一种考虑毛细管力的双相饱和页岩速度频散和预测方法技术

技术编号:38939607 阅读:30 留言:0更新日期:2023-09-25 09:39
本发明专利技术公开了一种考虑毛细管力的双相饱和页岩速度频散和预测方法,涉及预测页岩储层速度频散和衰减技术领域,包括以下步骤:S1:根据CT扫描结果建立页岩样品模型,获得岩石的物性参数;S2:基于步骤1在切面上进行三角网格划分,在轴向上进行扫描,完成三维空间的网格划分;S3:计算毛细关系和已知参数;S4:通过VTI介质的应力

【技术实现步骤摘要】
一种考虑毛细管力的双相饱和页岩速度频散和预测方法


[0001]本专利技术涉及预测页岩储层速度频散和衰减
,尤其是涉及一种考虑毛细管力的双相饱和页岩速度频散和预测方法。

技术介绍

[0002]White等人(1983)观察到Pierre页岩中声波测井的P波速度测量值始终高于来自VSP的速度(平均6%)。Homby(1995)发现,10KHz测量的页岩速度比1MHz频率下测量的速度低15%。Suarez

Rivera等人(2001)针对Pierre页岩进行了频率依赖性研究,发现在10Hz和500kHz之间存在显著的纵波速度频散,高达45%。Szewczyk等人(2018)研究了地震频带内(1

100Hz)流体饱和度对页岩频散和衰减的影响,认为地震波诱导的流体流动是主要原因,即波致流。已有技术从宏观、中观、微观三个尺度研究了页岩中的波致流现象,分析了流体分布特征、裂缝等诱发的地震波频散衰减和频变特性,并提出了相应的数值理论模型,结果表明多相流体混合和裂缝是导致介质弱非均质性及各向异性,并进一步导致频散和衰减的主要成因。然而,在页岩储层中,复杂的裂隙网络导致毛细管力发育,其对频散和衰减的影响未知。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种考虑毛细管力的双相饱和页岩速度频散和预测方法,弥补现有技术方案对毛细管力影响估计不足,利用有限元方法来计算有效VT I介质和频率相关刚度的数值模拟方法,能够正确预测包含毛细管力的页岩储层地震波频散和衰减特征。
[0004]为实现上述目的,本专利技术提供了一种考虑毛细管力的双相饱和页岩速度频散和预测方法,包括以下步骤:
[0005]S1:根据CT扫描结果建立页岩样品模型,获得岩石的物性参数;
[0006]S2:基于步骤1在切面上进行三角网格划分,在轴向上进行扫描,完成三维空间的网格划分;
[0007]S3:计算毛细关系和已知参数;
[0008]S4:通过VTI介质的应力

应变方程,得到复刚度,利用有限元计算出岩石样本的纵横波速度绘制曲线。
[0009]优选的,在步骤S3中,毛细关系为:
[0010][0011]其中,P
w
定义为润湿流体压力的无穷小变化的傅里叶变换,P
n
定义为非润湿流体压力的无穷小变化的傅里叶变换;表示非浸润流体饱和多孔弹性介质的饱和度,表示润湿流体饱和多孔弹性介质的饱和度;表示润湿流体压力,表示非润湿流体压力,表示孔隙率;
[0012]润湿性流体和非润湿性流体界面接触位置的压力系数为:
[0013][0014]式中,P

ca
为毛细管力的导数,C
n
表示非润湿性流体、C
w
表示润湿性流体的柔度;
[0015]构建毛细管力变化系数,
[0016][0017]获得包含毛细管力的Biot

willms系数α,
[0018][0019]计算混合流体的体积模量,
[0020][0021]计算孔隙空间模量,
[0022][0023]式中,K
m
表示骨架体积模量,K
s
矿物组分体积模量,K
f
是流体体积模量;
[0024]计算饱和流体岩石的体积模量,
[0025]K
u
=K
s
(K
m
+Ξ)/(K
s
+Ξ)
[0026][0027]其中,K
u
和μ分别表示湿岩体积和干岩剪切模量;
[0028]流体相的相对位移u
θ
定义为:其中u
s
为固体位移;
[0029]流体含量ξ
θ
变化定义为变化定义为是哈密尔顿算子;
[0030]建立本构关系:
[0031]τ
ij
(u)=2με
ij

ij

u
e
s

B1ξ
n

B2ξ
w
)
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0032][0033][0034]e
s
=ε
ii
(u
s
)
[0035]其中,ε
ij
(u
s
)是固体应变张量的傅里叶变换,e
s
是体应变的傅里叶变换,τ
ij
(u)表示固体材料的应力张量分量,是哈密尔顿算子,δ
ij
为克罗内克函数;
[0036][0037]其中K
m
是骨架的体积模量,K
s
是晶粒的体积模量,K
w
是浸润流体相的体积模量,K
n
是非浸润流体相的体积模量,压缩率C
l
表示为:
[0038][0039]德尔塔函数,
[0040]δ=C
s

C
m

[0041]流体影响系数,
[0042][0043]计算转换参数,
[0044][0045][0046][0047][0048]根据转换参数B1,B2,q和r计算中间模量:
[0049]M1=

M3‑
B1C
m
δ
‑1;
[0050]M2=(rB2)q
‑1;
[0051]M3=

M2‑
B2C
m
δ
‑1。
[0052]优选的,在步骤S4中,在频率的扩散范围内,流体饱和两相多孔弹性介质响应的模型由块状材料的应力平衡(4)和两相达西定律(5)和(6)进行描述,
[0053][0054][0055][0056]其中,d
n
、d
w
取决于绝对渗透率κ、流体粘度η
l
和相对渗透率和相对渗透率d
nw
是一个耗散函数,其中∈描述了不混溶流体之间的粘性阻力;具备以下关系:
[0057][0058][0059]优选的,导流体压力公式如下:
[0060][0061][0062]相对位移公式如下:
[0063][0064][0065][0066][0067]其中,是应变张量的傅里叶变换,是应力张量的傅里叶变换,
表示固体的宏观位移矢量,p
ij
为复刚度;VTI介质的应力

应变方程可以表述如下:
[0068][0069][0070][0071][0072][0073][0074]优选的,联立公式(9)(10)(11)和限定预设变量通过VTI介质的应力

应变方程,本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑毛细管力的双相饱和页岩速度频散和预测方法,其特征在于:包括以下步骤:S1:根据CT扫描结果建立页岩样品模型,获得岩石的物性参数;S2:基于步骤1在切面上进行三角网格划分,在轴向上进行扫描,完成三维空间的网格划分;S3:计算毛细关系和已知参数;S4:通过VTI介质的应力

应变方程,得到复刚度,利用有限元计算出岩石样本的纵横波速度绘制曲线。2.根据权利要求1所述的一种考虑毛细管力的双相饱和页岩速度频散和预测方法,其特征在于:在步骤S3中,毛细关系为:其中,P
w
定义为润湿流体压力的无穷小变化的傅里叶变换,P
n
定义为非润湿流体压力的无穷小变化的傅里叶变换;表示非浸润流体饱和多孔弹性介质的饱和度,表示润湿流体饱和多孔弹性介质的饱和度;表示润湿流体压力,表示非润湿流体压力,表示孔隙率;润湿性流体和非润湿性流体界面接触位置的压力系数为:式中,P'
ca
为毛细管力的导数,C
n
表示非润湿性流体、C
w
表示润湿性流体的柔度;构建毛细管力变化系数,获得包含毛细管力的Biot

willms系数α,计算混合流体的体积模量,计算孔隙空间模量,式中,K
m
表示骨架体积模量,K
s
矿物组分体积模量,K
f
是流体体积模量;计算饱和流体岩石的体积模量,K
u
=K
s
(K
m
+Ξ)/(K
s
+Ξ)其中,K
u
和μ分别表示湿岩体积和干岩剪切模量;流体相的相对位移u
θ
定义为:其中u
s
为固体位移;流体含量ξ
θ
变化定义为变化定义为是哈密尔顿算子;
建立本构关系:τ
ij
(u)=2με
ij

ij

u
e
s

B1ξ
n

B2ξ
w
)
ꢀꢀꢀꢀ
(1)(1)e
s
=ε
ii
(u
s
)其中,ε
ij
(u
s
)是固体应变张量的傅里叶变换,e
s...

【专利技术属性】
技术研发人员:孙超姜志海李良钰高崇诚刘晓阳旦增措姆
申请(专利权)人:中国矿业大学
类型:发明
国别省市:

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