一种基于各向异性有效场的泥页岩岩石物理模型方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于各向异性有效场的泥页岩岩石物理模型方法，通过将Kuster-Toksoz（1965）模型、Sevostianov（2003）各向异性有效场理论、Brown-Korringa方程（1974）进行结合，从而建立一种基于非均质体间应力场作用的考虑了孔隙结构（孔隙几何尺寸）影响的可以预测含有机质饱和流体岩石弹性张量的岩石物理模型。该模型区别于传统的等效介质理论，而是根据非均质体间的应力场作用，并利用干酪根与油气混合的特征来表征干酪根的成熟度，同时根据基质颗粒的纵横比来表征其定向排列特征，而且将基质孔隙分为粒内孔隙、粒间孔隙、裂缝等多种孔隙类型，从而建立了考虑多种影响因素的岩石物理模型。
【专利说明】一种基于各向异性有效场的泥页岩岩石物理模型方法
【技术领域】
[0001]本发明属于岩石物理【技术领域】，特别涉及一种基于各向异性有效场的泥页岩岩石物理模型方法，是一种基于非均质体间应力场作用的考虑了孔隙结构(孔隙几何尺寸)影响的可以预测含有机质饱和流体岩石弹性张量的岩石物理模型方法。
【背景技术】
[0002]泥页岩在沉积盆地中分布广泛，其低孔低渗的特征使得其能常成为油气储层的盖层，而另一方面，它又作为一种烃源岩，在非常规储层开发中越来越受到重视。特别是近年来富含有机质的泥页岩，由于其巨大的生烃潜力，成为一种炙手可热的研究对象。比如说北美地区的Bakken层的黑色泥页岩(Vernik and Nur, 1992)以及北海地区的Kimmeridge泥页岩(Vernik，1995)，其孔隙空间可能充填干酪根，油气。通常来说，由于粘土颗粒(主要是伊利石)以及干酪根的定向排列，还有微裂缝及微裂隙的存在，使得这些泥页岩都表现出比较强烈的速度各向异性特征。那么，如何有效地定量评价粘土含量、其各向异性以及定向排列与干酪根的分布特征及其含量对于烃源岩的弹性特征(生烃评价)及其工程特征(脆性)的影响就显得尤其重要。此外，干酪根的成熟度及其特征也对泥页岩储层评价及工程施工有着极为重要的影响，如何建立一种模型来综合评价这些影响因素就显得非常迫切。
【发明内容】
[0003]本文通过将Kuster-Toksoz (1965)模型、Sevostianov (2005)各向异性有效场理论、Brown-Korringa方程(1975)进行结合,从而建立一种基于非均质体间应力场作用的考虑了孔隙结构(孔隙几何尺寸)影响的可以预测含有机质饱和流体岩石弹性张量的岩石物理模型。
[0004]本发明的技术方案(计算步骤):
[0005]步骤1，通过精细测井分析，得到弹性张量计算所需的岩性和基本物性参数，包括岩石基质、泥质含量、孔隙度、有机质含量；
[0006]步骤2，通过Voigt-Reuss-Hill平均公式(1952)得到岩石骨架的体积模量和剪切模量，通过Wood方程(1955)得到混合流体的弹性参数，并根据各组分的密度和体积分数求算饱和流体介质的总密度；
[0007]步骤3,利用Kuster-Toksoz模型,给定干酪根成熟度初值或者依照化学分析的数据，将油气与干酪根混合，得到干酪根与油气混合物的弹性张量；
[0008]步骤4，将干酪根油气混合物作为背景介质，给定岩石基质的纵横比(范围O?I )，利用各向异性有效场理论计算基质与干酪根混合物的复合岩石的弹性张量；
[0009]步骤5，利用各向异性有效场理论将粒间孔隙、粒内孔隙、裂缝加入到混合岩石中形成干岩石，计算其弹性张量参数；
[0010]步骤6,通过Brown-Korringa (1975)公式进行流体替代,计算饱和流体介质的弹
性张量参数；[0011]对上述技术方案(步骤)说明如下:
[0012](I)步骤3所述的干酪根与油气混合物的弹性张量通过Kuster-Toksoz模型进行计算，假设S为流体的饱和度，也即为干酪根的成熟度，且S= Φ f/( Φ f+Φ keMgm), (J)f和Φ kerogen分别表示流体与干酪根的体积分数，且混合物的弹性张量为:
【权利要求】
1.一种基于各向异性有效场的泥页岩岩石物理模型方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤I，通过测井分析，得到弹性张量计算所需的岩性和基本物性参数，包括岩石基质、泥质含量、孔隙度、有机质含量； 步骤2，通过Voigt-Reuss-Hill平均公式(1952)得到岩石骨架的体积模量和剪切模量，通过Wood方程(1955)得到混合流体的弹性参数，并根据各组分的密度和体积分数求算饱和流体介质的总密度； 步骤3，利用Kuster-Toksoz模型，给定干酪根成熟度初值或者依照化学分析的数据，将油气与干酪根混合，得到干酪根与油气混合物的弹性张量； 步骤4，将干酪根油气混合物作为背景介质，给定岩石基质的纵横比(范围O~I )，利用各向异性有效场理论计算基质与干酪根混合物的复合岩石的弹性张量； 步骤5，利用各向异性有效场理论将粒内孔隙、粒间孔隙、裂缝加入到混合岩石中形成干岩石，计算其弹性张量参数； 步骤6,通过Brown-Korringa (1975)公式进行流体替代,计算饱和流体介质的弹性张量参数；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3所述的干酪根与油气混合物的弹性张量通过Kuster-Toksoz模型进行计算，设S为流体的饱和度，也即为干酪根的成熟度，且S= Φ f/ ( Φ f+ Φ kerogen)，Φ f和Φ kerogen分别表示流体与干酪根的体积分数，且混合物的弹性张量为:
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4所述各向异性有效场理论通过以下方式计算复合介质的有效弹性张量:
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5所述的粒间孔隙、粒内孔隙、裂缝，利用不同的孔隙纵横比0.8,0.15,0.01分别表征。
【文档编号】G01V9/00GK104007482SQ201410153349
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月16日 优先权日:2014年4月16日
【发明者】孙赞东, 孙永洋, 刘致水, 董宁 申请人:孙赞东