[发明专利]一种页岩各向异性岩石物理建模方法

说明书

本发明提供了一种页岩各向异性岩石物理建模方法，属于岩石物理研究领域。本方法包括：(1)计算混合矿物的弹性模量；(2)将各向异性自洽模型和各向异性微分有效介质模型结合起来计算粘土和流体复合物的有效弹性张量；(3)将粘土和流体复合物、层间缝与矿物组分进行混合，计算饱和岩石的有效弹性参数，求取等效各向异性介质的纵波速度和横波速度，即完成建模。本发明可以被应用于预测页岩的纵横波速度，计算精度优于各向同性有效介质模型，更加准确的描述了岩石的弹性特征。

技术领域

本发明属于岩石物理研究领域，具体涉及一种页岩各向异性岩石物理建模方法。

背景技术

地球物理方法在页岩气勘探开发过程中起到了重要的技术支持作用，它在研究储层的复杂特征方面具有独特的优势。岩石物理技术是地球物理研究的基础。岩石物理建模和岩石物理分析是岩石物理研究的两个重要方面，岩石物理建模是为了模拟介质的弹性性质所提出的一种等效模型，而岩石物理分析则是基于合适的岩石物理模型，分析岩石的微观结构对宏观响应特征的影响。在地球物理领域，地震岩石物理的发展越来越受到重视。

研究岩石物理性质通常将岩石简化为双相介质。岩石骨架由一种矿物组成，为一相；孔隙流体由液体或气体组成，为另一相。基于这种认识，在岩石物理模型建立方面，许多学者做了大量的工作，1928年至今已建立了近20种理论方法。最早的理论模型是70多年前Voigt的等应变模型与Reuss的等应力模型。从岩石的结构方面出发，各种理论模型大致可分为三类：对矿物的性质进行体积平均的有效介质理论，如Wood方程和Wyllie时间平均方程；研究岩石内部球形孔隙、椭球形孔隙及裂缝对岩石性质影响的自适应理论，如Gassman方程、Biot理论及模型；研究岩石颗粒的有效弹性的接触理论，如Hertz理论、Mindlin理论及Digby模型。有效介质理论首先应用在材料科学领域，并用以研究复合材料的弹性性质。其中，有些理论给出了准确的解析解，另一些理论给出了复合材料弹性参数的上下边界。

目前应用较为广泛的有效介质理论仅适用于各向同性岩石，没有考虑各向异性。页岩的微观结构相对于常规储层更加复杂，它的孔隙和颗粒的尺度更小，矿物组分更加多样，而且由于岩石骨架结构中粘土的定向排列和层间缝的存在，页岩储层具有强各向异性特征，可见常规的岩石物理模型很难适用。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种页岩各向异性岩石物理建模方法，构建合适的页岩岩石物理模型，为页岩气储层参数与地震响应之间建立联系，指导地震反演和解释。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种页岩各向异性岩石物理建模方法，包括：

(1)计算混合矿物的弹性模量；

(2)将各向异性自洽模型和各向异性微分有效介质模型结合起来计算粘土和流体复合物的有效弹性张量；

(3)将粘土和流体复合物、层间缝与矿物组分进行混合，计算饱和岩石的有效弹性参数，求取等效各向异性介质的纵波速度和横波速度，即完成建模。

所述步骤(1)是这样实现的：

利用Voigt-Reuss-Hill平均计算混合矿物的弹性模量：

ρ_m＝V_cal*ρ_cal+V_qua*ρ_qua+V_ker*ρ_ker

K_V＝V_cal*K_cal+V_qua*K_qua+V_ker*K_ker