[发明专利]基于岩石物理模型的页岩气储层地应力测井预测方法

摘要

本发明涉及基于岩石物理模型的页岩气储层地应力测井预测方法，建立考虑干酪根颗粒的页岩气储层岩石物理模型，预测测井纵、横波速度；在此基础上计算储层的最大、最小水平主应力，及破裂压力，以在没有横波测井的情况下也能够对页岩气储层进行精确的应力评价；本发明的有益效果是：通过建立符合页岩气储层特征的岩石物理模型，提高了预测速度的精度；在岩石物理模型基础上求取最大、最小水平主应力、破裂压力，使得在没有实测横波测井数据的情况下，依据常规测井曲线就能够对地下应力进行预测，且预测结果精度较高。

主权项

基于岩石物理模型的页岩气储层地应力测井预测方法，其特征在于，建立包括干酪根颗粒的页岩气储层岩石物理模型，在常规测井曲线的基础上预测测井纵、横波速度；在此基础上计算储层的最大、最小水平主应力，及破裂压力；所建立的岩石物理模型，包括矿物，干酪根，孔隙及其中所含的流体，所述孔隙中的流体包括油、气、水，其中将干酪根等效为硬币状裂缝形态的颗粒，使用颗粒纵横比表示其大小和形状，以微分方式计算含干酪根的岩石的弹性参数，得到在岩石中分散存在的干酪根的弹性特征；所述方法包括以下步骤：步骤1： 通过测井复杂岩性分析程序进行测井解释，获得矿物体积、岩石孔隙度、流体饱和度、干酪根体积，进而求得矿物在岩石中的体积分数，所述矿物包括粘土、石英、方解石；使用交会分析获得每个矿物的弹性模量和密度，使用已知文献中的经验值作为孔隙中流体的弹性模量和密度，所述弹性模量指体积模量、剪切模量； 步骤2：根据步骤1中所得的矿物的体积模量和剪切模量，矿物体积分数，使用等应力和等应变平均的算术平均估算岩石基质的体积模量和剪切模量，所述岩石基质指不含孔隙和流体的固体岩石部分；在此基础上，将岩石基质与干酪根颗粒混合，即计算含干酪根颗粒的岩石的体积模量和剪切模量，将干酪根等效为硬币状裂缝形态的颗粒，使用颗粒纵横比表示干酪根颗粒的形状，使用微分等效介质方法计算含所述干酪根颗粒的岩石的体积模量和剪切模量；在所述的微分等效介质方法中，形状因子使用Berryman的三维包含物理论中的硬币状裂缝公式进行计算，所述颗粒纵横比指硬币状裂缝形状颗粒的短轴和长轴之比，在岩石物理模型中颗粒纵横比的取值范围为0～1，作为迭代计算的变量参数；步骤3：将步骤1所得的孔隙度划分为砂岩矿物孔隙度、灰岩矿物孔隙度、粘土矿物孔隙度三种；将灰岩矿物孔隙度、砂岩矿物孔隙度等效为刚性孔隙占多数，柔性孔隙占少数的孔隙谱；将粘土矿物孔隙度等效为柔性孔隙占多数，刚性孔隙占少数的孔隙谱；将不同的孔隙度与步骤2所得到的含干酪根的岩石基质相混合，这个过程使用微分等效介质方法计算，得到的结果为包括孔隙、干酪根、岩石基质的干岩石的体积模量、剪切模量；所述干岩石为不含流体的岩石固体部分；步骤4：将流体与步骤3所得到的干岩石相混合，该过程使用流体替换方程计算，所得到的结果为饱和流体岩石的体积模量和剪切模量；所述的流体指混合流体，是在步骤1得到的饱和度及流体的弹性模量的基础上，使用等应力平均公式计算不同饱和度的油、气、水混合时的体积模量，混合流体的剪切模量为0；根据步骤1所得的矿物体积、孔隙度、饱和度、干酪根体积，使用算术平均计算饱含流体岩石的密度；所述流体替换方程为Gassmann方程，所述算术平均计算饱含流体岩石的密度的方法采用Wood公式；步骤5：由步骤4所得的饱和流体岩石的体积模量、剪切模量、密度计算饱和流体岩石的纵、横波速度，即预测纵波速度和预测横波速度，对比实测纵波速度与预测纵波速度，相减求误差，当误差大于限定值时，返回步骤2，调整所述颗粒纵横比的取值范围，直到误差小于限定值或误差达到极小值，当误差小于限定值或达到极小值时，输出预测的纵、横波速度，这是一个迭代的过程；当测井有实测横波速度时，也需要对预测横波速度与实测横波速度进行对比求误差并用于判别迭代是否结束；步骤6：使用步骤5所得到的预测纵、横波速度计算动态杨氏模量和泊松比，使用地区经验公式将动态杨氏模量和泊松比转换为静态杨氏模量和泊松比；所述的地区经验公式是张晋言和孙建孟关系式；使用测井数据求取上覆地层压力和孔隙压力，所述测井数据特指密度；步骤7：将步骤6所得的静态杨氏模量和泊松比，上覆地层压力、孔隙压力代入黄荣樽应力模型计算最大水平主应力、最小水平主应力，在这个过程中，需要实际工区岩心的应力测试数据对黄荣樽应力模型中的参数进行标定；根据应力参数之间的关系，计算破裂压力；综合最大水平主应力、最小水平主应力、破裂压力，进行地层应力评价。