一種頁巖氣儲層的巖石模量計算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種頁巖氣儲層的巖石模量計算方法。該方法根據(jù)各向同性自洽模型得到巖石基質(zhì)的等效彈性模量，進而在巖石基質(zhì)等效彈性模量的基礎(chǔ)上，考慮到巖石中各向同性孔隙對巖石模量的影響。進一步，再利用各向異性自洽模型計算干酪根對巖石模型的影響，并通過Eshelby-Cheng模型最終得到等效OA介質(zhì)模量。本發(fā)明充分考慮到的頁巖氣儲層中孔隙和干酪根對巖石模量的影響，提高了分析頁巖氣儲層巖石模量的精度。
【專利說明】一種頁巖氣儲層的巖石模量計算方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請涉及測井領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種頁巖氣儲層的巖石模量計算方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著地球物理勘探研究的深入，我們所面臨的地下條件變的日益復(fù)雜，針對非常 規(guī)儲層的地震勘探研究可以在一定程度上提商勘探的成功率，提商生廣效率以及減少勘探 開發(fā)的成本。
[0003] 頁巖氣氣藏主要產(chǎn)自于具有極低的孔隙度和滲透率、以富有機質(zhì)頁巖氣為主的儲 集巖系。氣體成分以甲烷為主，賦存方式常為游離氣和吸附氣并存。對于不同類型的巖石， 其頻散和衰減所處的高、低頻段往往不同，頁巖氣氣儲層具有極低的滲透率特征，束縛水飽 和度高，且氣體的吸附賦存方式由降低了孔隙流體的流動性能，因此速度頻散和衰減較大 的中間過渡頻帶（彈性波誘發(fā)的孔隙壓力使得孔隙流體發(fā)生相對流動，并且來得及通過流 動使孔隙壓力恢復(fù)平均）與常規(guī)儲層相比往往較低。
[0004] 因而，目前采用的Gassmann方程并不適用于頁巖氣儲層，其對頁巖氣儲層巖石模 量的分析精度較低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于此，本申請?zhí)峁┮环N頁巖氣儲層的巖石模量計算方法，以提高對頁巖氣儲層 的巖石模量的分析精度。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，現(xiàn)提出的方案如下：
[0007] -種頁巖氣儲層的巖石模量計算方法，包括：
[0008] 根據(jù)預(yù)先建立的各向同性自洽模型，得到巖石基質(zhì)等效彈性模量；
[0009] 向巖石基質(zhì)中加入各向同性孔隙，根據(jù)所述各向同性自洽模型和所述巖石基質(zhì)等 效彈性模量，得到背景介質(zhì)的彈性模量，其中所述背景介質(zhì)包括：巖石基質(zhì)和各向同性孔 隙；
[0010]以干酪根作為包含物，根據(jù)預(yù)先建立的各向異性自洽模型和背景介質(zhì)的彈性模 量，得到加入干酪根后的等效VTI介質(zhì)的彈性模量；
[0011] 考慮高導(dǎo)軟孔隙縫對巖石模量的影響，利用Eshelby-Cheng模型和所述等效VTI 介質(zhì)的彈性模量，得到等效OA介質(zhì)模量。
[0012] 優(yōu)選的，所述考慮高導(dǎo)軟孔隙縫對巖石模量的影響，利用Eshelby-Cheng模型和 所述VTI介質(zhì)的彈性模量，得到等效OA介質(zhì)模量，之后還包括：根據(jù)所述等效OA介質(zhì)模量， 計算頁巖氣儲層的聲波速度。
[0013] 優(yōu)選的，所述根據(jù)預(yù)先建立的各向同性自洽模型，得到巖石基質(zhì)等效彈性模量，包 括：
[0014] 利用各向同性自洽模型的計算公式：

【權(quán)利要求】
1. 一種頁巖氣儲層的巖石模量計算方法，其特征在于，包括： 根據(jù)預(yù)先建立的各向同性自洽模型，得到巖石基質(zhì)等效彈性模量； 向巖石基質(zhì)中加入各向同性孔隙，根據(jù)所述各向同性自洽模型和所述巖石基質(zhì)等效彈 性模量，得到背景介質(zhì)的彈性模量，其中所述背景介質(zhì)包括：巖石基質(zhì)和各向同性孔隙； 以干酪根作為包含物，根據(jù)預(yù)先建立的各向異性自洽模型和背景介質(zhì)的彈性模量，得 到加入干酪根后的等效VTI介質(zhì)的彈性模量； 考慮高導(dǎo)軟孔隙縫對巖石模量的影響，利用Eshelby-Cheng模型和所述VTI介質(zhì)的彈 性模量，得到等效OA介質(zhì)模量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述考慮高導(dǎo)軟孔隙縫對巖石模量的影 響，利用Eshelby-Cheng模型和所述等效VTI介質(zhì)的彈性模量，得到等效OA介質(zhì)模量，之后 還包括：根據(jù)所述等效OA介質(zhì)模量，計算頁巖氣儲層的聲波速度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)預(yù)先建立的各向同性自洽模型， 得到巖石基質(zhì)等效彈性模量，包括： 利用各向同性自洽模型的計算公式：
其中，巖石中共有N類礦物，Ci為第i種礦物的體積分數(shù)，尤I為巖石等效體積模量， /Zse為巖石等效剪切模量，Ki為第i種礦物的體積模量，μi為第i種礦物的剪切模量，Pii 和Cf為與包含物有關(guān)的幾何參數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述以干酪根作為包含物，根據(jù)預(yù)先建立 的各向異性自洽模型和背景介質(zhì)的彈性模量，得到加入干酪根后的等效VTI介質(zhì)的彈性模 量，包括： 利用各向異性自洽模型 ，得至IJ VTI開質(zhì)的彈I1生悮重；
其中，I是單位張量，￡n是第η種成分的剛度張量，Vn是第n種礦物成分的體積含量， ￡是與包含物幾何形狀有關(guān)的張量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述考慮高導(dǎo)軟孔隙縫對巖石模量的影 響，利用Eshelby-Cheng模型和所述等效VTI介質(zhì)的彈性模量，得到等效OA介質(zhì)模量，包 括： 利用Eshelby-Cheng模型的表達式
其中，Φ是高導(dǎo)軟孔隙孔隙度，4為所述等效VTI介質(zhì)的彈性張量，為校正項。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述等效OA介質(zhì)模量，計算頁巖 氣儲層的聲波速度，包括： 利用計算公式：
Vs = μeff 計算頁巖氣儲層的縱波速度和橫波速度； VP' 其中，Keff為等效OA介質(zhì)的體積模量，μeff為等效OA介質(zhì)的剪切模量，P為巖石密度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述等效OA介質(zhì)模量，計算頁巖 氣儲層的聲波速度，之后還包括： 利用計算所得的縱波速度和實測縱波速度，采用快速模擬退火的方法對整個過程進行 迭代求最優(yōu)解，得到準(zhǔn)確的橫波速度和各向異性參數(shù)； 其中， 尋優(yōu)過程中目標(biāo)函數(shù)為：
其中，K/1為實際測量的縱波速度，F(xiàn)/為每一次迭代之后計算得到的縱波速度，計算 精度滿足F〈ε時，認為結(jié)果收斂，得到最優(yōu)值；在迭代過程中，快速鎖定局部最優(yōu)解的范圍 并利用回火升溫的方法局部求解，初始退火溫度為： TJ+1 = Tj/(1+a) 其中，a為衰減系數(shù)，j為退火過程中的迭代次數(shù)；升溫退火溫度為：
其中，1?為在上一過程中的迭代次數(shù)，β為溫度增幅因子與Ttl呈反比。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)預(yù)先建立的各向同性自洽模型， 得到巖石基質(zhì)等效彈性模量，之前還包括： 通過測井參數(shù)確定頁巖氣儲層的巖石物性參數(shù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述物性參數(shù)包括：孔隙度、砂巖含量、泥 質(zhì)含量和含水飽和度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)預(yù)先建立的各向同性自洽模 型，得到巖石基質(zhì)等效彈性模量，之后還包括：將巖石孔隙分為各向同性孔隙和垂向軟孔 隙。
【文檔編號】G01V9/00GK104316977SQ201410635326
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】宗兆云, 印興耀, 吳國忱, 李龍 申請人:中國石油大學(xué)(華東)