一种分析页岩地层岩石物理各向异性的方法技术

本发明专利技术公开了一种分析页岩地层岩石物理各向异性的方法，所述方法包括：收集页岩地层矿物含量、干酪根含量、孔隙流体含量和孔隙结构，所述矿物含量包含定向排列粘土、非定向排列粘土以及骨架矿物的含量；计算所述骨架矿物的等效弹性模量；计算所述骨架矿物以及所述非定向排列粘土的混合矿物的等效弹性模量；计算干岩石的等效弹性模量；计算混合流体的等效弹性模量；计算饱和岩石的等效弹性模量；计算页岩地层各向异性介质的等效弹性模量；计算水平和垂直方向上的纵横波速度以及各向异性参数。根据本发明专利技术的方法可以分析页岩地层岩石物理各向异性；相较于现有技术，本发明专利技术的方法过程简单、结果准确、实现难度低。

【技术实现步骤摘要】
一种分析页岩地层岩石物理各向异性的方法
本专利技术涉及地质勘探领域，具体涉及一种分析页岩地层岩石物理各向异性的方法。
技术介绍
在进行地质资源的开发利用的过程中，为了确认地质资源点的开发价值、制定开发计划，需要获取地质资源点真实、详细的岩石物理特性。但是，由于地层岩石的不可见性，通常技术人员是通过对实验测定或测井资料解释来对实际的地质资源点的岩石物理特性进行间接描述。或者进一步的，对实验测定或测井资料解释进行进一步分析，利用分析结果来预测实际的地质资源点的岩石物理特性。因此，在进行地质资源的开发利用前，需要针对实验测定或测井资料解释进行分析，获取尽可能详尽、准确的分析结果。针对实验测定或测井资料解释的分析结果会直接影响到最终得出的地质资源点的岩石物理特性描述。
技术实现思路
本专利技术提供了一种分析页岩地层岩石物理各向异性的方法，所述方法包括：(1)收集实验测定或测井资料解释的页岩地层矿物含量、干酪根含量、孔隙流体含量和孔隙结构，所述矿物含量包含定向排列粘土、非定向排列粘土以及骨架矿物的含量；(2)计算所述骨架矿物的等效弹性模量；(3)计算所述骨架矿物以及所述非定向排列粘土的混合矿物的等效弹性模量；(4)基于所述混合矿物的等效弹性模量和所述孔隙结构计算干岩石的等效弹性模量；(5)基于所述孔隙流体含量以及所述干酪根含量计算混合流体的等效弹性模量，所述混合流体包括油、气、水以及干酪根；(6)基于所述混合流体的等效弹性模量以及所述干岩石的等效弹性模量计算饱和岩石的等效弹性模量；(7)结合由粘土矿物颗粒定向排列所引起的各向异性，基于定向排列的粘土含量以及所述饱和岩石的等效弹性模量计算页岩地层各向异性介质的等效弹性模量；(8)基于所述页岩地层各向异性介质的等效弹性模量计算水平和垂直方向上的纵横波速度以及各向异性参数。在一实施例中，在所述步骤(1)中所述定向排列粘土、所述非定向排列粘土含量以及所述孔隙结构由电镜扫描方法确定。在一实施例中，在所述步骤(2)中用VRH模型计算所述骨架矿物的等效弹性模量。在一实施例中，在所述步骤(3)中用DEM模型计算所述混合矿物的等效弹性模量。在一实施例中，在所述步骤(4)中用SCA模型计算所述干岩石的等效弹性模量。在一实施例中，所述孔隙结构包括球状孔隙、硬币状孔隙、盘状孔隙和针状孔隙四种孔隙类型及其纵横比参数。在一实施例中，在所述步骤(5)中采用Wood模型计算所述混合流体的等效弹性模量。在一实施例中，在所述步骤(6)中利用Gassmann模型计算所述饱和岩石的等效弹性模量。在一实施例中，在所述步骤(7)中用Backus平均模型计算由粘土矿物颗粒定向排列所引起的各向异性。在一实施例中，在所述步骤(4)中利用DEM或K-T模型计算所述干岩石的等效弹性模量。根据本专利技术的方法可以分析页岩地层岩石物理各向异性；相较于现有技术，本专利技术的方法过程简单、结果准确、实现难度低。本专利技术的其它特征或优点将在随后的说明书中阐述。并且，本专利技术的部分特征或优点将通过说明书而变得显而易见，或者通过实施本专利技术而被了解。本专利技术的目的和部分优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的步骤来实现或获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例共同用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是现有技术中页岩岩石物理建模流程图；图2是根据本专利技术一实施例的建模流程图；图3根据本专利技术一实施例的方法步骤流程图；图4根据本专利技术一实施例的页岩地层岩石力学各向异性型解释成果图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此本专利技术的实施人员可以充分理解本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程并依据上述实现过程具体实施本专利技术。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。在进行地质资源的开发利用的过程中，为了确认地质资源点的开发价值、制定开发计划，需要获取地质资源点真实、详细的岩石物理特性。但是，由于地层岩石的不可见性，通常技术人员是通过对实验测定或测井资料解释来对实际的地质资源点的岩石物理特性进行间接描述。或者进一步的，对实验测定或测井资料解释进行进一步分析，利用分析结果来预测实际的地质资源点的岩石物理特性。因此，在进行地质资源的开发利用前，需要针对实验测定或测井资料解释进行分析，获取尽可能详尽、准确的分析结果。针对实验测定或测井资料解释的分析结果会直接影响到最终得出的地质资源点的岩石物理特性描述。本专利技术提出了一种分析页岩地层岩石物理各向异性的方法。各向异性(VTI)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(C11、C13、C33、C55和C66)：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其中，VP表示P波或纵波，VSH表示SV波或横波。进一步的，描述VTI介质性质的五个弹性各向异性模量C11、C13、C33、C55和C66可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。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。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。本专利技术的方法根据页岩地层的矿物组分、孔隙结构和流体性质，采用岩石物理响应模型，将地层中随机分布的、不同排列方式、不同孔隙结构的矿物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。从而方便地计算不同页岩地层的纵、横波速度及其各向异性性质参数，并进而分析页岩地层岩石物理各向异性。根据本专利技术的方法可以分析页岩地层岩石物理各向异性；相较于现有技术，本专利技术的方法过程简单、结果准确、实现难度低。在现有技术中，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。针对Barnett页岩，现有技术中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。在此基础本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分析页岩地层岩石物理各向异性的方法，其特征在于，所述方法包括：(1)收集实验测定或测井资料解释的页岩地层矿物含量、干酪根含量、孔隙流体含量和孔隙结构，所述矿物含量包含定向排列粘土、非定向排列粘土以及骨架矿物的含量；(2)计算所述骨架矿物的等效弹性模量；(3)计算所述骨架矿物以及所述非定向排列粘土的混合矿物的等效弹性模量；(4)基于所述混合矿物的等效弹性模量和所述孔隙结构计算干岩石的等效弹性模量；(5)基于所述孔隙流体含量以及所述干酪根含量计算混合流体的等效弹性模量，所述混合流体包括油、气、水以及干酪根；(6)基于所述混合流体的等效弹性模量以及所述干岩石的等效弹性模量计算饱和岩石的等效弹性模量；(7)结合由粘土矿物颗粒定向排列所引起的各向异性，基于定向排列的粘土含量以及所述饱和岩石的等效弹性模量计算页岩地层各向异性介质的等效弹性模量；(8)基于所述页岩地层各向异性介质的等效弹性模量计算水平和垂直方向上的纵横波速度以及各向异性参数。

【技术特征摘要】
1.一种分析页岩地层岩石物理各向异性的方法，其特征在于，所述方法包括：(1)收集实验测定或测井资料解释的页岩地层矿物含量、干酪根含量、孔隙流体含量和孔隙结构，所述矿物含量包含定向排列粘土、非定向排列粘土以及骨架矿物的含量；(2)计算所述骨架矿物的等效弹性模量；(3)计算所述骨架矿物以及所述非定向排列粘土的混合矿物的等效弹性模量；(4)基于所述混合矿物的等效弹性模量和所述孔隙结构计算干岩石的等效弹性模量；(5)基于所述孔隙流体含量以及所述干酪根含量计算混合流体的等效弹性模量，所述混合流体包括油、气、水以及干酪根；(6)基于所述混合流体的等效弹性模量以及所述干岩石的等效弹性模量计算饱和岩石的等效弹性模量；(7)结合由粘土矿物颗粒定向排列所引起的各向异性，基于定向排列的粘土含量以及所述饱和岩石的等效弹性模量计算页岩地层各向异性介质的等效弹性模量；(8)基于所述页岩地层各向异性介质的等效弹性模量计算水平和垂直方向上的纵横波速度以及各向异性参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(1)中所述定向排列粘土、所述非定向排列...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖东良，朱祖扬，王卫，张卫，李永杰，
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