一種針對富含有機質(zhì)頁巖的各向異性巖石物理建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于油氣地球物理勘探領(lǐng)域，勘探對象為頁巖氣，具體涉及一種針對富含 有機質(zhì)頁巖的各向異性巖石物理建模方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 巖石物理的主要任務(wù)在于如何將地下巖石的物性參數(shù)與彈性參數(shù)（如速度、密 度）聯(lián)系起來。巖石的礦物成分，孔隙度、含流體性甚至孔隙形狀都會影響巖石的彈性模 量，為了研究和模擬地下復(fù)雜的巖石與模量間的相互關(guān)系，人們發(fā)展了 KT理論（Kuster and Toksoz，1974)，自相容模型（O'Connell and Budiansky，1974)，等效微分介質(zhì)理論 (Cleary, 1980 ;Zimmerman，1991a)。一些經(jīng)典的巖石物理建模方法依賴于建立速度與孔隙 度、泥質(zhì)含量和其他一些物性參數(shù)之間的關(guān)系，這種方法在砂巖儲層和灰?guī)r儲層中取得了 巨大的成功，如針對砂泥巖的Han模型，Xu-Whi te模型，Gassmann模型以及針對碳酸鹽巖的 Xu-Panye模型等。
[0003] 對于致密砂巖儲層，往往具有較低的孔隙度和滲透率并發(fā)育有較強的裂縫，目前 國外已有的技術(shù)包括Hudson模型，Eshelby-Cheng裂縫模型。然而對于富含有機質(zhì)的頁巖， 這些模型都顯得蒼白無力。頁巖中復(fù)雜的巖性（常包括砂巖、石灰石、泥質(zhì)-硅質(zhì)混合物） 和強非均勻性給建模過程帶來了巨大的麻煩。此外，頁巖中所富含的有機質(zhì)以及應(yīng)力非均 勻性還會帶來較強的各向異性。因此，在針對有機頁巖的巖石物理建模過程中不得不考慮 這些因素的影響。目前，我國尚不具備一套完整的針對有機質(zhì)頁巖的各向異性巖石物理建 模方法與流程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種針對富含有機質(zhì)頁 巖的各向異性巖石物理建模方法，針對富含有機質(zhì)的頁巖，用于頁巖氣勘探領(lǐng)域。意在建立 一種富含有機質(zhì)的各向異性頁巖巖石物理建模方法和流程，幫助更好的了解和刻畫頁巖巖 石物性對于彈性參數(shù)和力學(xué)參數(shù)的影響，指導(dǎo)頁巖氣勘探甜點預(yù)測。
[0005] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0006] -種針對富含有機質(zhì)頁巖的各向異性巖石物理建模方法，包括：
[0007] 第一步，輸入組成巖石礦物的比例和模量，計算得到多種礦物混合的巖石基質(zhì)的 彈性模量；
[0008] 第二步，向所述巖石基質(zhì)中依次加入不同類型的孔隙得到干巖石，計算得到含孔 隙干巖石的骨架模量；
[0009] 第三步，向所述干巖石中加入干酪根得到含有機質(zhì)干巖石，計算得到含干酪根的 干巖石剛度矩陣；
[0010] 第四步，向所述含有機質(zhì)干巖石中加入流體，計算得到整個有機頁巖的彈性模量。
[0011] 所述第一步是這樣實現(xiàn)的： (1)
[0012] 由公式（1)計算多種礦物混合的巖石基質(zhì)彈性模量：
[0016] fi和Mi分別代表第i種礦物的比例和模量；N表示N種礦物。
[0017] 所述第二步是這樣實現(xiàn)的：
[0018] 基于第一步得到的多種礦物混合的巖石基質(zhì)的彈性模量，利用各向同性等效微分 介質(zhì)理論向巖石基質(zhì)中依次加入不同形狀的孔隙，計算得到含孔隙干巖石的骨架模量：等 效體積模量礦和剪切模量;
[0019] 不同的形狀是通過孔隙的寬長比來刻畫的；
[0020] 計算得到含孔隙干巖石的模量是這樣實現(xiàn)的：
[0021] 每加入一種孔隙，計算一次含孔隙干巖石的模量，具體如下：加入第一種孔隙，計 算得到第一次含孔隙干巖石的模量，然后在此基礎(chǔ)上加入第二種孔隙，計算得到第二次含 孔隙干巖石的模量，以此類推，直到加入最后一種孔隙，然后計算得到最后的含孔隙干巖石 的模量。
[0022] 所述第三步是這樣實現(xiàn)的：
[0023] 基于第二步得到的含孔隙干巖石的模量，利用各向異性等效微分介質(zhì)理論向干巖 石中加入干酪根，計算得到含干酪根的干巖石剛度矩陣。
[0024] 所述第四步是這樣實現(xiàn)的：
[0025] 利用各向異性Gassmann方程向含有機質(zhì)干巖石中加入流體，計算得到整個有機 頁巖的彈性模量。
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明利用介質(zhì)平均理論、微分等效介 質(zhì)理論、各向異性等效介質(zhì)理論及各向異性流體替代方程成功建立了頁巖巖石物理建模流 程，考慮了不同礦物含量、孔隙度、孔隙形狀及干酪根有機質(zhì)對于頁巖巖石彈性模量的影 響。可用于分析不同的巖石物性參數(shù)對彈性參數(shù)及地震響應(yīng)的影響，有效指導(dǎo)和支持頁巖 氣勘探的甜點圈閉工作。
【附圖說明】
[0027] 圖1有機質(zhì)頁巖巖石物理建模流程示意圖
[0028] 圖2-1預(yù)測速度隨干酪根含量的變化圖
[0029] 圖2-2各向異性參數(shù)e隨干酪根含量的變化圖
[0030] 圖2-3各向異性參數(shù)Y隨干酪根含量的變化圖
[0031] 圖2-4各向異性參數(shù)S隨干酪根含量的變化圖
[0032] 圖3-1巖石楊氏模量隨粘土含量和T0C的變化
[0033]圖3-2泊松比隨粘土含量和TOC的變化
[0034]圖4-1利用測井及巖芯資料來進(jìn)行的巖石物理標(biāo)定中的伽馬值
[0035] 圖4-2利用測井及巖芯資料來進(jìn)行的巖石物理標(biāo)定中的井徑
[0036] 圖4-3利用測井及巖芯資料來進(jìn)行的巖石物理標(biāo)定中的縱波速度
[0037] 圖4-4利用測井及巖芯資料來進(jìn)行的巖石物理標(biāo)定中的橫波速度
[0038] 圖5-1基于頁巖氣各向異性巖石物理模型對礦物含量的反演結(jié)果中的石英含量
[0039] 圖5-2基于頁巖氣各向異性巖石物理模型對礦物含量的反演結(jié)果中的粘土含量
[0040] 圖5-3基于頁巖氣各向異性巖石物理模型對礦物含量的反演結(jié)果中的長石含量
[0041] 圖5-4基于頁巖氣各向異性巖石物理模型對礦物含量的反演結(jié)果中的干酪根含 量
【具體實施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：
[0043] 發(fā)明的內(nèi)容為針對有機質(zhì)頁巖的各向異性巖石物理建模方法，即包括多種礦物混 合的巖石基質(zhì)模量計算、含孔隙干巖石骨架模量計算、干酪根有機質(zhì)的植入和含流體巖石 模量計算一整套建模流程。頁巖巖石物理之所以區(qū)別于常規(guī)油氣藏，一方面是因為巖石中 發(fā)育的復(fù)雜孔隙，另一方面是由于應(yīng)力和有機質(zhì)帶來的各向異性，在該建模方法中，分別考 慮了不同孔隙和有機質(zhì)對巖石模量帶來的影響。為了更好的說明整個建模方法及流程思 路，下面結(jié)合圖1來展示說明。
[0044] 第一步，由Reuss-Voigt-Hill平均（（1)式）計算多種礦物混合的巖石基質(zhì)彈性 模量：
【主權(quán)項】
1. 一種針對富含有機質(zhì)頁巖的各向異性巖石物理建模方法，其特征在于：所述方法包 括： 第一步，輸入組成巖石礦物的比例和模量，計算得到多種礦物混合的巖石基質(zhì)的彈性 模量； 第二步，向所述巖石基質(zhì)中依次加入不同類型的孔隙得到干巖石，計算得到含孔隙干 巖石的骨架模量； 第三步，向所述干巖石中加入干酪根得到含有機質(zhì)干巖石，計算得到含干酪根的干巖 石剛度矩陣； 第四步，向所述含有機質(zhì)干巖石中加入流體，計算得到整個有機頁巖的彈性模量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對富含有機質(zhì)頁巖的各向異性巖石物理建模方法，其特征 在于：所述第一步是這樣實現(xiàn)的： 由公式（1)計算多種礦物混合的巖石基質(zhì)彈性模量：
fi和％分別代表第i種礦物的比例和模量；N表示N種礦物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的針對富含有機質(zhì)頁巖的各向異性巖石物理建模方法，其特征 在于：所述第二步是這樣實現(xiàn)的： 基于第一步得到的多種礦物混合的巖石基質(zhì)的彈性模量，利用各向同性等效微分介質(zhì) 理論向巖石基質(zhì)中依次加入不同形狀的孔隙，計算得到含孔隙干巖石的模量：等效體積模 量礦和剪切模量; 不同的形狀是通過孔隙的寬長比來刻畫的； 計算得到含孔隙干巖石的模量是這樣實現(xiàn)的： 每加入一種孔隙，計算一次含孔隙干巖石的模量，具體如下：加入第一種孔隙，計算得 到第一次含孔隙干巖石的模量，然后在此基礎(chǔ)上加入第二種孔隙，計算得到第二次含孔隙 干巖石的模量，以此類推，直到加入最后一種孔隙，然后計算得到最后的含孔隙干巖石的模 量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的針對富含有機質(zhì)頁巖的各向異性巖石物理建模方法，其特征 在于：所述第三步是這樣實現(xiàn)的： 基于第二步得到的含孔隙干巖石的模量，利用各向異性等效微分介質(zhì)理論向干巖石中 加入干酪根，計算得到含干酪根的干巖石剛度矩陣。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的針對富含有機質(zhì)頁巖的各向異性巖石物理建模方法，其特征 在于：所述第四步是這樣實現(xiàn)的： 利用各向異性Gassmann方程向含有機質(zhì)干巖石中加入流體，計算得到整個有機頁巖 的彈性模量。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種針對富含有機質(zhì)頁巖的各向異性巖石物理建模方法，屬于油氣地球物理勘探領(lǐng)域。本方法包括：第一步，輸入組成巖石礦物的比例和模量，計算得到多種礦物混合的巖石基質(zhì)的彈性模量；第二步，向所述巖石基質(zhì)中依次加入不同類型的孔隙得到干巖石，計算得到含孔隙干巖石的骨架模量；第三步，向所述干巖石中加入干酪根得到含有機質(zhì)干巖石，計算得到含干酪根的干巖石剛度矩陣；第四步，向所述含有機質(zhì)干巖石中加入流體，計算得到整個有機頁巖的彈性模量。
【IPC分類】G06F17-50
【公開號】CN104573150
【申請?zhí)枴緾N201310492416
【發(fā)明人】滕龍, 胡華鋒, 王世星
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月18日