一種確定地層剛性系數的方法技術

本發明專利技術提出一種確定地層剛性系數的方法，包括：對巖芯樣品進行聲學各向異性測量和體積密度計算，獲得剛性系數和縱波各向異性系數；對巖芯樣品進行X衍射測量，獲得粘土含量；建立縱波各向異性系數與粘土含量的關系；建立C11巖芯與C33巖芯、C44巖芯和C66巖芯的關系；利用目標井目標層位的常規測井資料，計算其粘土含量；利用目標井目標層位的縱、橫波速度及體積密度測井曲線，計算地層的剛性系數C33地和C44地；根據縱波各向異性系數和其粘土含量的關系、地層的粘土含量及地層的剛性系數C33地，計算地層的剛性系數C11地；根據C11巖芯與C33巖芯、C44巖芯和C66巖芯的關系、C33地、C44地和C11地，計算地層的剛性系數C66地。本發明專利技術無需利用從提取的斯通利波中反演出的水平橫波速度來計算剛性系數，避開了水平橫波提取過程，使計算簡便高效。

【技術實現步驟摘要】
一種確定地層剛性系數的方法
本專利技術涉及石油勘探測井
，特別涉及一種確定地層剛性系數的方法。
技術介紹
剛性系數是以致密油氣、頁巖油氣為代表的非常規油氣藏在巖石力學測井評價過程中所必需的關鍵參數。它具體包括C33、C44、C11、C13及C66等參數。其中C66和C11這兩個剛性系數的測井計算方法是近年來非常規油氣藏巖石力學測井評價領域的一個難點問題。為了解決這一難題，前人采用的思路是：首先從陣列聲波測井資料提取的斯通利波中反演水平橫波速度，然后將其與體積密度測井曲線結合來計算C66；在此基礎上進一步利用五個剛性系數之間的實驗關系，來最終實現C11等剛性系數的測井計算。這一做法存在明顯的局限性，主要原因在于在快地層中，斯通利波中對水平橫波度的敏感性差，提取誤差大，可信度低。在文章“Determiningformationshear-wavetransverseisotropyfromboreholestoneley-wavemeasurements，XiaomingTang，Geophysics.Vol.68，No.1，2003”中指出：從測井斯通利波中提取水平橫波速度的做法一般只適用于慢地層。而且從斯通利波提取水平橫波速度的過程也十分復雜，對一般技術人員而言實現難度大。
技術實現思路
本專利技術實施例提供了一種剛性系數計算方法，無需利用從陣列聲波測井資料提取的斯通利波中反演出的水平橫波速度來計算剛性系數，從而避開了水平橫波提取過程，使得計算簡便高效；更為重要的是該方法除適用于慢地層的剛性系數計算外，還適用于快地層的剛性系數計算，具有更寬的適用范圍。該方法包括：對巖芯樣品進行聲學各向異性測量和體積密度計算，獲得巖芯樣品的剛性系數、縱波各向異性系數和橫波各向異性系數；對巖芯樣品進行X衍射測量，獲得其粘土含量數據；建立巖芯樣品的縱波各向異性系數與其粘土含量的實驗關系，巖芯樣品的橫波各向異性系數與其粘土含量的實驗關系；根據獲得的巖芯樣品的剛性系數，建立剛性系數C11巖芯與C33巖芯、C44巖芯和C66巖芯的關系；利用目標井目標層位的常規測井資料，連續深度計算目標層位地層的粘土含量；利用目標井目標層位的縱波速度、橫波速度及體積密度測井曲線，連續深度計算目標層位地層的剛性系數C33地和C44地；根據巖芯樣品的縱波各向異性系數和其粘土含量的關系、地層的粘土含量及地層的剛性系數C33地，連續深度計算地層的剛性系數C11地；根據巖芯樣品的剛性系數C11巖芯與C33巖芯、C44巖芯和C66巖芯的關系、地層的剛性系數C33地、C44地和C11地，連續深度計算地層的剛性系數C66地；或，根據巖芯樣品的橫波各向異性系數和其粘土含量的關系、地層的粘土含量及地層的剛性系數C44地，連續深度計算地層的剛性系數C66地；根據巖芯樣品的剛性系數C11巖芯與C33巖芯、C44巖芯和C66巖芯的關系、地層的剛性系數C33地、C44地和C66地，連續深度計算地層的剛性系數C11地。在一個實施例中，所述巖芯樣品的體積密度計算公式為：其中，ρ巖芯為巖芯樣品的體積密度；Wsat巖芯為巖芯樣品的重量；Vbulk巖芯為巖芯樣品的體積。在一個實施例中，所述巖芯樣品的剛性系數的計算公式為：其中，Vp0為由巖芯樣品側向的一組縱波發射與接收探頭測得的縱波速度，該組探頭與層理面垂直；Vp90為由巖芯樣品頂部和底部的一組縱波發射與接收探頭測得的縱波速度；Vs190為由巖芯樣品頂部和底部的一組正交極化的橫波發射與接收探頭測得的橫波速度；Vs290為由巖芯樣品頂部和底部的另一組正交極化的橫波發射與接收探頭測得的縱波速度；C33巖芯、C11巖芯、C44巖芯、C66巖芯均為巖芯樣品的剛性系數。在一個實施例中，所述巖芯樣品的縱波各向異性系數的計算公式為：其中，ε巖芯為巖芯樣品的縱波各向異性系數；所述巖芯樣品的橫波各向異性系數的計算公式為：其中，γ巖芯為巖芯樣品的橫波各向異性系數。在一個實施例中，所述巖芯樣品的縱波各向異性系數與其粘土含量的實驗關系表達式為：其中，VCL巖芯為巖芯樣品的粘土含量；k1、n1為變量參數；所述巖芯樣品的橫波各向異性系數與其粘土含量的實驗關系表達式為：其中，k2、n2為變量參數。在一個實施例中，所述巖芯樣品的剛性系數C11巖芯與C33巖芯、C44巖芯和C66巖芯的關系表達式為：其中，m、r為變量參數。在一個實施例中，所述目標井目標層位的常規測井資料包括自然伽瑪曲線、聲波、中子、密度、自然伽瑪能譜資料中的鈾、釷、鉀曲線及深淺電阻率曲線。在一個實施例中，所述地層的剛性系數C33地的計算公式為：其中，ρ地為地層的體積密度，Vp為測得的縱波速度；所述地層的剛性系數C44地的計算公式為：其中，Vs為測得的橫波速度。在一個實施例中，所述根據巖芯樣品的縱波各向異性系數和其粘土含量的關系、地層的粘土含量及地層的剛性系數C33地，連續深度計算地層的剛性系數C11地，包括按如下公式計算：所述根據巖芯樣品的剛性系數C11巖芯與C33巖芯、C44巖芯和C66巖芯的關系、地層的剛性系數C33地、C44地和C11地，連續深度計算地層的剛性系數C66地，包括按如下公式計算：其中，VCL地為地層的粘土含量。在一個實施例中，所述根據巖芯樣品的橫波各向異性系數和其粘土含量的關系、地層的粘土含量及地層的剛性系數C44地，連續深度計算地層的剛性系數C66地，包括按如下公式計算：所述根據巖芯樣品的剛性系數C11巖芯與C33巖芯、C44巖芯和C66巖芯的關系、地層的剛性系數C33地、C44地和C66地，連續深度計算地層的剛性系數C11地，包括按如下公式計算：在本專利技術實施例中，無需利用從陣列聲波測井資料提取的斯通利波中反演出的水平橫波速度來計算剛性系數，從而避開了水平橫波提取過程，使得計算簡便高效；更為重要的是該方法除適用于慢地層的剛性系數計算外，還適用于快地層的剛性系數計算，具有更寬的適用范圍。附圖說明此處所說明的附圖用來提供對本專利技術的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本專利技術的限定。在附圖中：圖1是本專利技術實施例中一種確定地層剛性系數的方法的流程圖；圖2是本專利技術實施例中一種單巖芯測試法進行聲學各向異性測量的原理圖；圖3是本專利技術實施例中粘土含量及剛性系數C33和C44的計算結果示意圖；圖4、圖7是本專利技術實施例中剛性系數C11計算結果示意圖；圖5、圖6是本專利技術實施例中剛性系數C66計算結果示意圖；圖8是本專利技術實施例中不同方法計算剛性系數結果的綜合對比示意圖。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施方式和附圖，對本專利技術做進一步詳細說明。在此，本專利技術的示意性實施方式及其說明用于解釋本專利技術，但并不作為對本專利技術的限定。現有的計算地層剛性系數的方法需要利用從斯通利波反演得到的水平橫波速度，但該方法具有很大局限性，一般只適用于慢地層，且從斯通利波提取水平橫波速度的過程十分復雜，所以使得計算地層剛性系數的過程也變得復雜，一般測井解釋人員難以掌握。專利技術人提出了一種新方法，該方法在計算地層剛性系數時無需利用水平橫波速度，進而可以避開水平橫波提取過程，且該方法具有更寬的適用范圍，不僅適用于慢地層，還同樣適用于快地層，能夠解決現有技術中存在的上述問題。下面進行具體說明。圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種地層的剛性系數的計算新方法，其特征在于，包括：對巖芯樣品進行聲學各向異性測量和體積密度計算，獲得巖芯樣品的剛性系數、縱波各向異性系數和橫波各向異性系數；對巖芯樣品進行X衍射測量，獲得其粘土含量數據；建立巖芯樣品的縱波各向異性系數與其粘土含量的實驗關系，巖芯樣品的橫波各向異性系數與其粘土含量的實驗關系；根據獲得的巖芯樣品的剛性系數，建立剛性系數C11巖芯與C33巖芯、C44巖芯和C66巖芯的關系；利用目標井目標層位的常規測井資料，連續深度計算目標層位地層的粘土含量；利用目標井目標層位的縱波速度、橫波速度及體積密度測井曲線，連續深度計算目標層位地層的剛性系數C33地和C44地；根據巖芯樣品的縱波各向異性系數和其粘土含量的關系、地層的粘土含量及地層的剛性系數C33地，連續深度計算地層的剛性系數C11地；根據巖芯樣品的剛性系數C11巖芯與C33巖芯、C44巖芯和C66巖芯的關系、地層的剛性系數C33地、C44地和C11地，連續深度計算地層的剛性系數C66地；或，根據巖芯樣品的橫波各向異性系數和其粘土含量的關系、地層的粘土含量及地層的剛性系數C44地，連續深度計算地層的剛性系數C66地；根據水飽和巖芯樣品的剛性系數C11巖芯與C33巖芯、C44巖芯和C66巖芯的關系、地層的剛性系數C33地、C44地和C66地，連續深度計算地層的剛性系數C11地。...

【技術特征摘要】
1.一種確定地層剛性系數的方法，其特征在于，包括：對巖芯樣品進行聲學各向異性測量和體積密度計算，獲得巖芯樣品的剛性系數、縱波各向異性系數和橫波各向異性系數；對巖芯樣品進行X衍射測量，獲得其粘土含量數據；建立巖芯樣品的縱波各向異性系數與其粘土含量的實驗關系，巖芯樣品的橫波各向異性系數與其粘土含量的實驗關系；根據獲得的巖芯樣品的剛性系數，建立剛性系數C11巖芯與C33巖芯、C44巖芯和C66巖芯的關系；利用目標井目標層位的常規測井資料，連續深度計算目標層位地層的粘土含量；利用目標井目標層位的縱波速度、橫波速度及體積密度測井曲線，連續深度計算目標層位地層的剛性系數C33地和C44地；根據巖芯樣品的縱波各向異性系數和其粘土含量的關系、地層的粘土含量及地層的剛性系數C33地，連續深度計算地層的剛性系數C11地；根據巖芯樣品的剛性系數C11巖芯與C33巖芯、C44巖芯和C66巖芯的關系、地層的剛性系數C33地、C44地和C11地，連續深度計算地層的剛性系數C66地；或，根據巖芯樣品的橫波各向異性系數和其粘土含量的關系、地層的粘土含量及地層的剛性系數C44地，連續深度計算地層的剛性系數C66地；根據水飽和巖芯樣品的剛性系數C11巖芯與C33巖芯、C44巖芯和C66巖芯的關系、地層的剛性系數C33地、C44地和C66地，連續深度計算地層的剛性系數C11地；所述巖芯樣品的縱波各向異性系數與其粘土含量的實驗關系表達式為：其中，VCL巖芯為巖芯樣品的粘土含量；k1、n1為變量參數；所述巖芯樣品的橫波各向異性系數與其粘土含量的實驗關系表達式為：其中，k2、n2為變量參數。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述巖芯樣品的體積密度計算公式為：其中，ρ巖芯為巖芯樣品的體積密度；Wsat巖芯為巖芯樣品的重量；Vbulk巖芯為巖芯樣品的體積。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述巖芯樣品的剛性系數的計算公式為：其中，Vp0為由巖芯樣品側向的一組縱波發射與接收探頭測得的縱波速度，該組探頭與層理面垂直；Vp90為由巖芯樣品頂部和底部的一組縱波發射與接收探頭測得的縱波速度；Vs190為由巖芯樣品頂部和底部的一組正交極化的橫波...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉忠華，宋連騰，周燦燦，李潮流，鄧繼新，李長喜，程相志，李霞，袁超，孔強夫，胡松，徐紅軍，薛寶印，張培園，
申請(專利權)人：中國石油天然氣股份有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11