[发明专利]一种页岩各向异性岩石物理建模方法

摘要

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。

主权项

1.一种页岩各向异性岩石物理建模方法，其特征在于：所述方法包括：(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；其中，所述步骤(2)是这样实现的：应用各向异性自洽模型，岩石的刚度张量表示为：其中，Ι是单位张量，是与孔隙几何形状有关的张量，Cⁿ是第n种成分刚度张量，ν_n是第n相的体积含量，C^p是第p种成分刚度张量，ν_p是第p相的体积含量，C^SCA是由各向异性SCA模型估算的弹性张量；采用各向异性微分有效介质模型计算岩石有效弹性张量的表达式如下：式中各个符号所代表的物理量与(2)式相同；将公式(2)的解作为求解微分方程(3)的初始值，不断迭代孔隙含量，来求解最终的有效弹性张量，即先用公式(2)计算孔隙度为50％时岩石的有效弹性模量，将该值作为初始值，然后运用公式(3)不断迭代孔隙含量，一直调整到岩石的真实孔隙度，求得最终的有效弹性张量；其中，所述步骤(3)是利用Backus平均实现的，具体如下：在长波极限下，一个由多层横向各向同性材料组成的层状介质，是等效各向异性的，其等效刚度是：其中A＝+‑12B＝+‑12C＝‑1F＝‑1D＝‑1M＝式中a,b,c,d和f是五个独立的弹性常数，当每一个单层是各向同性时，a＝c＝λ+2μ,b＝f＝λ,d＝m＝μ,<·>表示对括号内属性按体积比的加权平均；利用步骤(2)中获得的CDEM，求得每一个单层的λ和μ，然后再带入公式(4)，获得最终的等效参数，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；其中，所述步骤(3)中的所述利用步骤(2)中获得的CDEM，求得每一个单层的λ和μ，然后再带入公式(4)，获得最终的等效参数是这样实现的：张量C^DEM中包含了分量C₃₃和C₅₅，利用这个两个参数，获得粘土和流体混合后的纵波速度和横波速度其中ρ＝V_clayρ_clay+V_fρ_f，V_clay为粘土体积，V_f为流体体积；利用下式求取每一个单层的λ和μ：和然后将该结果和将步骤(1)获得的K_m和U_m代入和μ_m＝U_m得到的结果，一起带入公式(4)，获得最终的等效参数，其中，λ_m、μ_m分别是矿物组分的拉梅参数和剪切模量，K_m和U_m分别为混合矿物的体积模量和剪切模量。