纵波入射角，R(θ)是随不同纵波入射角θ变化的纵波反射系数，vs为横波速度、vp为纵波速度。进一步地，在所述构建反映页岩地层脆性的脆性弹性阻抗BEI后，该方法还包括按照以下步骤对BEI进行标准化以消除BEI数值量纲随纵波入射角θ的变化：根据多个测井数据统计所述地层的平均横纵波速度比平方k、平均杨氏模量值E0、平均泊松比值σ0和平均密度值ρ0；将入射角设置为零，通过所述平均横纵波速度比的平方k、所述平均杨氏模量值E0、所述平均泊松比值σ0和所述平均密度值ρ0计算BEI0；以及将公式标准化为：BEI(θ)＝EAσBPC；以及BEI(θ)=BEI0(EE0)A(σσ0)B(ρρ0)C.]]>进一步地，该方法还包括对标准化的公式进行对数线性化以得到对应于三个不同纵波入射角θ的BEI与杨氏模量E、泊松比σ和密度ρ关系。进一步地，所得到的对应于三个不同纵波入射角θ的BEI与杨氏模量E、泊松比σ和密度ρ关系的公式如下：A(θ1)B(θ1)C(θ1)A(θ2)B(θ2)C(θ2)A(θ3)B(θ3)C(θ3)ln(E/E0)ln(σ/σ0)ln(ρ/ρ0)=ln[BEI(θ1)/BEI0]ln[BEI(θ2)/BEI0]ln[BEI(θ3)/BEI0]]]>其中，θ1、θ2、θ3为三个不同的纵波入射角。进一步地，该方法还包括对所述三个不同纵波入射角θ的叠加数据体进行弹性阻抗反演；以及通过井旁弹性阻抗和测井数据回归来计算系数矩阵：A(θ1)B(θ1)C(θ1)A(θ2)B(θ2)C(θ2)A(θ3)B(θ3)C(θ3).]]>进一步地，对所述三个不同纵波入射角θ的叠加数据体进行弹性阻抗反演包括：提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种页岩储层脆性评价方法，其特征在于，该方法包括：构建反映页岩地层脆性的脆性弹性阻抗BEI，其中该BEI为弹性阻抗与所述地层岩石的杨氏模量E、泊松比σ和密度ρ随不同纵波入射角θ的变化的函数；通过对应于三个不同纵波入射角θ的所述BEI，确定所述地层岩石的杨氏模量E、泊松比σ和密度ρ；将所确定的杨氏模量E除以所确定的泊松比σ得到所述页岩地层的脆性因子；以及利用所述脆性因子评价所述页岩地层的脆性。

【技术特征摘要】
1.一种页岩储层脆性评价方法，其特征在于，该方法包括：构建反映页岩地层脆性的脆性弹性阻抗BEI，其中该BEI为弹性阻抗与所述地层岩石的杨氏模量E、泊松比σ和密度ρ随不同纵波入射角θ的变化的函数；通过对应于三个不同纵波入射角θ的所述BEI，确定所述地层岩石的杨氏模量E、泊松比σ和密度ρ；将所确定的杨氏模量E除以所确定的泊松比σ得到所述页岩地层的脆性因子；以及利用所述脆性因子评价所述页岩地层的脆性。2.根据权利要求1所述的页岩储层脆性评价方法，其特征在于，按照以下公式构建所述BEI：R(θ)≈12ΔBEIBEI‾≈12Δln(BEI).]]>且，R(θ)=AΔEE+BΔσσ+CΔρρ]]>其中，A=14sec2θ-2ksin2θ]]>B=14sec2θ(2k-3)(2k-1)2k(4k-3)+2ksin2θ1-2k3-4k]]>C=12-14sec2θ]]>k＝(vs/vp)2式中，E、σ、ρ、θ分别代表杨氏模量、泊松比、密度和纵波入射角，R(θ)是随不同纵波入射角θ变化的纵波反射系数，vs为横波速度、vp为纵波速度。3.根据权利要求2所述的页岩储层脆性评价方法，其特征在于，在所述构建反映页岩地层脆性的脆性弹性阻抗BEI后，该方法还包括按照以下步骤对BEI
\t进行标准化以消除BEI数值量纲随纵波入射角θ的变化：根据多个测井数据统计所述地层的平均横纵波速度比平方k、平均杨氏模量值E0、平均泊松比值σ0和平均密度值ρ0；将入射角设置为零，通过所述平均横纵波速度比的平方k、所述平均杨氏模量值E0、所述平均泊松比值σ0和所述平均密度值ρ0计算BEI0；以及将公式标准化为：BEI(θ)＝EAσBρC；以及BEI(θ)=BEI0(EE0)A(σσ0)B(ρρ0)C.]]>4.根据权利要求3所述的页岩储层脆性评价方法，其特征在于，该方法还包括对标准化的公式进行对数线性化以得到对应于三个不同纵波入射角θ的BEI与杨氏模量E、泊松比σ和密度ρ关系。5.根据权利要求4所述的页岩储层脆性评...

【专利技术属性】
技术研发人员：董宁，许杰，霍志周，周刚，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11