基于变化孔隙纵横比Xu-white模型的富有机质页岩横波预测方法技术

本发明专利技术提供了一种基于变化孔隙纵横比Xu

【技术实现步骤摘要】
基于变化孔隙纵横比Xu
‑
white模型的富有机质页岩横波预测方法


[0001]本专利技术涉及页岩气储层岩石的测井
，具体而言，涉及一种基于变化孔隙纵横比Xu
‑
white模型的富有机质页岩横波预测方法。

技术介绍

[0002]横波速度在叠前地震AVO分析和叠前地震反演中必不可少，同时也是裂缝流体识别、储层物性分析和岩石物性反演的重要参数。受限于井位条件、技术手段和测井成本，在实际测井资料横波速度信息较为匮乏，因此准确的预测横波速度信息意义重大。为了获取准确的横波速度信息，许多学者利用常规测井资料和相关理论方法预测横波速度，主要分为经验公式法、岩石物理模型法和机器学习智能预测法。
[0003]基于经验公式的方法在横波速度和测井数据之间建立了简单直接的关系。Castagna等建立含水碎屑硅酸盐岩中横波速度和纵波速度之间的线性关系；Han等改进了速度、孔隙度和粘土含量的关系并且给出了不同压力下新的方程。Castagna和Backus通过对实验数据的最小二乘多项式拟合建立了横波速度和纵波速度之间的关系；Yan等将Han方程和Xu
‑
White模型结合得到了一个新的拟合方程，并考虑了纵横比对速度的影响；Vernik等研究了一种基于Greenberg
‑
Castagna方法的混合技术，将干酪根考虑在内并，改进了横波速度预测方法。近年来，基于机器学习和人工神经网络的智能预测方法不断涌现。智能预测方法可以获得准确的横波速度信息，但是这些方法需要目标参数的真实数据来训练系统，因此缺乏超出训练数据范围的外推。岩石物理模型描述了微观结构对岩石整体属性的影响，因此可以建立速度或模量与微观结构属性之间的关系。Berryman假设岩石是具有不同纵横比的椭球体成分的混合物提出了等效介质自相容模型(SCM)；Xu和White建立了泥质砂岩的速度与孔隙和粘土含量之间的关系提出了Xu
‑
White模型；Keys和Xu将干岩石模量的近似方程引入Xu
‑
White模型；白俊雨利用可变纵横比替换固定纵横比修正了Xu
‑
White模型；Guo和Li利用结合给定的岩石属性、纵横比和各组分的体积分数SCM模型估计了Barnett页岩的横波速度；Sohail和Hawkes评估了经验公式法和岩石物理模型法预测横波速度，认为修正后的Xu
‑
White模型是目前可用的最佳选择。
[0004]干酪根是页岩储层含油气性的重要指标，其体积模量与剪切模量较小，既不属于固体矿物也不属于流体，体积模量数值近似于水，与固体矿物差别较大，但具有剪切模量，在常规岩石物理建模将干酪根等效为流体。岩石基质的弹性性质和孔隙流体性质会随实际围岩的压力、温度变化。在常规Xu
‑
White模型中采用的是固定孔隙纵横比，忽略了岩石物性参数随深度变化，导致预测结果不准确。

技术实现思路

[0005]为解决上述缺陷，本专利技术提供了基于变化孔隙纵横比Xu
‑
white模型的富有机质页岩横波预测方法，该方法能有效应用于富有机质页岩储层横波速度预测，考虑了干酪根的
特殊弹性性质，避免了岩石物理参数为常数所造成的误差，提高了预测结果的准确性。
[0006]基于变化孔隙纵横比Xu
‑
white模型的富有机质页岩横波预测方法，所述方法包括以下步骤：S1：根据干酪根的特性将其同时等效为基质矿物和孔隙流体；将矿物基质等效为无机矿物与干酪根的混合物，孔隙流体等效为水、气和干酪根的混合物，其中，干酪根按体积分数平均分配到矿物基质和孔隙流体内；S2：以Xu
‑
white模型为基础，引入Voigt
‑
Reuss
‑
Hill平均理论计算富有机质矿物基质的等效弹性模量，利用Wood公式计算混合流体的等效体积模量，使用Gassmann流体替换方程计算出流体饱和富有机质页岩的体积模量和剪切模量，以流体饱和页岩岩石的密度、孔隙度、泥质含量和纵波速度为约束条件的变化孔隙纵横比，构建变化孔隙纵横比的Xu
‑
White模型，进而预测横波速度。
[0007]于本专利技术的一种实施方式中，在步骤S2中，引入Voigt
‑
Reuss
‑
Hill平均理论计算获得的富有机质矿物基质的等效弹性模量如下：
[0008][0009]式中，i为基质中某一无机矿物，M
i
为无机矿物所对应的模量，f
i
为无机矿物所对应的体积分数，M
k
为干酪根的模量，f
k
为干酪根的体积分数，M
H
为等效弹性模量。
[0010]于本专利技术的一种实施方式中，在步骤S2中，利用Wood公式计算获得的混合流体的等效体积模量如下：
[0011][0012]式中，f
w
、f
g
、f
k
分别为水、气和干酪根的体积分数，K
f
、K
w
、K
g
和K
k
分别为混合流体的等效体积模量、水的体积模量、气的体积模量和干酪根的体积模量，其中f
w
＝S
w
为含水饱和度，
[0013]于本专利技术的一种实施方式中，在步骤S2中，流体饱和页岩岩石的密度由以下公式给出：
[0014]ρ＝(1
‑
φ)ρ0+φρ
f
[0015][0016][0017]式中，ρ0和ρ
f
分别为矿物基质的密度和饱和流体的密度；φ为总孔隙度；ρ
s
、ρ
c
、ρ
gas
、ρ
water
和ρ
k
分别为砂、粘土、空气、水和干酪根的密度；f
s
、f
c
和f
k
为砂的体积分数、粘土和干酪根的体积分数。
[0018]于本专利技术的一种实施方式中，砂相关孔隙纵横比的计算公式如下：
[0019]α
s
＝0.17114
‑
0.24477φ+0.004314f
c
；
[0020]式中，α
s
为砂相关孔隙纵横比；φ为总孔隙度；f
c
为粘土的体积分数。
[0021]于本专利技术的一种实施方式中，以流体饱和页岩岩石的密度、孔隙度、泥质含量和纵波速度为约束条件的变化孔隙纵横比，构建目标函数如下：
[0022]F(f
c
，φ，α
s
，α
c
，ρ)＝|V
p
‑
V
pc
|
[0023]式中，f
c
为粘土的体积分数；φ为总孔隙度；α...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于变化孔隙纵横比Xu
‑
white模型的富有机质页岩横波预测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：根据干酪根的特性将其同时等效为基质矿物和孔隙流体；将矿物基质等效为无机矿物与干酪根的混合物，孔隙流体等效为水、气和干酪根的混合物，其中，干酪根按体积分数平均分配到矿物基质和孔隙流体内；S2：以Xu
‑
white模型为基础，引入Voigt
‑
Reuss
‑
Hill平均理论计算富有机质的矿物基质的等效弹性模量，利用Wood公式计算混合流体的等效体积模量，使用Gassmann流体替换方程计算出流体饱和富有机质页岩的体积模量和剪切模量，以流体饱和页岩岩石的密度、孔隙度、泥质含量和纵波速度为约束条件的变化孔隙纵横比，构建变化孔隙纵横比的Xu
‑
White模型，进而预测横波速度。2.根据权利要求1所述的基于变化孔隙纵横比Xu
‑
white模型的富有机质页岩横波预测方法，其特征在于，在步骤S2中，引入Voigt
‑
Reuss
‑
Hill平均理论计算获得的富有机质矿物基质的等效弹性模量如下：式中，i为基质中某一无机矿物，M
i
为无机矿物所对应的模量，f
i
为无机矿物所对应的体积分数，M
k
为干酪根的模量，f
k
为干酪根的体积分数，M
H
为等效弹性模量。3.根据权利要求2所述的基于变化孔隙纵横比Xu
‑
white模型的富有机质页岩横波预测方法，其特征在于，在步骤S2中，利用Wood公式计算获得的混合流体的等效体积模量如下：式中，f
w
、f
g
、f
k
分别为水、气和干酪根的体积分数，K
f
、K
w
、K
g
和K
k
分别为混合流体的等效体积模量、水的体积模量、气的体积模量和干酪根的体积模量，其中f
w
＝S
w
，为含水饱和度，4.根据权利要求3所述的基于变化孔隙纵横比Xu
‑
white模型的富有机质页岩横波预测方法，其特征在于，在步骤S2中，流体饱和页岩岩石的密度由以下公式给...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔汉青，张耀阳，
申请(专利权)人：中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所，
类型：发明
国别省市：