基于岩石物理的页岩脆性识别图版的制作方法及系统与流程

本发明属于岩石物理研究领域，更具体地，涉及一种基于岩石物理的页岩脆性识别图版的制作方法及系统。

背景技术：

页岩气储层脆性参数是关乎压裂设计和油气产量的重要因素，脆性页岩有利于天然裂缝发育和水力压裂形成裂缝网络，因此研究页岩脆性对页岩气的勘探开发有极其重要的意义。

岩石的脆性是当岩石受力达到某个极限值时突然破裂，在破裂前发生很小的塑性变形，破裂时全部以弹性能量的形式释放出来的一种性质。一般采用脆性系数或脆性指数来描述岩石脆性的强弱，岩石脆性指数可以根据岩石力学弹性参数法和岩石矿物组分法确定。目前应用较为广泛的地球物理方法并不能直接利用地震数据预测出岩石脆性指数。

因此有必要研发一种基于岩石物理的页岩脆性识别图版的制作方法及系统。

技术实现要素：

本发明提出了一种基于岩石物理的页岩脆性识别图版的制作方法及系统，该基于岩石物理的页岩脆性识别图版的制作方法，能够获取常规地球物理参数与脆性指数之间的变化关系，为有效地震预测、压裂施工等关键问题提供理论依据。

为了实现上述目的，根据本发明的一方面提供了一种基于岩石物理的页岩脆性识别图版的制作方法，包括：

基于测量样品实验数据，获取脆性指数；

基于测量样品的测井参数及所述脆性指数，获取脆性敏感弹性参数；

基于页岩各向异性岩石物理模型及所述脆性敏感弹性参数，绘制脆性识别图版。

根据本发明的另一方面基于岩石物理的页岩脆性识别图版的系统，包括：

存储器，存储有计算机可执行指令；

处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：

基于测量样品实验数据，获取脆性指数；

基于测量样品的测井参数及所述脆性指数，获取脆性敏感弹性参数；

基于页岩各向异性岩石物理模型及所述脆性敏感弹性参数，绘制脆性识别图版。

本发明的有益效果在于：本方法结合了岩石物理测试获得的脆性指数，更加准确地确定了脆性敏感参数，并利用了适用于页岩的各向异性岩石物理模型，制作了精度更高的岩石物理图版，以便利用地球物理数据进行页岩脆性识别。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施方式的基于岩石物理的页岩脆性识别图版的制作方法流程图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的基于岩石物理的页岩脆性识别图版的制作方法的流程图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的样品的脆性敏感弹性参数交会图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的基于页岩各向异性岩石物理模型的脆性识别图版。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

实施方式1

图1示出了根据本发明的一个实施方式的基于岩石物理的页岩脆性识别图版的制作方法流程图。如图1所示，在该实施方式中，根据本发明的基于岩石物理的页岩脆性识别图版的制作方法，包括：

基于测量样品实验数据，获取脆性指数；

基于测量样品的测井参数及所述脆性指数，获取脆性敏感弹性参数；

基于页岩各向异性岩石物理模型及所述脆性敏感弹性参数，绘制脆性识别图版。

该基于岩石物理的页岩脆性识别图版的制作方法，基于岩石物理的页岩脆性识别图版的制作方法及系统，该基于岩石物理的页岩脆性识别图版的制作方法，能够获取常规地球物理参数与脆性指数之间的变化关系，为有效地震预测、压裂施工等关键问题提供理论依据。

下面详细说明根据本发明的基于岩石物理的页岩脆性识别图版的制作方法的具体步骤。

在一个示例中，基于测量样品实验数据，获取脆性指数。

在一个示例中，采集研究区目标层位的岩心样品，通过x射线衍射分析样品的矿物组分含量，通过矿物组分含量求取脆性指数。

具体地，采集能够代表研究区目标层位实际地质情况的烃源岩样品并通过x射线衍射分析样品的矿物组分含量，通过矿物组分含量求取脆性指数。

在一个示例中，通过x射线衍射分析样品的矿物组分含量，通过矿物组分含量求取脆性指数，具体公式为：

b1＝(vq+vc)/(vq+vc+vs)(1)

其中，b1为脆性指数，vq为石英含量，vc为方解石含量，vs为粘土含量。

在一个示例中，所述获取脆性指数包括：对测量样品进行三轴应变力应变测试，获取静态杨氏模量及静态泊松比，通过所述静态杨氏模量及所述静态泊松比，求取脆性指数。

在一个示例中，，通过所述静态杨氏模量及所述静态泊松比，求取脆性指数具体公式为：

其中，δe为静态杨氏模量，δυ为静态泊松比，b2为脆性指数，e为实测静态杨氏模量，emax最大为杨氏模量、emin分最小杨氏模量，υ为实测静态泊松比，υmax为最大泊松比，υmin为最小泊松比。

具体地，可以通过矿物组分含量计算获取脆性指数，也可以通过对测量样品进行三轴应变力应变测试获取脆性指数。

在一个示例中，基于测量样品的测井参数及所述脆性指数，获取脆性敏感弹性参数。

在一个示例中，基于测量样品的测井参数及所述脆性指数，获取脆性敏感弹性参数包括：利用mts声发射检测系统测量样品的纵波速度和横波速度，并估算体积模量、剪切模量、纵横波速度比、杨氏模量和泊松比，再以所述脆性指标作为色标，将上述参数进行交会分析优选出脆性敏感弹性参数。

在一个示例中，基于页岩各向异性岩石物理模型及所述脆性敏感弹性参数，绘制脆性识别图版。

在一个示例中，基于页岩各向异性岩石物理模型及所述脆性敏感弹性参数，绘制脆性识别图版包括：基于粘土矿物的定向排列和层间缝，通过输入岩石基质的含量、体积模量、剪切模量和孔隙纵横比，利用页岩各向异性岩石物理模型来预测不同矿物组分下页岩的纵波速度、横波速度等弹性参数，以石英、方解石和粘土为端元，不同的矿物组分按照一定的间隔，用脆性指数作为色标来绘制脆性敏感弹性参数的交会，绘制脆性识别图版。

具体地，考虑了粘土矿物的定向排列和层间缝，通过输入岩石基质的含量、体积模量、剪切模量和孔隙纵横比，利用适用于页岩的各向异性岩石物理模型来预测不同矿物组分下页岩的纵波速度、横波速度等弹性参数。

以石英、方解石和粘土为端元，不同的矿物组分按照一定的间隔，矿物组分变化考虑了toc和孔隙度的变化，同时，用脆性指数作为色标来绘制脆性敏感弹性参数的交会，建立脆性识别的量版，达到对目的区进行定量分析的目的。

实施方式2

在该实施方式中，基于岩石物理的页岩脆性识别图版的系统，包括：

存储器，存储有计算机可执行指令；

处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：

基于测量样品实验数据，获取脆性指数；

基于测量样品的测井参数及所述脆性指数，获取脆性敏感弹性参数；

基于页岩各向异性岩石物理模型及所述脆性敏感弹性参数，绘制脆性识别图版。

在一个示例中，所述获取脆性指数包括：采集研究区目标层位的岩心样品，通过x射线衍射分析样品的矿物组分含量，通过矿物组分含量求取脆性指数，具体公式为：

b1＝(vq+vc)/(vq+vc+vs)(1)

其中，b1为脆性指数，vq为石英含量，vc为方解石含量，vs为粘土含量。

在一个示例中，所述获取脆性指数包括：对测量样品进行三轴应变力应变测试，获取静态杨氏模量及静态泊松比，通过所述静态杨氏模量及所述静态泊松比，求取脆性指数，具体公式为：

其中，δe为静态杨氏模量，δυ为静态泊松比，b2为脆性指数，e为实测静态杨氏模量，emax最大为杨氏模量、emin分最小杨氏模量，υ为实测静态泊松比，υmax为最大泊松比，υmin为最小泊松比。

实施例

图2示出了根据本发明的一个实施例的基于岩石物理的页岩脆性识别图版的制作方法的流程图。图3示出了根据本发明的一个实施例的样品的脆性敏感弹性参数交会图。图4示出了根据本发明的一个实施例的基于页岩各向异性岩石物理模型的脆性识别图版。如图1-图4所示，基于岩石物理的页岩脆性识别图版的制作方法，其特征在于，所述制作方法，包括：

基于测量样品实验数据，获取脆性指数；

基于测量样品的测井参数及所述脆性指数，获取脆性敏感弹性参数；

基于页岩各向异性岩石物理模型及所述脆性敏感弹性参数，绘制脆性识别图版。

其中，所述获取脆性指数包括：对测量样品进行三轴应变力应变测试，获取静态杨氏模量及静态泊松比，通过所述静态杨氏模量及所述静态泊松比，求取脆性指数。

其中，通过所述静态杨氏模量及所述静态泊松比，求取脆性指数具体公式为：

其中，δe为静态杨氏模量，δυ为静态泊松比，b2为脆性指数，e为实测静态杨氏模量，emax最大为杨氏模量、emin分最小杨氏模量，υ为实测静态泊松比，υmax为最大泊松比，υmin为最小泊松比。

其中，基于测量样品的测井参数及所述脆性指数，获取脆性敏感弹性参数包括：利用mts声发射检测系统测量样品的纵波速度和横波速度，并估算体积模量、剪切模量、纵横波速度比、杨氏模量和泊松比，再以所述脆性指标作为色标，将上述参数进行交会分析优选出脆性敏感弹性参数。

其中，基于页岩各向异性岩石物理模型及所述脆性敏感弹性参数，绘制脆性识别图版包括：基于粘土矿物的定向排列和层间缝，通过输入岩石基质的含量、体积模量、剪切模量和孔隙纵横比，利用页岩各向异性岩石物理模型来预测不同矿物组分下页岩的纵波速度、横波速度等弹性参数，以石英、方解石和粘土为端元，不同的矿物组分按照一定的间隔，用脆性指数作为色标来绘制脆性敏感弹性参数的交会，绘制脆性识别图版。

图3显示了样品的脆性敏感弹性参数交会图。从图中可以看出，杨氏模量和泊松比交会能很好地识别样品的脆性特性。脆性岩石具有较高的杨氏模量和较低的泊松比。在此敏感弹性参数优选的基础上，基于页岩各向异性岩石物理模型绘制了脆性识别图版，如图4所示。

本申请通过开展岩石物理测试，利用实验数据估算脆性指数；以该指数作为色标，将样品测试的弹性参数进行交会分析，并优选出对脆性敏感的弹性参数；利用适用于页岩的各向异性岩石物理模型来预测不同矿物组分下页岩的弹性参数；以石英、方解石和粘土为端元，不同的矿物组分按照一定的间隔，建立脆性识别的量版。该方法是基于实验室测试数据获得的脆性指数，数据更加准确，在此基础上建立了地球物理参数与脆性指数之间的关系，提高了脆性识别的精度。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。