一种确定页岩各向异性参数的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及页岩储层岩石力学特性分析技术领域，特别涉及一种确定页岩各向异 性参数的方法及装置。
【背景技术】
[0002] 页岩储层层理发育使得页岩各向异性性质显著，在页岩储层水平井钻进过程中， 如果对页岩的各向异性力学性质认识不明确，就不能准确的确定井眼的应力状态和维持井 眼稳定的钻井液密度，造成页岩储层水平钻进的各种复杂情况，导致无法成功钻进，所以页 岩各向异性力学性质对于是否能够顺利钻进具有很重要的影响。
[0003] 各向异性层理页岩有5个独立的弹性力学参数，确定这5个参数的传统方法有两 种。第一种方法是通过对层理面倾斜角度不同的3块岩样进行加载的方法获得。岩样加工 成与层理面垂直、平行和成45°角分别进行加载，当沿层理面平行方向加载时得到两个力 学参数；当沿层理面垂直方向加载时得到另外两个力学参数；当沿层理面45°倾角方向加 载时得到最后一个力学参数。第二种方法是通过对层理面倾斜角度不同的3块岩样进行声 波速度测量的方法获得，岩样加工成与层理面垂直、平行和成45°角分别进行声波速度测 量，得到测量的横波和纵波速度，并根据动态岩石力学参数计算公式计算得到5个力学参 数。但是传统的方法存在缺点，首先，这两种方法显著的缺点是得到一组各向异性力学参数 需要测量一组三个岩样，需要准备三个岩心。由于页岩的脆性及层理发育胶结弱，非常难获 取与层理面垂直和与层理面成45°度的岩样，取心成功率非常低，使得实验基本无法开展。 其次，得到一组各向异性力学参数需要进行三次实验，比较浪费时间。
[0004] 应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、 完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的
【背景技术】部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
【发明内容】
[0005] 本申请实施例的目的在于提供一种确定页岩各向异性参数的方法及装置，以方便 地确定页岩的各向异性参数。
[0006] 本申请实施例提供的一种确定页岩各向异性参数的方法及装置是这样实现的：
[0007] -种确定页岩各向异性参数的方法，所述方法包括：
[0008] 沿平行于页岩层理的方向，获取页岩的岩样，所述岩样为圆柱体，所述圆柱体的顶 底端面垂直于所述页岩层理的方向；
[0009] 在所述岩样的顶端和底端设置用于获取第一波速的第一声波收发器，用于获取第 二波速的第二声波收发器以及用于获取第三波速的第三声波收发器；
[0010] 在所述岩样的侧壁设置用于获取第四波速的第四声波收发器以及用于获取第五 波速的第五声波收发器；
[0011] 分别基于所述获取的第一波速、第二波速、第三波速以及第四波速计算得到第一 弹性常数、第二弹性常数、第三弹性常数以及第四弹性常数；
[0012] 基于所述第一弹性常数、第二弹性常数、第四弹性常数以及第四波速计算得到第 五弹性常数；
[0013] 基于所述第一弹性常数、第二弹性常数、第三弹性常数、第四弹性常数以及第五弹 性常数转换得到页岩各向异性参数。
[0014] -种确定页岩各向异性参数的装置，所述装置包括：
[0015] 页岩岩样获取单元，用来沿平行于页岩层理的方向，获取页岩的岩样，所述岩样为 圆柱体，所述圆柱体的顶底端面垂直于所述页岩层理的方向；
[0016] 顶底波速获取单元，用来在所述岩样的顶端和底端设置用于获取第一波速的第一 声波收发器，用于获取第二波速的第二声波收发器以及用于获取第三波速的第三声波收发 器；
[0017] 侧壁波速获取单元，用来在所述岩样的侧壁设置用于获取第四波速的第四声波收 发器以及用于获取第五波速的第五声波收发器；
[0018] 弹性常数第一计算单元，用来分别基于所述获取的第一波速、第二波速、第三波速 以及第四波速计算得到第一弹性常数、第二弹性常数、第三弹性常数以及第四弹性常数；
[0019] 弹性常数第二计算单元，用来基于所述第一弹性常数、第二弹性常数、第四弹性常 数以及第四波速计算得到第五弹性常数；
[0020] 各向异性参数转换单元，用来基于所述第一弹性常数、第二弹性常数、第三弹性常 数、第四弹性常数以及第五弹性常数转换得到页岩各向异性参数。
[0021] 本申请实施例提供的一种确定页岩各向异性参数的方法及装置，只需采用一个平 行层理面钻取的岩样进行实验就能获得完整的各向异性参数。由于平行层理面的页岩岩样 比较容易钻取，使得实验方法不止停留在理论上而具有实际的可行性，并且通过一次实验 就能获得各向异性层理页岩的5个力学参数，节省实验时间。
【附图说明】
[0022] 图1为本申请实施例提供的一种确定页岩各向异性参数的方法流程图；
[0023] 图2为本申请一优选实施例中所述第一声波收发器、第二声波收发器以及第三声 波收发器的分布示意图；
[0024] 图3为本申请一优选实施例中第四声波收发器与第五声波收发器的分布不意图；
[0025] 图4为本申请实施例提供的一种确定页岩各向异性参数的装置的功能模块图。
【具体实施方式】
[0026] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实 施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本申请保护 的范围。
[0027] 目前，在计算页岩中声波沿任意一个角度传播的波速时，往往可以通过各向异性 参数来进行求解。本申请实施例基于此，可以通过获取页岩中声波沿不同角度传播的波速， 并依靠获取的波速反向计算得出页岩的各向异性参数。
[0028] 图1为本申请实施例提供的一种确定页岩各向异性参数的方法流程图。虽然下文 描述流程包括以特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些过程可以包括更多或 更少的操作，这些操作可以顺序执行或并行执行（例如使用并行处理器或多线程环境）。如 图1所示，所述方法包括：
[0029] Sl :沿平行于页岩层理的方向，获取页岩的岩样，所述岩样为圆柱体，所述圆柱体 的顶底端面垂直于所述页岩层理的方向。
[0030] 层理往往可以指岩层中物质的成分、颗粒大小、形状和颜色在垂直方向发生改变 时产生的纹理，岩石层之间的分界面可以称为层理面。所述页岩层理的方向即可以为所述 层理面的延伸方向。由于与页岩层理方向垂直和与页岩层方向成45°角的岩样非常难获 取，本申请实施例可以沿平行于页岩层理的方向获取页岩的岩样，并基于该岩样进行后续 流程。具体地，本申请实施例可以在全尺寸页岩岩心或露头页岩岩块上，沿平行于页岩层 理的方向，钻取页岩的岩样。进一步地，可以将钻取的岩样的两端切磨平整，使岩样成为圆 柱体，所述圆柱体的顶底端面均垂直于所述页岩层理的方向。在岩石力学实验中，岩样的 长度和岩样顶底端面的直径的比值范围往往为2. 0-3. 0,岩样顶底端面的直径范围往往为 25mm、38mm或者50mm。对于页岩来说，顶底端面的直径为25mm的岩样容易断，顶底端面的直 径为50mm的岩样又有些浪费，所以本申请实施例优选地可以钻取顶底端面的直径为38mm 的岩样。虽然岩样的长度和岩样顶底端面的直径的比值范围上限为3.0,但是在实际应用场 景中一般都取2. 0。因此，本申请实施例优选地可以钻取长度为76_的岩样。
[0031] S2:在所述岩样的顶端和底端设置用于获取第一波速的第一声波收发器，用于获 取第二波速的第二声波收发器以及用于获取第三波速的第三声波收发器。
[0032] 某些实施例中，在获取页岩的岩样后，可以通过在所述岩样的顶端和底端设置预 设数量的声波收发器，从而可以获取在岩样内部传播的声波的声速。基于获取的声波的声 速，便可以进一步地计算出页岩的各向异性参数。具体地，本申请实施例可以在所述岩样的 顶端和底端设置第一声波收发器。所述第一声波收发器可以包括第一声波发射器和第一声 波接收器，其中，第一声