一種基于各向異性有效場(chǎng)的泥頁(yè)巖巖石物理模型方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于各向異性有效場(chǎng)的泥頁(yè)巖巖石物理模型方法，通過(guò)將Kuster-Toksoz（1965）模型、Sevostianov（2003）各向異性有效場(chǎng)理論、Brown-Korringa方程（1974）進(jìn)行結(jié)合，從而建立一種基于非均質(zhì)體間應(yīng)力場(chǎng)作用的考慮了孔隙結(jié)構(gòu)（孔隙幾何尺寸）影響的可以預(yù)測(cè)含有機(jī)質(zhì)飽和流體巖石彈性張量的巖石物理模型。該模型區(qū)別于傳統(tǒng)的等效介質(zhì)理論，而是根據(jù)非均質(zhì)體間的應(yīng)力場(chǎng)作用，并利用干酪根與油氣混合的特征來(lái)表征干酪根的成熟度，同時(shí)根據(jù)基質(zhì)顆粒的縱橫比來(lái)表征其定向排列特征，而且將基質(zhì)孔隙分為粒內(nèi)孔隙、粒間孔隙、裂縫等多種孔隙類型，從而建立了考慮多種影響因素的巖石物理模型。
【專利說(shuō)明】一種基于各向異性有效場(chǎng)的泥頁(yè)巖巖石物理模型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于巖石物理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于各向異性有效場(chǎng)的泥頁(yè)巖巖石物理模型方法，是一種基于非均質(zhì)體間應(yīng)力場(chǎng)作用的考慮了孔隙結(jié)構(gòu)(孔隙幾何尺寸)影響的可以預(yù)測(cè)含有機(jī)質(zhì)飽和流體巖石彈性張量的巖石物理模型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]泥頁(yè)巖在沉積盆地中分布廣泛，其低孔低滲的特征使得其能常成為油氣儲(chǔ)層的蓋層，而另一方面，它又作為一種烴源巖，在非常規(guī)儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)中越來(lái)越受到重視。特別是近年來(lái)富含有機(jī)質(zhì)的泥頁(yè)巖，由于其巨大的生烴潛力，成為一種炙手可熱的研究對(duì)象。比如說(shuō)北美地區(qū)的Bakken層的黑色泥頁(yè)巖(Vernik and Nur, 1992)以及北海地區(qū)的Kimmeridge泥頁(yè)巖(Vernik，1995)，其孔隙空間可能充填干酪根，油氣。通常來(lái)說(shuō)，由于粘土顆粒(主要是伊利石)以及干酪根的定向排列，還有微裂縫及微裂隙的存在，使得這些泥頁(yè)巖都表現(xiàn)出比較強(qiáng)烈的速度各向異性特征。那么，如何有效地定量評(píng)價(jià)粘土含量、其各向異性以及定向排列與干酪根的分布特征及其含量對(duì)于烴源巖的彈性特征(生烴評(píng)價(jià))及其工程特征(脆性)的影響就顯得尤其重要。此外，干酪根的成熟度及其特征也對(duì)泥頁(yè)巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)及工程施工有著極為重要的影響，如何建立一種模型來(lái)綜合評(píng)價(jià)這些影響因素就顯得非常迫切。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本文通過(guò)將Kuster-Toksoz (1965)模型、Sevostianov (2005)各向異性有效場(chǎng)理論、Brown-Korringa方程(1975)進(jìn)行結(jié)合,從而建立一種基于非均質(zhì)體間應(yīng)力場(chǎng)作用的考慮了孔隙結(jié)構(gòu)(孔隙幾何尺寸)影響的可以預(yù)測(cè)含有機(jī)質(zhì)飽和流體巖石彈性張量的巖石物理模型。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案(計(jì)算步驟):
[0005]步驟1，通過(guò)精細(xì)測(cè)井分析，得到彈性張量計(jì)算所需的巖性和基本物性參數(shù)，包括巖石基質(zhì)、泥質(zhì)含量、孔隙度、有機(jī)質(zhì)含量；
[0006]步驟2，通過(guò)Voigt-Reuss-Hill平均公式(1952)得到巖石骨架的體積模量和剪切模量，通過(guò)Wood方程(1955)得到混合流體的彈性參數(shù)，并根據(jù)各組分的密度和體積分?jǐn)?shù)求算飽和流體介質(zhì)的總密度；
[0007]步驟3,利用Kuster-Toksoz模型,給定干酪根成熟度初值或者依照化學(xué)分析的數(shù)據(jù)，將油氣與干酪根混合，得到干酪根與油氣混合物的彈性張量；
[0008]步驟4，將干酪根油氣混合物作為背景介質(zhì)，給定巖石基質(zhì)的縱橫比(范圍O?I )，利用各向異性有效場(chǎng)理論計(jì)算基質(zhì)與干酪根混合物的復(fù)合巖石的彈性張量；
[0009]步驟5，利用各向異性有效場(chǎng)理論將粒間孔隙、粒內(nèi)孔隙、裂縫加入到混合巖石中形成干巖石，計(jì)算其彈性張量參數(shù)；
[0010]步驟6,通過(guò)Brown-Korringa (1975)公式進(jìn)行流體替代,計(jì)算飽和流體介質(zhì)的彈
性張量參數(shù)；[0011]對(duì)上述技術(shù)方案(步驟)說(shuō)明如下:
[0012](I)步驟3所述的干酪根與油氣混合物的彈性張量通過(guò)Kuster-Toksoz模型進(jìn)行計(jì)算，假設(shè)S為流體的飽和度，也即為干酪根的成熟度，且S= Φ f/( Φ f+Φ keMgm), (J)f和Φ kerogen分別表示流體與干酪根的體積分?jǐn)?shù)，且混合物的彈性張量為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于各向異性有效場(chǎng)的泥頁(yè)巖巖石物理模型方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I，通過(guò)測(cè)井分析，得到彈性張量計(jì)算所需的巖性和基本物性參數(shù)，包括巖石基質(zhì)、泥質(zhì)含量、孔隙度、有機(jī)質(zhì)含量； 步驟2，通過(guò)Voigt-Reuss-Hill平均公式(1952)得到巖石骨架的體積模量和剪切模量，通過(guò)Wood方程(1955)得到混合流體的彈性參數(shù)，并根據(jù)各組分的密度和體積分?jǐn)?shù)求算飽和流體介質(zhì)的總密度； 步驟3，利用Kuster-Toksoz模型，給定干酪根成熟度初值或者依照化學(xué)分析的數(shù)據(jù)，將油氣與干酪根混合，得到干酪根與油氣混合物的彈性張量； 步驟4，將干酪根油氣混合物作為背景介質(zhì)，給定巖石基質(zhì)的縱橫比(范圍O~I )，利用各向異性有效場(chǎng)理論計(jì)算基質(zhì)與干酪根混合物的復(fù)合巖石的彈性張量； 步驟5，利用各向異性有效場(chǎng)理論將粒內(nèi)孔隙、粒間孔隙、裂縫加入到混合巖石中形成干巖石，計(jì)算其彈性張量參數(shù)； 步驟6,通過(guò)Brown-Korringa (1975)公式進(jìn)行流體替代,計(jì)算飽和流體介質(zhì)的彈性張量參數(shù)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3所述的干酪根與油氣混合物的彈性張量通過(guò)Kuster-Toksoz模型進(jìn)行計(jì)算，設(shè)S為流體的飽和度，也即為干酪根的成熟度，且S= Φ f/ ( Φ f+ Φ kerogen)，Φ f和Φ kerogen分別表示流體與干酪根的體積分?jǐn)?shù)，且混合物的彈性張量為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟4所述各向異性有效場(chǎng)理論通過(guò)以下方式計(jì)算復(fù)合介質(zhì)的有效彈性張量:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟5所述的粒間孔隙、粒內(nèi)孔隙、裂縫，利用不同的孔隙縱橫比0.8,0.15,0.01分別表征。
【文檔編號(hào)】G01V9/00GK104007482SQ201410153349
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月16日
【發(fā)明者】孫贊東, 孫永洋, 劉致水, 董寧 申請(qǐng)人:孫贊東