一种基于岩石物理模型的页岩地层各向异性参数预测方法，包括：利用Backus平均及各向异性微分等效介质模型DEM构建等效的粘土-流体-干酪根混合体，得到所述粘土-流体-干酪根混合体的等效弹性张量；利用多相Hashin-Strikman平均公式计算脆性岩屑矿物混合体的等效弹性刚度张量；将所述脆性岩屑矿物混合体加入所述粘土-流体-干酪根混合体中，然后利用各向异性自洽模型SCA计算粘土-岩屑等效弹性刚度张量；在所述粘土-岩屑混合体加入岩屑孔隙流体，然后利用各向异性DEM计算页岩等效弹性刚度张量；根据所述等效弹性刚度张量计算页岩地层的各向异性参数。通过本发明专利技术可以直接测量获得页岩地层各向异性参数，给页岩勘探的岩石物理建模和后续的弹性参数估算带来了便利。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及非常规油气地球物理勘探技术，尤其涉及一种基于岩石物理模型的页 岩地层各向异性参数预测方法。
技术介绍
与常规砂岩储层相比，页岩具有更复杂的矿物组分和孔隙结构，并且呈现非常强 的各向异性。虽然页岩的各向异性对其地震响应（速度、振幅）和测井数据（纵波速度、横 波速度）有显著的影响，但是通常在勘探中很难直接测量获得各向异性参数。因此给页岩 勘探的相关技术岩石物理建模和后续的弹性参数估算带来了很大的困难。 岩石物理模型是连接页岩储层参数（矿物组分、孔隙度、孔隙纵横比、有机质丰度 和成熟度）和弹性参数（速度、密度、弹性模量、各向异性参数）的良好桥梁。岩石的弹性 特征与其微观结构有很大关系。常规的砂岩模型通常假设矿物组分较为单一、矿物颗粒分 选性和磨圆度较好。但是这些假设对含有矿物组分繁多、矿物颗粒大小和分布状态差异较 大、孔隙结构复杂、富含有机质的页岩明显不适用。 现有技术中，已有的页岩各向异性岩石物理模型主要包括：利用Backus平均方 法构建富有机质页岩的等效弹性张量（Vernik and Nur, 1992 ;Vernik and Landis, 1996 ; Guo等，2012);利用微分等效介质（DEM)方法模拟富有机质页岩的等效弹性张量 (Bandyopadhyay 2009 ;Wu等2012) ;Hornby(2012)等结合自洽模型（SCA)和微分等效介质 (DEM)模型模拟粘土 -流体混合体的等效弹性张量，再利用包裹体类模型构建页岩。 然而，由于不同地区的页岩物性差异很大，目前针对页岩建立的岩石物理模型通 常具有一定的局限性，因此需要建立一个普适的页岩地震岩石物理建模方法。
技术实现思路
本专利技术实施例提供，以 直接测量获得页岩地层各向异性参数。 为了实现上述目的，本专利技术实施例提供一种基于岩石物理模型的页岩地层各向异 性参数预测方法，该页岩地层各向异性参数预测方法包括： 利用Backus平均及各向异性微分等效介质模型DEM构建等效的粘土-流体-干 酪根混合体，得到所述粘土 -流体-干酪根混合体的等效弹性张量； 利用多相Hashin-Strikman平均公式计算脆性岩肩矿物混合体的等效弹性刚度 张量； 将所述脆性岩肩矿物混合体加入所述粘土-流体-干酪根混合体中，然后利用各 向异性自洽模型SCA计算粘土 -岩肩等效弹性刚度张量； 在所述粘土-岩肩混合体加入岩肩孔隙流体，然后利用各向异性DEM计算页岩等 效弹性刚度张量； 根据所述等效弹性刚度张量计算页岩地层的各向异性参数。 一实施例中，利用Backus平均及各向异性微分等效介质模型DEM构建等效的粘 土-流体-干酪根混合体，得到所述粘土-流体-干酪根混合体的等效弹性张量，包括： 利用Backus平均模拟含有不同矿物的固体粘土矿物集合体的等效弹性张量 利用各向异性微分等效介质模型DEM向所述固体粘土矿物集合体添加孔隙流体 和干酪根，获得所述粘土-流体-干酪根混合体的等效弹性张量; 改变层状粘土 -流体-干酪根混合物中单元体的偏转角度，得到修正后的等效弹 性张量 土干酪tp ° 一实施例中，所述等效弹性张量的表达式如下： 其中，所述等效弹性张量的5个弹性常数为： 1=11=11=1.1=1,fiSN相粘土矿物的组分。 一实施例中，所述粘土-流体-干酪根混合体的等效弹性张量可由 DEM公式计算得到，DEM公式如下： 其中，Qj为中间变量，C j表示干酪根或孔隙流体的弹性刚度张量，f j表示干酪根或 孔隙流体在粘土-流体-干酪根混合物中所占的组分，I表示单位矩阵，泛表示与特定几何 形状的弹性介质有关的张量，C d?为粘土 -流体-干酪根混合体的等效弹性张量。 -实施例中，进行角度偏转后每个单元体的弹性常数可由Bond变换计算得到， Bond变换公式为： 其中，'和均为四阶张量（i，j，k，1，m，n，p，q可分别取1，2, 3);匕(久0)及 形>:)分别为原始粘土-流体-干酪根混合体的等效弹性张量<_(0,0)在空间中沿水平 方向转动9后的等效弹性张量；'(M)及分别为'(氏0)及沿垂直 方向转动^角度后的等效弹性张量；Lini、L]n、Lkp及L 1P为与角度有关的矩阵，在两部转动中可 分别表不关 -实施例中，利用多相Hashin-Strikman平均公式计算脆性岩肩矿物混合体的等 效弹性刚度张量，包括：用体积模量Krff和剪切模量yrff表示所述等效弹性刚度张量eg :: \ ^u'J 'J ^ft) 所述多相Hashin-Strikman平均公式如下： Keff= 0. 5(K ++K ) y. = < ( y. + ^ max) > ~ ^ max ii =<(ii + ^ nin) ueff= 0? 5(u ++u)其中， K+，K分别表示脆性岩肩矿物混合体的上限和下限体积模量，K _，K_分别为几相 岩肩矿物中最大和最小的体积模量；y+，y分别表示脆性岩肩矿物混合体的上限和下限 剪切模量，y_，分别为几相岩肩矿物中最大和最小的剪切模量。 一实施例中，各向异性自洽模型SCA如下：其中，为粘土-岩肩等效弹性刚度张量，及頌;t.勝于_为中间变量， fg)B表示脆性岩肩矿物混合体在粘土-岩肩混合体中所占的体积百分比。-实施例中，页岩等效弹性刚度张量表示为： / -实施例中，所述各向异性参数包括： 通过本专利技术，可以直接测量获得页岩地层各向异性参数，给页岩勘探的岩石物理 建模和后续的弹性参数估算带来了便利。【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。 图1为本专利技术一实施例的基于岩石物理模型的页岩地层各向异性参数预测方法 流程图； 图2为本专利技术另一实施例的基于岩石物理模型的页岩地层各向异性参数预测方 法流程图； 图3为本专利技术实施例的粘土矿物组分示意图； 图4A及图4B为本专利技术实施例通过测井数据获得的干酪根的体积组分和总孔隙度 示意图； 图5为本专利技术实施例根据测井数据或岩心数据获得的各相脆性岩肩矿物组分示 意图；图6A及图6B为本专利技术实施例的弹性常数及各向异性参数的结果示意图；图7A及图7B为本专利技术实施例的井旁地震波振幅分析结果示意图。【具体实施方式】 下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于岩石物理模型的页岩地层各向异性参数预测方法，其特征在于，包括：利用Backus平均及各向异性微分等效介质模型DEM构建等效的粘土‑流体‑干酪根混合体，得到所述粘土‑流体‑干酪根混合体的等效弹性张量；利用多相Hashin‑Strikman平均公式计算脆性岩屑矿物混合体的等效弹性刚度张量；将所述脆性岩屑矿物混合体加入所述粘土‑流体‑干酪根混合体中，然后利用各向异性自洽模型SCA计算粘土‑岩屑等效弹性刚度张量；在所述粘土‑岩屑混合体加入岩屑孔隙流体，然后利用各向异性DEM计算页岩等效弹性刚度张量；根据所述等效弹性刚度张量计算页岩地层的各向异性参数。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张峰，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11
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