[发明专利]一种页岩基质模量的计算方法及系统

说明书

本发明提出了一种页岩基质模量的计算方法及系统，该方法包括：获取页岩储层的基质矿物组分类型，通过测井解释得到页岩的各个组分体积含量及孔隙度；划分软颗粒、硬颗粒；计算当前深度点的软颗粒的弹性模量及密度、硬颗粒混合后的弹性模量及密度；计算软颗粒的体积含量及硬颗粒的体积含量；将软颗粒及硬颗粒的弹性模量分别转化为对应的纵横波速度；根据软颗粒及硬颗粒的体积含量、密度及对应的纵横波速度，通过Backus等效模拟，将密度和纵横波速度转化为弹性张量，得到混合层状基质的弹性张量矩阵；根据弹性张量矩阵得到当前深度点的页岩基质的体积模量及剪切模量；依次计算每个深度点的页岩基质的体积模量及剪切模量，得到页岩基质模量。

技术领域

本发明属于石油勘探技术领域，尤指一种页岩基质模量的计算方法及系统，用于实现精细页岩基质模量的计算。

背景技术

页岩气作为一种新型能源，越来越受到重视，页岩储层的岩石物理分析和研究对于页岩储层的正演和反演、储层预测具有十分重要的意义。

在现有技术中，常用的岩石物理模拟主要基于等效介质理论，以一种等效基质为背景介质，然后将不同类型的孔隙按照不同的规则作为包含物加入基质模型中，将其等效为干岩石的有效介质，最后通过流体替换完成岩石物理模拟。因此，岩石的等效基质模拟是岩石物理模拟的基础，直接决定了岩石物理模拟的精度。如果基质体积模量取值不准确，将会极大地影响岩石物理参数模型的应用效果。

目前，求取基质模量的方法主要有以下几种：(1)、岩石物理近似公式(Krief etal.,1990；Nur,1992；Pride et al.,1992)，但是公式需要进行岩心分析的标定，近似公式的选取也有影响；(2)、基于等效介质理论，如Voigt-Reuss-Hill平均模型，或Hashin-Shtrikman模型计算模量参数，需要岩石组分的弹性模量及百分含量，并且没有考虑颗粒及颗粒的几何细节，只能得到模量的上限和下限，有时会产生较大误差；(3)、张金强等(2010)不考虑岩石的矿物成分和各种矿物的弹性参数，选取相对均匀地层的岩石物理参数，根据测井资料进行统计分析，得到碳酸盐岩储层岩石的基质模量，但此方法不适用于复杂的岩石结构和矿物组分的地层。

在岩石物理的基质弹性模量模拟中，应用最广泛的方法为基于等效介质理论的VRH模型。Voigt(1910)模型给出了等效模量的上界-各项弹性参数的加权平均，Reuss(1929)模型给出了等效模量的下界-各相弹性参数倒数的算术平均，Hill(1952)指出可以利用Voigt和Reuss的算术加权平均作为预测岩石的等效模量，即Voigt-Reuss-Hill(VRH)模型：

其中，K和G分别代表预测的体积模量和剪切模量，K_Voigt、G_Voigt分别为模拟的体积模量和剪切模量的Voigt上限，K_Reuss、G_Reuss分别为模拟的体积模量和剪切模量的Reuss下限，VRH模型没有考虑颗粒及其几何变化的信息，计算的弹性模量值在矿物组分差异较大的储层(如页岩)中，会导致较大误差。

J.Antonio(2015)提出结合上下边界值，引入一个可变的加权因子W，对VRH模型进行改进。

K＝w·K_Voigt+(1-w)K_Reuss；

G＝w·G_Voigt+(1-w)G_Reuss；

其中，w为加权因子，取决于矿物的分布和性质，但是需要以实验室测量的岩样基质体积模量K_ma和剪切模量G_ma为约束，通过Voigt上限和Reuss下限，反演得到最佳加权因子w。