页岩储层脆性指数计算方法及系统技术方案

公开了一种页岩储层脆性指数计算方法及系统。该方法包括：建立岩石骨架模型，计算岩石骨架模型的弹性模量和密度；根据岩石骨架模型的弹性模量和密度，计算岩石骨架模型的单层各向同性的弹性刚度张量；根据单层各向同性的弹性刚度张量，计算岩石骨架模型的横向各向同性的弹性刚度张量；在岩石骨架模型中加入裂隙，获得页岩储层模型，计算页岩储层模型的弹性刚度张量；根据页岩储层模型的弹性刚度张量和测井密度，计算页岩储层模型的泊松比与杨氏模量；根据页岩储层模型的泊松比与杨氏模量，计算页岩储层模型的脆性指数。本发明专利技术通过元素测井和岩石物理，快速简便的计算页岩储层脆性指数，为页岩气储层预测、脆性评价和裂缝预测提供必要参数。

Calculation method and system of shale reservoir brittleness index

【技术实现步骤摘要】
页岩储层脆性指数计算方法及系统
本专利技术涉及油气地震勘探与开发领域，更具体地，涉及一种页岩储层脆性指数计算方法及系统。
技术介绍
随着石油天然气资源的开发利用，常规孔隙性油气藏储量日益减少，开发难度逐渐增大，石油与天然气勘探方向逐渐由浅部转向深部、由常规油气藏转向特殊油气藏。作为油气储集的重要场所—储层的研究也将从常规的孔隙性储层的研究逐渐发展到其他各种类型的储层研究，特别是裂缝性储层近年来引起了广大石油地质工作者的广泛兴趣。同时随着非常规天然气勘探开发的快速发展，页岩气、致密气、煤层气等非常规能源作为常规能源的补充,逐渐引起人们的重视。页岩气藏属于典型的低渗透率、低孔隙度的非常规天然气藏，在我国油气资源里占有很大的比重。但其开发成本高、难度大，而其特殊的储层特征又决定了开发这类储层必须采用强化手段——储层压裂改造技术，改善油气流渗流条件，从而达到有效的开采目的。压裂改造储层不仅可使页岩气以高的初始产气量，较快地收回生产投资，而且可以延长压裂初始高产后的相对稳产期，延长气井寿命。压裂设计需要考虑如何选定层位、射孔和压裂数量等参数，并且对于不同的页岩地层需要选定不同的参数。压裂缝的形态主要受地层应力分布状态、地层脆性以及天然裂隙等因素控制。脆性指数越高，页岩地层压裂时越发容易形成微裂缝，压裂工程改造成本越低，因此，脆性指数是压裂工程中最重要参数。现有的页岩储层脆性评价方法主要包两种，第一种是根据页岩储层矿物来计算页岩储层脆性，第二种是弹性参数表征页岩储层脆性。而每一种方法又包含有不同形式的计算公式。这样一来就存在如下问题：第一：基于矿物成分计算出来的脆性指数与基于弹性参数计算出来的脆性指数，二者的参数以及计算公式不同，因此可比性差；第二弹性参数往往包含了矿物成分及其含量、孔隙流体、裂缝等因素的综合影响，而基于矿物成分的计算方法仅仅包含了矿物成分及含量，没有考虑孔隙流体以及裂缝等因素，因此其结果可能不是很准确。因此，有必要开发一种页岩储层脆性指数计算方法及系统。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页岩储层脆性指数计算方法及系统，其能够通过元素测井和岩石物理，快速简便的计算页岩储层脆性指数，为页岩气储层预测、脆性评价和裂缝预测提供必要参数。根据本专利技术的一方面，提出了一种页岩储层脆性指数计算方法。所述方法可以包括：建立岩石骨架模型，计算岩石骨架模型的弹性模量和密度；根据所述岩石骨架模型的弹性模量和密度，计算所述岩石骨架模型的单层各向同性的弹性刚度张量；根据所述岩石骨架模型的单层各向同性的弹性刚度张量，计算所述岩石骨架模型的横向各向同性的弹性刚度张量；在所述岩石骨架模型中加入裂隙，获得页岩储层模型，计算所述页岩储层模型的弹性刚度张量；根据所述页岩储层模型的弹性刚度张量和测井密度，计算所述页岩储层模型的泊松比与杨氏模量；根据所述页岩储层模型的泊松比与杨氏模量，计算所述页岩储层模型的脆性指数。优选地，建立岩石骨架模型，计算岩石骨架模型的弹性模量包括：根据多种矿物成分建立所述岩石骨架模型；计算所述岩石骨架模型的Voigt平均模量与Reuss平均模量，进而计算所述岩石骨架模型的弹性模量。优选地，所述Voigt平均模量为：其中，MV为Voigt平均模量，fi和Mi分别是第i个矿物成分的体积含量和弹性模量，i＝1，2，…，N；所述Reuss平均模量为：其中，MR为Reuss平均模量；所述岩石骨架模型的弹性模量为：其中，M为岩石骨架模型的弹性模量。优选地，所述单层各向同性的弹性刚度张量为：其中，ICij为单层各向同性的弹性刚度张量，a、b、c、d、f、m为单层各向同性的弹性刚度张量的参量，a＝c＝λ+2·μ，b＝f＝λ，d＝m＝μ。优选地，所述横向各向同性的弹性刚度张量为：其中，VCij为横向各向同性的弹性刚度张量，A、B、C、D、F、M为横向各向同性的弹性刚度张量的参量，A＝<a-f2·c-1>+<c-1>-1·<f·c-1>2，B＝<b-f2·c-1>+<c-1>-1·<f·c-1>2，C＝<c-1>-1，F＝<c-1>-1·<f·c-1>，D＝<d-1>-1，M＝<m>，其中，运算符<x>表示对括号<>内的岩石的矿物成分x按体积含量进行加权平均。优选地，所述页岩储层模型的弹性刚度张量为：其中，TCij为页岩储层模型的弹性刚度张量，ΔN为裂缝发向刚度，ΔH为裂缝水平刚度，g为横向各向同性的弹性刚度张量的参量比值，e表示裂缝密度。优选地，所述页岩储层模型的泊松比为：其中，υh为水平方向的泊松比，TC11、TC12、TC13、TC33为页岩储层模型的弹性刚度张量的参量。优选地，所述页岩储层模型的杨氏模量为：其中，Eh为水平方向的杨氏模量，TC11、TC12、TC13、TC33为页岩储层模型的弹性刚度张量的参量。优选地，所述脆性指数为：其中，B为脆性指数，υh为水平方向的泊松比，Eh为水平方向的杨氏模量。根据本专利技术的另一方面，提出了一种页岩储层脆性指数计算系统，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：建立岩石骨架模型，计算岩石骨架模型的弹性模量和密度；根据所述岩石骨架模型的弹性模量和密度，计算所述岩石骨架模型的单层各向同性的弹性刚度张量；根据所述岩石骨架模型的单层各向同性的弹性刚度张量，计算所述岩石骨架模型的横向各向同性的弹性刚度张量；在所述岩石骨架模型中加入裂隙，获得页岩储层模型，计算所述页岩储层模型的弹性刚度张量；根据所述页岩储层模型的弹性刚度张量和测井密度，计算所述页岩储层模型的泊松比与杨氏模量；根据所述页岩储层模型的泊松比与杨氏模量，计算所述页岩储层模型的脆性指数。优选地，建立岩石骨架模型，计算岩石骨架模型的弹性模量包括：根据多种矿物成分建立所述岩石骨架模型；计算所述岩石骨架模型的Voigt平均模量与Reuss平均模量，进而计算所述岩石骨架模型的弹性模量。优选地，所述Voigt平均模量为：其中，MV为Voigt平均模量，fi和Mi分别是第i个矿物成分的体积含量和弹性模量，i＝1，2，…，N；所述Reuss平均模量为：其中，MR为Reuss平均模量；所述岩石骨架模型的弹性模量为：其中，M为岩石骨架模型的弹性模量。优选地，所述单层各向同性的弹性刚度张量为：其中，ICij为单层各向同性的弹性刚度张量，a、b、c、d、f、m为单层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种页岩储层脆性指数计算方法，其特征在于，包括：/n建立岩石骨架模型，计算岩石骨架模型的弹性模量和密度；/n根据所述岩石骨架模型的弹性模量和密度，计算所述岩石骨架模型的单层各向同性的弹性刚度张量；/n根据所述岩石骨架模型的单层各向同性的弹性刚度张量，计算所述岩石骨架模型的横向各向同性的弹性刚度张量；/n在所述岩石骨架模型中加入裂隙，获得页岩储层模型，计算所述页岩储层模型的弹性刚度张量；/n根据所述页岩储层模型的弹性刚度张量和测井密度，计算所述页岩储层模型的泊松比与杨氏模量；/n根据所述页岩储层模型的泊松比与杨氏模量，计算所述页岩储层模型的脆性指数。/n

【技术特征摘要】
1.一种页岩储层脆性指数计算方法，其特征在于，包括：
建立岩石骨架模型，计算岩石骨架模型的弹性模量和密度；
根据所述岩石骨架模型的弹性模量和密度，计算所述岩石骨架模型的单层各向同性的弹性刚度张量；
根据所述岩石骨架模型的单层各向同性的弹性刚度张量，计算所述岩石骨架模型的横向各向同性的弹性刚度张量；
在所述岩石骨架模型中加入裂隙，获得页岩储层模型，计算所述页岩储层模型的弹性刚度张量；
根据所述页岩储层模型的弹性刚度张量和测井密度，计算所述页岩储层模型的泊松比与杨氏模量；
根据所述页岩储层模型的泊松比与杨氏模量，计算所述页岩储层模型的脆性指数。


2.根据权利要求1所述的页岩储层脆性指数计算方法，其中，建立岩石骨架模型，计算岩石骨架模型的弹性模量包括：
根据多种矿物成分建立所述岩石骨架模型；
计算所述岩石骨架模型的Voigt平均模量与Reuss平均模量，进而计算所述岩石骨架模型的弹性模量。


3.根据权利要求2所述的页岩储层脆性指数计算方法，其中，所述Voigt平均模量为：



其中，MV为Voigt平均模量，fi和Mi分别是第i个矿物成分的体积含量和弹性模量，i＝1，2，…，N；
所述Reuss平均模量为：



其中，MR为Reuss平均模量；
所述岩石骨架模型的弹性模量为：



其中，M为岩石骨架模型的弹性模量。


4.根据权利要求1所述的页岩储层脆性指数计算方法，其中，所述单层各向同性的弹性刚度张量为：



其中，ICij为单层各向同性的弹性刚度张量，a、b、c、d、f、m为单层各向同性的弹性刚度张量的参量，a＝c＝λ+2·μ，b＝f＝λ，d＝m＝μ。


5.根据权利要求4所述的页岩储层脆性指数计算方法，其中，所述横向各向同性的弹性刚度张量为：



其中，VCij为横向各向同性的弹性刚度张量，A、B、C、D、F、M为横向各向同性的弹性刚度张量的参量，A＝<a-f2·c-1>+<c-1>-1·<f·c-1>2，B＝<b-f2·c-1>+<c-1&...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘百红，郑四连，宋志翔，
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物探技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11