[发明专利]页岩气储层脆性矿物含量预测方法

说明书

一种页岩气储层脆性矿物含量预测方法，包括以下步骤：叠前弹性参数反演；基于测井数据计算脆性指数测井曲线；构建页岩气储层各向异性岩石物理模型；以及基于叠前弹性参数反演的结果和页岩气储层各向异性岩石物理模型，反演页岩气储层脆性矿物含量。本公开解决了常规基于杨氏模量和泊松比间接计算的脆性指数不能有效刻画页岩脆性的问题，提供一种页岩气储层脆性矿物含量直接反演方法，以便在页岩脆性矿物含量的基础上对页岩气储层脆性进行更加准确可靠的预测。

技术领域

本公开涉及油气地球物理勘探领域，特别涉及一种页岩气储层脆性矿物含量预测方法。

背景技术

北美页岩气开发早期，主要勘探目标是天然裂缝相对发育区带。随着完钻井技术的发展和水平井压裂技术的提高，人们认识到对页岩储层进行有效改造极其重要。由于页岩的低渗透特征，实现页岩气增产最有效的办法是用人工压裂造缝沟通天然裂缝或是基质孔隙。而成功的增产措施取决于地层的岩石力学脆性能否产生大量的诱导裂缝，易于压裂是实现页岩气经济开采的必要条件。此外，页岩气中很大一部分产量来自于游离气的贡献，由于页岩的低孔隙度，游离气的存储往往依赖于成岩作用和构造运动中产生的大量裂缝，需要岩石具有很高的脆性。因此页岩岩石矿物组分的识别和脆性分析对页岩气的有利区选取非常必要。

决定页岩脆性的是其力学性质，工程上通常用杨氏模量和泊松比表示岩石在外界应力作用下的反应。杨氏模量的大小表示岩石的刚性，杨氏模量越大，说明岩石越不容易发生形变；泊松比的大小表示岩石的横向变形系数，泊松比越大，说明岩石在压力下越容易膨胀。不同的杨氏模量和泊松比的组合表示岩石具有不同的脆性，杨氏模量越大，泊松比越低，页岩脆性越高。

北美已开发生产的页岩气区块具有显著的特征，即页岩中都含有较少的黏土矿物和较多的脆性矿物，尤其是石英。如Barnett页岩中富含硅质(体积占到35％～50％)，黏土矿物较少(小于35％)，局部见碳酸盐岩和少量黄铁矿和磷灰石。很多学者认为富含大量脆性矿物是Barnett页岩能通过压裂造缝获得高产的关键因素，页岩中气体产生的速度依赖于地层天然裂缝的发育程度，而天然裂缝发育程度受到页岩矿物组成的影响。

页岩矿物组分是其岩石力学性质的物质基础与内因，页岩声学性质是岩石力学性质的外在表现形式。综合利用含气页岩岩石矿物学特征与声波测井反映的力学特性，建立页岩脆性评价方法，为预测有利压裂井段等工程问题提供科学的依据。

在准确评价页岩矿物组分与含量的基础上，利用脆性矿物含量计算页岩脆性指数，评价页岩脆性，其计算公式为：

其中，BI为脆性指数，Quartz为石英矿物含量，Calcite为方解石矿物含量，Clay为黏土矿物含量。

Grigg通过对北美Barnett页岩力学特性的统计发现，高产页岩层具有高杨氏模量(E)和低泊松比(σ)的特征。利用杨氏模量和泊松比构建页岩弹性参数脆性指数公式如下：

其中，E_min,E_max分别为杨氏模量的最大值和最小值；σ_min,σ_max分别为泊松比的最大值和最小值。

目前，常用的页岩储层脆性指数地震预测方法，都是通过叠前弹性参数反演获取杨氏模量和泊松比，然后基于这两个参数对页岩脆性进行评价。但随着勘探实例的不断丰富，已经出现了一些工区，杨氏模量和泊松比不能很好的指示页岩脆性。

发明内容

本公开的目的是解决常规基于杨氏模量和泊松比间接计算的脆性指数不能有效刻画页岩脆性的问题，提供一种页岩气储层脆性矿物含量直接反演方法，以便在页岩脆性矿物含量的基础上对页岩气储层脆性进行更加准确可靠的预测。

本公开所采用的解决方案如下：

一种页岩气储层脆性矿物含量预测方法，包括以下步骤：