[发明专利]一种裂缝型储层各向异性岩石模量估算方法

说明书

本发明涉及一种裂缝型储层各向异性岩石模量估算方法，其特征在于，该方法由纵、横波速度和密度求得背景岩石动态模量，根据岩心实验数据提供的动、静态模量转换关系，可得到裂缝型储层背景各向同性模量；利用基于线性走滑模型的裂缝等效理论，建立速度各向异性参数与裂缝参数之间量化关系，求出裂缝引起的各向异性扰动量，进而可以得到裂缝型储层的完整弹性柔度张量；在给定任意观测角度条件下，能够估算出裂缝型储层各向异性岩石模量。本发明可预测裂缝型储层沿不同观测方位上的各向异性岩石模量，指导储层人工压裂。

技术领域

本发明涉及一种裂缝型储层各向异性岩石模量估算方法，属于勘探物理地球学领域。

背景技术

天然裂缝或人工压裂缝是引起各向异性的主要原因之一，地层受构造应力作用，在脆性区域易于形成高角度裂缝。在油田开发前预知地下岩石模量具有极大的指导价值，大量的岩石物理理论与实验证实地层岩石往往具有各向异性和压力敏感性。

现有计算各向异性岩石模量的方法主要为室内测量方法和等效裂缝介质模型预测方法。室内实验方法采用超声纵横波综合测试仪测量沿0度、45度和90度方向取芯样本的轴向测得的纵、横波速度。需要严格保证测试过程是在高温高压同等边界条件下进行，使岩样在同等状态下完成纵波和横波的测试。然而，对多个方向操作中，取样和测量中都会引入较大不等条件误差。

等效裂缝介质模型是建立含裂缝地层岩石力学模型的基础。作为一种经典的裂缝等效模型，线性滑动理论描述了弹性波在含非理想联结边界介质中的传播。非理想联结边界上仅满足应力连续，而位移不连续，故界面上、下介质存在相对滑动，地下层理面、节理面、共面裂缝等厚度较薄的力学弱面都视作这类界面。Schoenberg提出了单界面的线性滑动模型和长波长近似下周期层状弹性介质的线性滑动模型，此后线性滑动模型得到了诸多改进与推广，可用于描述具有任意对称性的裂缝等效介质，模拟具有旋转对称性的多套裂缝等效性质，建立含单套裂缝VTI介质的等效各向异性模型等，反映裂缝含流体性质。线性滑动模型精度要高于Hudson一阶和二阶近似，但使用弱度参数不能直观反映裂缝物性，Bakulin证明了线性滑动模型与Hudson模型和Thomsen模型之间物理等价性，建立了裂缝弱度参数和裂缝物性参数量化关系。基于岩石物理模型的预测方法，需要预知孔隙纵横比、矿物含量、孔隙度等微观物性参数，实际很难获得完备的输入数据。目前，缺乏利用速度信息和裂缝弱度参数计算任意方向上岩石模量和泊松比等各向异性岩石模量的有效方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种裂缝型储层各向异性岩石模量估算方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种裂缝型储层各向异性岩石模量估算方法，其包括以下步骤：

步骤1：向式(1)和式(2)中输入裂缝储层介质的纵波速度V_P、横波速度V_S和密度ρ数据，根据式(1)和式(2)求出裂缝储层介质中背景岩石的动态各向同性模量参数：

式中，E^dynamic为背景岩石的动态各向同性杨氏模量；υ^dynamic为背景岩石的动态各向同性泊松比；

步骤2：根据室内岩石力学测试和超声波速度测量，拟合目标裂缝型储层的动态模量和静态模量之间的量化关系，进而根据步骤1得出的各向同性模量参数间接计算出背景岩石的静态各向同性杨氏模量E₀和背景岩石的静态各向同性泊松比υ₀；

步骤3：向式(4)中输入快横波速度V_S1和慢横波速度V_S2，根据式(4)计算出横波各向异性参数γ^(V)：

步骤4：利用线性走滑理论，建立完整的裂缝型储层弹性柔度张量：