[发明专利]一种确定油气储层岩石裂隙发育度和流体性质的方法

说明书

技术领域

本发明属于应用地球物理测井领域，具体地，涉及一种确定油气储层岩石裂隙发育度和流体性质的方法，综合利用地层钻井中的阵列声波测井、地层密度测井和自然伽马测井数据确定油气储层岩石裂隙密度和刘体模量，用于评价和解释地层岩石的裂隙发育状况和识别岩石中所含油气。

背景技术

实际岩石中往往是既含孔隙又含裂隙，裂隙的存在可以极大地影响岩石的物理响应和性质，如岩石的声学、电磁响应和性质，等等。国内外很多油气田都属于低孔、低渗储层，例如碳酸盐岩储层，致密砂岩，近几年页岩气开发也提上议事日程，越来越受到人们的重视和关注，这些非常规储层岩石的一个很重要的特征就是孔隙度很低。从这些致密性油气藏中也往往能够看到可观的油气显示，这主要是因为岩石介质中的裂隙较为发育。裂隙既提供了油气的储藏空间，又提供了油气开发时的流动通道。因此，评估岩石，特别是致密性储层岩石的裂隙发育程度并确定其中的流体性质，甚为重要。

为了描述含裂隙，裂隙岩石的声学性质，近年来发展起来了孔裂、裂隙介质弹性波理论(唐晓明.含孔、裂隙介质弹性波动统一理论-Biot理论的推广.中国科学:地球科学,2011,41(6):784-795)。相对于经典的Biot孔隙介质弹性波理论，这一新理论增加了裂隙密度和裂隙纵横比这两个描述裂隙介质的重要参数。由于该理论中岩石裂隙对弹性波速具有灵敏度很高的控制作用，可以将此理论用来预测和模拟裂隙变化条件下的弹性波波速测量数据。该理论能很好地解释波在实际岩石中的衰减和频散，并被用来模拟孔、裂隙地层中的井孔声场(陈雪莲,唐晓明.孔、裂隙并存地层中的声波测井理论及多极子声场特征.地球物理学报,2012,55(6):2139-2140)和解释致密性砂岩和页岩地层声波测井数据中的油气显示(Tang X M,Chen X L,Xu X K.A cracked porous medium elastic wave theory and its application to interpreting acoustic data from tight formations.Geophysics,2012,77(6):D245-D252)。由于在弹性波理论中引入了这两个表征裂隙的重要参数，使得在声波测井解释中，有了定量研究裂隙的基本理论。

根据唐(唐晓明.含孔、裂隙介质弹性波动统一理论-Biot理论的推广.中国科学:地球科学,2011,41(6):784-795)和Tang et al(Tang X M,Chen X L,Xu X K.A cracked porous medium elastic wave theory and its application to interpreting acoustic data from tight formations.Geophysics,2012,77(6):D245-D252)提出的在孔隙和裂隙并存条件下计算弹性波速度的理论和方法，岩石纵波速度和横波速度受以下参数的影响：密度ρ、孔隙度φ、渗透率κ₀、裂隙密度ε、裂隙纵横比γ、孔隙及裂隙中流体弹性模量K_f和粘度η、岩石基质的体模量K_s和剪切模量μ_s。对裂隙发育的充流体岩石介质，岩石的声速，即纵波速度和横波速度，对岩石中的裂隙密度和流体的弹性模量的灵敏度是比较高的，这从以下的灵敏度分析中可以看到。

对理论模型中的某一参数p，其灵敏度的定义如下：

其中，波速v可以是纵波速度或横波速度。

图1计算了纵波速度和横波速度对裂隙密度的灵敏度随频率的变化曲线。由图可见，对裂隙发育(ε=0.25)的低孔(φ=0.1)介质，裂隙使得波速降低(灵敏度为负值)，波速对裂隙密度十分敏感。图2计算了纵波速度和横波速度对流体体模量的灵敏度随频率的变化曲线。波速，特别是纵波速度，随流体弹性模量增加，对此参数甚为敏感。计算分析表明，可以根据该理论从声速测量数据中反演得到裂隙密度和流体模量这两个重要参数。