一种确定页岩地层中各向异性泥质比例的方法技术

本发明专利技术提供了一种确定页岩地层中各向异性泥质比例的方法，属于石油勘探领域。该方法包括：(1)收集实际测井资料中的页岩地层的纵、横波速度曲线；(2)收集实验测定的或测井资料解释的页岩地层的总的粘土含量、砂岩含量、碳酸盐含量和黄铁矿含量，以及地层中干酪根和孔隙流体的含量；(3)计算砂岩、碳酸盐和黄铁矿的等效弹性模量；(4)假设非定向排列的初始粘土体积含量，则：定向排列粘土体积＝总的粘土含量‑非定向排列的初始粘土体积含量；(5)计算骨架矿物与非定向排列粘土的干岩石的等效弹性模量；(6)输入孔隙类型、孔隙纵横比、干岩石的等效弹性模量，计算该孔隙类型的形状因子。

A method for determining the proportion of anisotropic mud in shale formation

The invention provides a method for determining the proportion of anisotropic shale in shale formation, belonging to the field of petroleum exploration. The method includes: (1) collecting P-wave and S-wave velocity curves of shale formation in actual logging data; (2) collecting total clay content, sandstone content, carbonate content and pyrite content of shale formation as well as kerogen and pore fluid content in formation as determined by experiment or interpreted by logging data; (3) calculating sandstone and pore fluid content. Equivalent elastic modulus of carbonate and pyrite; (4) Assuming initial clay volume content of non-directional arrangement, then: directional arrangement clay volume = total clay content; initial clay volume content of non-directional arrangement; (5) Calculating equivalent elastic modulus of dry rock of skeleton mineral and non-directional arrangement clay; (6) Input pore class Type, pore aspect ratio and equivalent elastic modulus of dry rock are calculated, and the shape factor of the pore type is calculated.

【技术实现步骤摘要】
一种确定页岩地层中各向异性泥质比例的方法
本专利技术属于石油勘探领域，具体涉及一种确定页岩地层中各向异性泥质比例的方法。
技术介绍
Mavko指出，要想用理论方法的方法来预测岩石骨架和孔隙组成的混合物的等效弹性模量，一般需要知道：(1)组成岩石骨架部分的体积含量；(2)每种岩石骨架成分的弹性模量；(3)岩石骨架之间即孔隙度的几何形态。Guo等(2013)针对Barnett页岩提出了一种较为全面的岩石物理建模流程。流程中，首先用SCA或DEM模型计算粘土与束缚水混合物的等效弹性模量，用KT模型计算干酪根与相关流体混合物的等效弹性模量，流体包括油、气、水三种，混合后的等效弹性模量用Wood方程求取。其次，随机分布的矿物颗粒和孔隙流体组成的各向同性物质由SCA或DEM模型来获取。最后，用Backus平均模型考虑由粘土矿物与干酪根颗粒定向排列所引起的VTI各向异性。该建模思路的最大特点在于将粘土矿物和有机物质干酪根分为两部分，一部分随机分布，一部分定向排列。随机分布的粘土和干酪根与其它矿物，如石英、方解石、白云石以及随机分布的各类孔隙，如球形孔隙、粒间孔、裂隙共同组成一个各向同性的岩石骨架。在此基础上，根据水平定向排列的粘土矿物和干酪根颗粒可将岩石理想化为具有垂直对称轴的横向各向异性介质(VTI)。各向异性岩石物理模型的输入输出参数通常为刚度矩阵C或柔度矩阵S(S＝C-1)，刚度矩阵中含有5个独立的弹性参数：通过提取矩阵内的弹性参数可用于计算不同方向上的纵横波速度。Thomsen(1986)把描述VTI介质性质的五个弹性各向异性模量C11、C13、C33、C55和C66重新组合成其它五个参数，即垂直各向同性平面的P波和SV波速度VP0、VSV0以及三个无量纲的Thomsen各向异性参数ε、δ、γ：其中，Vp表示P波或纵波，VSH表示SV波或横波。当取各向同性极限时ε、δ、γ趋于零。Thomsen所列的数据中绝大多数实际岩石都表现为弱各向异性，即ε、δ、γ<<1。进一步的研究表明，即使在弱各向异性情况下，与介质的各向异性有关的许多现象也是不可忽略的。Thomsen各向异性参数ε、δ、γ表达式为：ε为纵波各向异性，是度量准纵波各向异性强度的参数；γ为横波各向异性，是度量准横波各向异性或横波分裂强度的参数；δ为纵波变异系数，表示纵波在垂直方向各向异性变化的快慢程度。页岩地层通常由泥质、骨架矿物、有机质、孔隙和流体组成，在对页岩地层进行岩石物理建模过程中，应充分考虑其骨架矿物组分的复杂性，孔隙类型的多样性，以及粘土颗粒的定向排列造成的各向异性。通常情况下，将页岩的矿物与粒间孔隙部分、粘土及其束缚水部分、干酪根及其有机质部分视为各向同性介质。定向排列的粘土引起页岩地层的各向异性，页岩地层的各向异性大小主要是由于定向排列的泥质含量来确定。目前还没有确定泥质比例的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种确定页岩地层中各向异性泥质比例的方法，确定页岩地层中定向排列的泥质含量，同时预测其他页岩井的纵、横波速度和各向异性。准确评价页岩地层的定向排列泥质含量、纵横波速度及其各向异性，为页岩地层开发提供准确的岩石力学参数和各向异性性质。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种确定页岩地层中各向异性泥质比例的方法，包括：(1)收集实际测井资料中的页岩地层的纵、横波速度曲线；(2)收集实验测定的或测井资料解释的页岩地层的总的粘土含量、砂岩含量、碳酸盐含量和黄铁矿含量，以及地层中干酪根和孔隙流体的含量；(3)计算砂岩、碳酸盐和黄铁矿的等效弹性模量；(4)假设非定向排列的初始粘土体积含量，则：定向排列粘土体积＝总的粘土含量-非定向排列的初始粘土体积含量；非定向排列对应于图3中的随机排列。(5)计算骨架矿物与非定向排列粘土的干岩石的等效弹性模量；(6)输入孔隙类型、孔隙纵横比、干岩石的等效弹性模量，计算该孔隙类型的形状因子；(7)计算该形状因子下的干岩石的等效弹性模量；(8)输入油、气、水的体积含量、体积模量和密度，计算地层中油、气、水混合流体的等效弹性模量；(9)假设干酪根作为孔隙的一部分，采用Wood模型把页岩地层的干酪根和混合流体加入到干岩石中；(10)干岩石在加入了干酪根和混合流体以后就变成了饱和岩石，计算饱和岩石的等效弹性模量；(11)加入定向排列粘土含量，计算出各向异性页岩地层的等效弹性模量；(12)根据各向异性页岩地层的等效弹性模量，计算出水平和垂直方向上的纵、横波速度：(13)判断步骤(12)中计算得到的纵、横波速度与步骤(1)中实际测量的纵、横波速度是否一致，如果一致，则转入步骤(14)，如果不一致，则返回步骤(4)；(14)利用定向排列粘土体积＝总的粘土含量-非定向排列的粘土体积含量，确定页岩地层中最优的定向排列粘土含量；(15)根据VTI介质性质的弹性参数，计算页岩地层的Thomsen各向异性参数ε、δ、γ。所述步骤(3)中是采用VRH模型计算砂岩、碳酸盐和黄铁矿等骨架矿物的等效弹性模量的。所述步骤(5)中是采用DEM模型计算骨架矿物与非定向排列粘土的干岩石的等效弹性模量的。所述步骤(6)中的干岩石的孔隙类型为盘状孔隙结构类型，孔隙纵横比为0.2。所述步骤(7)中是利用SCA或DEM或K-T模型计算干岩石的等效弹性模量的。所述步骤(8)中是采用Wood模型计算地层中油、气、水混合流体的等效弹性模量的。所述步骤(10)中是采用Gassmann模型求得饱和岩石的等效弹性模量的。所述步骤(11)中是采用Backus平均模型计算出页岩地层VTI各向异性介质的等效弹性模量的。所述步骤(13)中判断步骤(12)中计算得到的纵、横波速度与步骤(1)中实际测量的纵、横波速度是否一致是这样实现的：将实际测量的纵、横波速度数值分别与计算得到的纵、横波速度进行比较，如果实际测量的数值与计算得到的数值两者的差值的绝对值小于5us/ft，则判断为不一致，否则判断为一致。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术利用岩石物理模拟方法确定页岩地层纵横波速度和各向异性性质，优化确定了不同定向排列及非定向排列的粘土比例。采用SCA模型、K-T模型和DEM模型评价的结果与实际测量结果对比，优选适合页岩地层的岩石物理模型和孔隙类型。在确定孔隙结构和岩石物理模型的基础上，利用纵、横波数值对比，优化确定定向排列及非定向排列的粘土比例，有利于准确确定页岩地层的各向异性性质。附图说明图1现有的有机页岩岩石物理建模流程图图2为本专利技术页岩地层岩石物理建模流程图图3本专利技术方法的步骤框图图4本专利技术实施例一中的页岩地层不同岩石物理模型解释对比图图5本专利技术实施例二中页岩地层岩石力学各向异性型解释成果图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述：本专利技术根据页岩地层的矿物组分、定向及非定向粘土含量、孔隙结构和流体性质，采用岩石物理响应模型，建立了页岩地层纵横波速度各向异性模拟流程，如图2所示，现有的有机页岩岩石物理建模流程如图1所示。将地层中随机分布的、不同排列方式的粘土逐步加入到岩石基质中，逐步地，利用各种等效介质岩石物理模型计算页岩地层的等效弹性模量，方便地计算定向排列粘土引起的不同页岩地层的纵、横波速度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定页岩地层中各向异性泥质比例的方法，其特征在于：所述方法包括：(1)收集实际测井资料中的页岩地层的纵、横波速度曲线；(2)收集实验测定的或测井资料解释的页岩地层的总的粘土含量、砂岩含量、碳酸盐含量和黄铁矿含量，以及地层中干酪根和孔隙流体的含量；(3)计算砂岩、碳酸盐和黄铁矿的等效弹性模量；(4)假设非定向排列的初始粘土体积含量，则：定向排列粘土体积＝总的粘土含量‑非定向排列的初始粘土体积含量；(5)计算骨架矿物与非定向排列粘土的干岩石的等效弹性模量；(6)输入孔隙类型、孔隙纵横比、干岩石的等效弹性模量，计算该孔隙类型的形状因子；(7)计算该形状因子下的干岩石的等效弹性模量；(8)输入油、气、水的体积含量、体积模量和密度，计算地层中油、气、水混合流体的等效弹性模量；(9)假设干酪根作为孔隙的一部分，采用Wood模型把页岩地层的干酪根和混合流体加入到干岩石中；(10)干岩石在加入了干酪根和混合流体以后就变成了饱和岩石，计算饱和岩石的等效弹性模量；(11)加入定向排列粘土含量，计算出各向异性页岩地层的等效弹性模量；(12)根据各向异性页岩地层的等效弹性模量，计算出水平和垂直方向上的纵、横波速度：(13)判断步骤(12)中计算得到的纵、横波速度与步骤(1)中实际测量的纵、横波速度是否一致，如果一致，则转入步骤(14)，如果不一致，则返回步骤(4)；(14)利用定向排列粘土体积＝总的粘土含量‑非定向排列的粘土体积含量,确定页岩地层中最优的定向排列粘土含量；(15)根据VTI介质性质的弹性参数，计算页岩地层的Thomsen各向异性参数ε、δ、γ。...

【技术特征摘要】
1.一种确定页岩地层中各向异性泥质比例的方法，其特征在于：所述方法包括：(1)收集实际测井资料中的页岩地层的纵、横波速度曲线；(2)收集实验测定的或测井资料解释的页岩地层的总的粘土含量、砂岩含量、碳酸盐含量和黄铁矿含量，以及地层中干酪根和孔隙流体的含量；(3)计算砂岩、碳酸盐和黄铁矿的等效弹性模量；(4)假设非定向排列的初始粘土体积含量，则：定向排列粘土体积＝总的粘土含量-非定向排列的初始粘土体积含量；(5)计算骨架矿物与非定向排列粘土的干岩石的等效弹性模量；(6)输入孔隙类型、孔隙纵横比、干岩石的等效弹性模量，计算该孔隙类型的形状因子；(7)计算该形状因子下的干岩石的等效弹性模量；(8)输入油、气、水的体积含量、体积模量和密度，计算地层中油、气、水混合流体的等效弹性模量；(9)假设干酪根作为孔隙的一部分，采用Wood模型把页岩地层的干酪根和混合流体加入到干岩石中；(10)干岩石在加入了干酪根和混合流体以后就变成了饱和岩石，计算饱和岩石的等效弹性模量；(11)加入定向排列粘土含量，计算出各向异性页岩地层的等效弹性模量；(12)根据各向异性页岩地层的等效弹性模量，计算出水平和垂直方向上的纵、横波速度：(13)判断步骤(12)中计算得到的纵、横波速度与步骤(1)中实际测量的纵、横波速度是否一致，如果一致，则转入步骤(14)，如果不一致，则返回步骤(4)；(14)利用定向排列粘土体积＝总的粘土含量-非定向排列的粘土体积含量,确定页岩地层中最优的定向排列粘土含量；(15)根据VTI介质性质的弹性参数，计算页岩地层的Thomsen各向异性参数ε、δ、γ。2.根据权利要求1所述的确定页岩地层中...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖东良，陆黄生，赵文杰，王卫，刘江涛，
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工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11