一种可变参数的页岩物理模型及其制备方法和应用与流程

本发明涉及一种可变参数的页岩物理模型，属于油气勘探与开发技术领域。

背景技术：

页岩气的勘探、开发和研究一直是本领域的研究热点。其中，利用地震物理模型和室内超声波采集系统进行实验室采集、处理，进而研究特定模型的地震响应特征，已经成为储层岩石物理分析的一项重要技术，对于页岩油气藏的勘探开发具有重要的指导意义。地震物理模拟实验中，模拟天然页岩成分和结构的人工页岩物理模型的制作是一项关键技术，其模拟准确性直接关系到模拟实验分析的成败，对于模拟特定的石油、天然气储层具有重要的研究价值和意义。

页岩具有页状或薄片状层理，具有明显的速度各向异性；同时，页岩也是一种横向各向同性介质，即ti介质。常见的页岩类型有黑色页岩、碳质页岩、油页岩、硅质页岩、铁质页岩、钙质页岩、砂质页岩等。通常情况下，页岩孔隙度为2％-15％，渗透率小于1md，是典型的低孔低渗储层。不同的页岩储层脆性评价方法在不同地区应用效果不同，需要对比分析各种评价方法，针对工区沉积背景、矿物特征等优选合适的脆性评价方法。影响页岩气储层脆性评价的因素主要包括矿物组分、围压、裂缝发育情况等，优选脆性敏感参数(单一变量)，进而合理预测储层脆性是页岩气经济开采需要解决的问题。页岩储层脆性评价是页岩气开发的重点指标之一，当前脆性研究主要存在于实验室点资料或者测井线资料，极少引入地震概念，将其扩展到平面区域。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可以模拟页岩储层地震响应特征的地震物理模型，可用于分析页岩储层地震响应并进行脆性评价。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种可变参数的页岩物理模型，该页岩物理模型为两层，其中，第二层中预设两组可变参数的页岩模块。

优选地，该页岩物理模型的第一层的纵波速度为1200m/s至-3000m/s。采用这一纵波速度，可精确模拟页岩储层的地震反射特征。

优选地，该页岩物理模型的第二层的纵波速度为1500m/s至-3500m/s。采用这一纵波速度，可精确模拟页岩储层的地震反射特征。

优选地，第二层中的第一组页岩模块为一组不同粘土含量的页岩模块，其中，每个页岩模块的粘土含量为20％-60％。

优选地，第二层中的第二组页岩模块为一组不同孔隙度的页岩模块，其中，每个页岩模块的孔隙度为2％-20％。

优选地，第一层的原料为环氧树脂和石粉。本领域常规的页岩原料即可，本领域技术人员可以按照实际需要确定具体的比例。

优选地，可变参数的页岩模块的原料为粘土、石英砂、铁粉。本领域常规的页岩原料即可，本领域技术人员可以按照实际需要确定具体的比例。

本发明又提供了一种上述可变参数的页岩物理模型的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

向模具中浇筑第二层的原料形成第二层的底层；

将预置的两组人造页岩模块放置第二层的相应位置，继续浇筑第二层的原料至第二层完全制作完毕；

继续浇筑第一层的原料形成模型第一层，得到可变参数的页岩物理模型。

根据本发明的具体实施方式，将可变参数的页岩模块按设计要求放入到目的层第二层中，并保证可变参数的页岩模块处在同一水平面上。每组可变参数的页岩模块的个数，本领域技术人员可以根据需要自行进行确定。

在本发明的可变参数的页岩物理模型中，该页岩地震物理模型中嵌入一个或多个可变参数的页岩模块，当嵌入多个可变参数的页岩模块时，每个页岩模块模拟的参数(参数是指粘土含量、厚度、纵横波速度、密度等需要模拟的参数)可以相同或不同。比如长和宽为40mm(野外尺度为400m)，高度为150mm(野外尺度为150m)，但是含气饱和度可以分别为100％、80％、60％、40％、20％、0％。

需要说明的是，在具体制备可变参数的页岩物理模型时，将可变参数的页岩模块排布在目的层的预定位置之后，再浇筑下一层。其中，可变参数的页岩模块在目的层中的预定位置，是本领域技术人员物根据地区的实际情况，按照实际地区的地层参数可以进行确定的。

本发明的可变参数的页岩物理模型的目的层是将混合基质材料“分多次”逐层浇筑到模具中。具体是指每一层的浇注方式是多次浇筑，每次的浇筑量很少，厚度约为1cm，根据固化情况，表面开始变硬时进行下一次的浇筑，此时波阻抗差异小，不会出现新层。这种浇筑方式可以避免模型固化过程产生热量，若因浇筑过厚而不能将热量同时放出，会在中间形成空隙，致使材料不均匀。

根据本发明的具体实施方式，制备目的层时采用的模具是打磨光滑木制的脱模后的箱式模具。

本发明的可变参数的页岩物理模型的尺寸以及可变参数的页岩模块的尺寸和变量可以由本领域技术人员根据实验需要进行控制。比如，页岩物理模型的长可以为600mm，宽为400mm，高为205mm；页岩模块的长和宽为40mm，高度为150mm，同时，页岩模块的含气饱和度、粘土含量分和孔隙度为不同数值。

本发明的页岩物理模型与天然页岩在地震响应特征、分布规律等方面更接近，并且可以制备出不同粘土含量、厚度、纵横波速度、密度的页岩地震物理模型。如模拟粘土含量分别为：0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5的页岩储层；或者模拟孔隙度分别为2.1％、3.8％、4.7％、7.8％、11.5％、16.4％的页岩储层。

本发明的可变参数的页岩物理模型稳定牢固，可以模拟页岩储层的复杂参数变化的地震响应特征，以及优化页岩储层预测方法，更好地为页岩储层性质和页岩油气藏识别提供依据。本发明的可变参数的页岩物理模型能够结合实际地质特征，适用各种页岩地质条件的研究。

附图说明

图1为实施例1的可变参数的页岩物理模型的工艺流程图。

图2为实施例1的可变参数的页岩物理模型的结构示意图。

图3为实施例1的可变参数的页岩物理模型采集的地震资料。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种可变参数的页岩物理模型，具体工艺流程如图1所示，具体包括以下步骤：

根据物理模型设计形状和尺寸要求，制作好制备目的层所需的打磨光滑的木制箱式模具。

将配备好的第二层环氧树脂混合材料(混合比例范围根据速度的需求改变)“分多次”逐层浇筑到模具中，具体是指每一层的浇注方式是多次浇筑，每次浇筑厚度约为1cm，根据固化情况，表面开始变硬时进行下一次的浇筑，

当第二层浇筑到预设位置后，将预制的两组页岩模块放置在相应位置，页岩模块的n1-n6和s1-s6模块的大小均是相同的，长和宽为40mm，厚度为150mm，s1-s6模块的黏土含量分别0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55，n1-n6模块的孔隙度分别为2.1％、3.8％、4.7％、％、7.8、11.5％、16.4％，继续浇筑环氧树脂混合材料至第二层完全制作完毕；如图2所示；

将预制的第一层环氧树脂混合材料浇筑进模具，浇筑时同样采用“分多次”逐层浇筑的方式，直至页岩物理模型全部浇筑完成。

本实施例的页岩物理模型能够准确地模拟天然页岩，为实际页岩储层研究和评价提供可靠依据。如图3所示，利用上述可变参数的页岩物理模型，在地震物理模拟采集系统中采集地震资料，得到能反映地下结构和参数的地震剖面，图3中不同参数页岩模块反射特征有明显区别，同相轴振幅和连续性、页岩储层顶底反射时差等均反应了页岩参数变化的地震响应。

以上实施例说明，本发明的页岩物理模型可以用于模拟页岩参数变化时的地震反射特征，可用于页岩储层地震响应模拟及页岩甜点评价等方面。