一种页岩气储层的岩石模量计算方法
【专利摘要】本发明公开了一种页岩气储层的岩石模量计算方法。该方法根据各向同性自洽模型得到岩石基质的等效弹性模量，进而在岩石基质等效弹性模量的基础上，考虑到岩石中各向同性孔隙对岩石模量的影响。进一步，再利用各向异性自洽模型计算干酪根对岩石模型的影响，并通过Eshelby-Cheng模型最终得到等效OA介质模量。本发明充分考虑到的页岩气储层中孔隙和干酪根对岩石模量的影响，提高了分析页岩气储层岩石模量的精度。
【专利说明】一种页岩气储层的岩石模量计算方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及测井领域，更具体地说，涉及一种页岩气储层的岩石模量计算方法。
【背景技术】
[0002] 随着地球物理勘探研究的深入，我们所面临的地下条件变的日益复杂，针对非常 规储层的地震勘探研究可以在一定程度上提商勘探的成功率，提商生广效率以及减少勘探 开发的成本。
[0003] 页岩气气藏主要产自于具有极低的孔隙度和渗透率、以富有机质页岩气为主的储 集岩系。气体成分以甲烷为主，赋存方式常为游离气和吸附气并存。对于不同类型的岩石， 其频散和衰减所处的高、低频段往往不同，页岩气气储层具有极低的渗透率特征，束缚水饱 和度高，且气体的吸附赋存方式由降低了孔隙流体的流动性能，因此速度频散和衰减较大 的中间过渡频带（弹性波诱发的孔隙压力使得孔隙流体发生相对流动，并且来得及通过流 动使孔隙压力恢复平均）与常规储层相比往往较低。
[0004] 因而，目前采用的Gassmann方程并不适用于页岩气储层，其对页岩气储层岩石模 量的分析精度较低。
【发明内容】
[0005] 鉴于此，本申请提供一种页岩气储层的岩石模量计算方法，以提高对页岩气储层 的岩石模量的分析精度。
[0006] 为了实现上述目的，现提出的方案如下：
[0007] -种页岩气储层的岩石模量计算方法，包括：
[0008] 根据预先建立的各向同性自洽模型，得到岩石基质等效弹性模量；
[0009] 向岩石基质中加入各向同性孔隙，根据所述各向同性自洽模型和所述岩石基质等 效弹性模量，得到背景介质的弹性模量，其中所述背景介质包括：岩石基质和各向同性孔 隙；
[0010]以干酪根作为包含物，根据预先建立的各向异性自洽模型和背景介质的弹性模 量，得到加入干酪根后的等效VTI介质的弹性模量；
[0011] 考虑高导软孔隙缝对岩石模量的影响，利用Eshelby-Cheng模型和所述等效VTI 介质的弹性模量，得到等效OA介质模量。
[0012] 优选的，所述考虑高导软孔隙缝对岩石模量的影响，利用Eshelby-Cheng模型和 所述VTI介质的弹性模量，得到等效OA介质模量，之后还包括：根据所述等效OA介质模量， 计算页岩气储层的声波速度。
[0013] 优选的，所述根据预先建立的各向同性自洽模型，得到岩石基质等效弹性模量，包 括：
[0014] 利用各向同性自洽模型的计算公式：
【权利要求】
1. 一种页岩气储层的岩石模量计算方法，其特征在于，包括： 根据预先建立的各向同性自洽模型，得到岩石基质等效弹性模量； 向岩石基质中加入各向同性孔隙，根据所述各向同性自洽模型和所述岩石基质等效弹 性模量，得到背景介质的弹性模量，其中所述背景介质包括：岩石基质和各向同性孔隙； 以干酪根作为包含物，根据预先建立的各向异性自洽模型和背景介质的弹性模量，得 到加入干酪根后的等效VTI介质的弹性模量； 考虑高导软孔隙缝对岩石模量的影响，利用Eshelby-Cheng模型和所述VTI介质的弹 性模量，得到等效OA介质模量。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述考虑高导软孔隙缝对岩石模量的影 响，利用Eshelby-Cheng模型和所述等效VTI介质的弹性模量，得到等效OA介质模量，之后 还包括：根据所述等效OA介质模量，计算页岩气储层的声波速度。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预先建立的各向同性自洽模型， 得到岩石基质等效弹性模量，包括： 利用各向同性自洽模型的计算公式：
其中，岩石中共有N类矿物，Ci为第i种矿物的体积分数，尤I为岩石等效体积模量， /Zse为岩石等效剪切模量，Ki为第i种矿物的体积模量，μi为第i种矿物的剪切模量，Pii 和Cf为与包含物有关的几何参数。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述以干酪根作为包含物，根据预先建立 的各向异性自洽模型和背景介质的弹性模量，得到加入干酪根后的等效VTI介质的弹性模 量，包括： 利用各向异性自洽模型 ，得至IJ VTI开质的彈I1生悮重；
其中，I是单位张量，￡n是第η种成分的刚度张量，Vn是第n种矿物成分的体积含量， ￡是与包含物几何形状有关的张量。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述考虑高导软孔隙缝对岩石模量的影 响，利用Eshelby-Cheng模型和所述等效VTI介质的弹性模量，得到等效OA介质模量，包 括： 利用Eshelby-Cheng模型的表达式
其中，Φ是高导软孔隙孔隙度，4为所述等效VTI介质的弹性张量，为校正项。
6. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述等效OA介质模量，计算页岩 气储层的声波速度，包括： 利用计算公式：
Vs = μeff 计算页岩气储层的纵波速度和横波速度； VP' 其中，Keff为等效OA介质的体积模量，μeff为等效OA介质的剪切模量，P为岩石密度。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述等效OA介质模量，计算页岩 气储层的声波速度，之后还包括： 利用计算所得的纵波速度和实测纵波速度，采用快速模拟退火的方法对整个过程进行 迭代求最优解，得到准确的横波速度和各向异性参数； 其中， 寻优过程中目标函数为：
其中，K/1为实际测量的纵波速度，F/为每一次迭代之后计算得到的纵波速度，计算 精度满足F〈ε时，认为结果收敛，得到最优值；在迭代过程中，快速锁定局部最优解的范围 并利用回火升温的方法局部求解，初始退火温度为： TJ+1 = Tj/(1+a) 其中，a为衰减系数，j为退火过程中的迭代次数；升温退火温度为：
其中，1?为在上一过程中的迭代次数，β为温度增幅因子与Ttl呈反比。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预先建立的各向同性自洽模型， 得到岩石基质等效弹性模量，之前还包括： 通过测井参数确定页岩气储层的岩石物性参数。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述物性参数包括：孔隙度、砂岩含量、泥 质含量和含水饱和度。
10. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预先建立的各向同性自洽模 型，得到岩石基质等效弹性模量，之后还包括：将岩石孔隙分为各向同性孔隙和垂向软孔 隙。
【文档编号】G01V9/00GK104316977SQ201410635326
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月12日 优先权日:2014年11月12日
【发明者】宗兆云, 印兴耀, 吴国忱, 李龙 申请人:中国石油大学(华东)