技术领域
[0001] 本发明属于石油勘探中岩石物理建模领域，尤其涉及一种各向异性岩石物理建模方法。
相关背景技术
[0002] 横波预测是储层反演、岩石力学分析的必要参数，常规的裂缝性岩石物理建模主要有Hudson模型、线性滑动理论模型等，但模型一般要求裂缝密度不得大于0.1，或者裂缝彼此之间需要间隔，对于网状缝发育的区域适用性差。
[0003] 强应力区裂缝发育，地层的各向异性不仅受裂缝产状的影响，同时也受主应力方向的影响，横波速度为一种偏振波，对裂缝产状及强应力敏感。裂缝产状和应力方向对横波速度的影响很大，导致应用偶极声波资料测得的纵横波速度比分析储层的岩性和物性等时，弹性参数分布规律紊乱失真，与常规储层弹性参数分布规律差异大，不能有效应用于后续的反演等工作中。
[0004] 一些山脉地区背斜裂缝发育，应用偶极声波资料测得的纵横波速度比分析储层的岩性和物性等，弹性参数分布规律紊乱失真，不符合与真实的弹性参数分布规律差异较大，不能有效应用于后续的反演等工作中。
[0005] 从成像测井(FMI)拾取的裂缝来看，背斜发育多期裂缝系统，包括逆断层应力状态及走滑断层应力状态的裂缝，不同井点裂缝产状(倾角、走向)差异大，应力方向也存在一定的差异性，结合横波为偏振波的传播方式，分析认识到裂缝产状与应力方向是导致弹性参数出现紊乱的主要原因。
[0006] 中国发明专利CN111273341A中公布了根据裂缝空间分布的含裂缝储层岩石物理建模方法，提出了一种不同裂缝密度与不同裂缝空间分布对弹性波速度影响的建模方式，其优点是将裂缝空间分布作为裂缝密度之外的一个独立物理参数考虑到岩石物理建模中，但该裂缝地质模型不能针对性的解决在强应力区测得的目的层段弹性参数的分布规律与真实的弹性参数分布规律差异较大的问题。
具体实施方式
[0062] 为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
[0063] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
[0064] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0065] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0066] 为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种各向异性岩石物理建模方法进一步详细描述。
[0067] 实施例1：
[0068] 如图1所示，本发明一种各向异性岩石物理建模方法，包括以下步骤：
[0069] 步骤S1:获取目的层段的属性；
[0070] 步骤S2:采用目的层段的属性，建立基质模型；
[0071] 步骤S3:利用成像测井资料，计算裂缝的走向与最大主应力方向的夹角；
[0072] 步骤S4:应用偶极声波资料，通过评价不同夹角对横波速度的影响情况，建立各向异性影响因子模型；
[0073] 步骤S5:利用基质模型和各向异性影响因子模型，建立干岩石模型；
[0074] 步骤S6:建立孔隙流体的弹性模型；
[0075] 步骤S7:在干岩石模型和孔隙流体的弹性模型的基础上，建立各向异性饱和岩石模型。
[0076] 实施例2：
[0077] 如图1所示，本发明一种各向异性岩石物理建模方法，包括以下步骤：
[0078] 步骤S1:获取目的层段的属性；
[0079] 步骤S2:采用目的层段的属性，建立基质模型；
[0080] 步骤S3:利用成像测井资料，计算裂缝的走向与最大主应力方向的夹角；
[0081] 步骤S4:应用偶极声波资料，通过评价不同夹角对横波速度的影响情况，建立各向异性影响因子模型；
[0082] 步骤S5:利用基质模型和各向异性影响因子模型，建立干岩石模型；
[0083] 步骤S6:建立孔隙流体的弹性模型；
[0084] 步骤S7:在干岩石模型和孔隙流体的弹性模型的基础上，建立各向异性饱和岩石模型。
[0085] 本实施例与第一实施例不同之处在于：
[0086] 所述步骤S1中，包括以下步骤：
[0087] 步骤H1:对测井资料进行预处理；
[0088] 步骤H2:应用测井资料，解释目的层段的属性。
[0089] 所述步骤H1中，预处理包括井曲线环境校正和井曲线标准化；
[0090] 所述步骤H2中，目的层段的属性包括岩性(泥质含量)、物性(孔隙度)和饱和度及裂缝密度；
[0091] 所述步骤S2中，应用Wyllie时间平均方程，建立岩石基质弹性模量和基质密度：
[0092]
[0093]
[0094]
[0095] 其中Vpma为岩石基础纵波速度，Vsma为岩石基质横波速度，φ为孔隙度，Vclay为粘土含量，Vpquartz为石英纵波速度，Vsquartz为石英横波速度，Vpclay为粘土纵波速度，Vsclay为粘土横波速度，ρma为基质密度，ρquartz为石英密度，ρclay为粘土密度。
[0096] 如图2、图3和图4所示的测井成像资料，所述步骤S3中，应用成像测井资料，分别识别诱导缝及构造缝，通过诱导缝判断最大主应力方向，统计构造缝倾角和走向分布情况，制作走向与纵波、横波关系图，实现裂缝的走向与最大主应力方向的夹角的计算；
[0097] 所述步骤S4中，应用偶极声波资料，建立裂缝密度对夹角的影响因子，通过评价不同夹角对横波速度的影响情况，分析得出夹角的阈值A，所述影响因子通过偶极声波资料的横波速度和裂缝密度拟合求取，各向异性影响因子模型的计算公式如下：
[0098]
[0099]
[0100] Δ＝Δ2‑Δ1
[0101] 其中，Δ1为夹角小于Q时横波速度随裂缝密度的变化量，Δ2为夹角大于Q时横波速度随裂缝密度的变化量；Δ为夹角大于Q时和夹角小于Q时对横波速度影响的差异量；FDI为裂缝密度；α为夹角小于Q时裂缝密度对夹角的影响因子，β为夹角大于Q时裂缝密度对夹角的影响因子。
[0102] 步骤S5:利用Kustor‑Toksoz公式，建立最大主应力方向和裂缝走向约束下的干岩石弹性模量：
[0103]
[0104]
[0105] 其中，
[0106]
[0107] μma＝ρma(Vsma+Δ)2
[0108] 其中Kdry为干岩石体积模量，μdry为干岩石剪切模量，Kma为进行应力及裂缝约束后的岩石基质体积模量，μma为进行应力及裂缝约束后岩石基质剪切模量，A为砂岩孔隙扁度，B为泥岩孔隙扁度。
[0109] 实施例3：
[0110] 如图1所示，本发明一种各向异性岩石物理建模方法，包括以下步骤：
[0111] 步骤S1:获取目的层段的属性；
[0112] 步骤S2:采用目的层段的属性，建立基质模型；
[0113] 步骤S3:利用成像测井资料，计算裂缝的走向与最大主应力方向的夹角；
[0114] 步骤S4:应用偶极声波资料，通过评价不同夹角对横波速度的影响情况，建立各向异性影响因子模型；
[0115] 步骤S5:利用基质模型和各向异性影响因子模型，建立干岩石模型；
[0116] 步骤S6:建立孔隙流体的弹性模型；
[0117] 步骤S7:在干岩石模型和孔隙流体的弹性模型的基础上，建立各向异性饱和岩石模型。
[0118] 本实施例与第二实施例不同之处在于：
[0119] 所述步骤S6中，建立孔隙流体在不同温度压力环境下的弹性模型，并按照饱和度信息利用wodd方程计算等效孔隙流体的体积模量和流体密度：
[0120]
[0121] ρf＝Swρw+(1‑Sw)ρh
[0122] 其中Kf为流体体积模量，ρf为流体密度，Sw为含水饱和度，Kw为地层水体积模量，Kh为烃类体积模量，ρw为地层水密度，ρh为烃类密度。
[0123] 所述步骤S7在干岩石模型和孔隙流体的弹性模型的基础上，建立各向异性饱和岩石的弹性模量：
[0124]
[0125] μsat＝μdry
[0126] ρsat＝φρf+(1‑φ)ρma
[0127] 其中Ksat为饱和岩石体积模量，μsat为饱和岩石剪切模量，ρsat为饱和岩石密度；
[0128] 应用弹性模量与速度公式间的关系，对弹性模量进行速度转换：
[0129]
[0130]
[0131] 其中Vp为岩石纵波速度，Vs为岩石横波速度。
[0132] 本发明一种各向异性岩石物理建模方法通过引入影响因子对各向异性饱和岩石模型进行校正，消除了不同井点不同层段应力方向与裂缝产状间的差异对横波速度带来的影响，利用所述各向异性饱和岩石模型得出横波速度，采用所述横波速度得出弹性参数的分布规律，能够真实反映地层各向异性下储层弹性参数的分布规律，为后续的储层反演、岩石脆性评价等提供基础数据的支撑。
[0133] 本发明考虑纵横波的传播方式，纵波主要为压缩波，高低倾角裂缝对纵波影响基本一致，而横波为偏振波，高倾角(倾角大于60度)裂缝对横波影响更大，且需要进一步结合裂缝走向来判断裂缝密度对横波的影响。
[0134] 在强应力环境中，影响横波速度的不仅有裂缝走向问题，还包括最大应力，当最大主应力方向与裂缝走向基本一致时，裂缝对横波速度的影响小，而当最大主应力方向与裂缝走向夹角超过阈值Q时，裂缝对横波速度的影响大；当最大主应力方向与裂缝走向夹角小于阈值Q时，裂缝对横波速度的影响小。通过制作夹角与横波速度关系图，确定阈值Q。
[0135] 结合成像测井，分析目的层段裂缝走向与最大主应力方向之间的夹角，根据夹角的范围的不同，对不同裂缝分别应用不同的影响因子对干岩石弹性模量进行约束校正。
[0136] 从图5和图6中分析得到，当夹角小于30度时，裂缝密度对横波速度影响小，当夹角大于30度时，裂缝对横波速度影响大，阈值Q为30度，据此建立裂缝密度对夹角小于30度时的影响因子和裂缝密度对夹角大于30度时的影响因子，影响因子通过偶极声波资料的横波速度和裂缝密度拟合求取，然后再求取处于不同夹角范围时裂缝密度对横波速度影响的差异量。
[0137] 在应用Kustor‑Toksoz公式求取干岩石的弹性模量时，引入了上述处于不同夹角范围时裂缝密度对横波速度影响的差异量，从而对发育大角度裂缝层段的干岩石弹性模量进行校正。进而求取岩石横波速度，制作弹性参数量板，对岩性或流体进行分析。
[0138] 图7为偶极声波资料计算的纵横波速度比与纵波阻抗交会图，一般储层砂泥岩具有鲜明的特征，即砂岩纵横波速度比低，泥岩纵横波速度比高，但由于横波速度受到裂缝产状和应力方向的影响，实测资料显示大部分砂岩的纵横波速度比与泥岩相当，明显不符合真实的弹性参数分布规律。
[0139] 如图8所示，经过该模型的应用后，纵横波速度比符合岩石物理规律，能有效划分储层岩性，适用于后续的储层反演。
[0140] 本发明一种各向异性岩石物理建模方法主要是针对强应力环境和裂缝发育储层下测得的弹性参数规律紊乱，无法指导后续储层反演的情况下进行的精细岩石物理建模技术，能够为后续储层反演提供预测机理。本发明考虑了高倾角(倾角大于60度)的裂缝在不同裂缝走向和主应力方向下双重约束时，恢复储层真实的弹性参数。在应用过程中，需要考虑裂缝走向与最大主应力的夹角，结合成像测井与偶极声波资料，建立两个不同的影响因子应用到建模中，从而消除裂缝产状及应力方向差异对弹性参数的影响，能够有效对强应力环境和裂缝发育的储层进行岩性及流体的识别。
[0141] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
