[发明专利]一种精细各向异性页岩岩石物理模型的建立方法

权利要求书

1.一种精细各向异性页岩岩石物理模型的建立方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、通过测井、录井以及室内测试，得到建模所需的页岩物性参数，所述页岩物性参数包括矿物组成及含量、地层流体组成及含量、孔隙度、饱和度；

步骤S2、利用Hashin-Shtrikman界限计算基质矿物混合物的等效弹性模量；

步骤S3、利用各向同性SCA模型和各向同性DEM模型，将无机质孔隙加入到基质矿物混合物中得到干基质，建立干基质页岩岩石物理模型并计算干基质的等效弹性模量；

步骤S4、利用各向异性SCA模型和各向异性DEM模型计算有机质矿物混合物的等效弹性刚度张量；

步骤S5、利用CL系数描述有机质矿物的成层分布，结合Bond变换得到取向分布的有机质矿物混合物等效弹性刚度张量；

步骤S6、利用各向异性DEM模型，将有机质孔隙加入到取向分布的有机质矿物混合物中得到干有机质，建立干有机质页岩岩石物理模型并计算干有机质的等效弹性刚度张量；

步骤S7、利用各向异性DEM模型，将干基质添加到干有机质中，得到包含空孔隙的干页岩，建立干页岩岩石物理模型并计算干页岩的刚度张量；

步骤S8、根据含气饱和度、含水饱和度，利用Wood公式计算有机质孔隙内气-水混合物的体积模量，并转换成刚度张量；并结合干页岩呈VTI性质的情况，利用Brown-Korringa模型，将混合流体添加到干页岩中得到饱和流体页岩，建立饱和流体页岩岩石物理模型并计算饱和流体页岩的刚度张量。

2.根据权利要求1所述的一种精细各向异性页岩岩石物理模型的建立方法，其特征在于，所述步骤S2的具体过程是：利用Hashin-Shtrikman界限计算基质矿物混合物体积模量和剪切模量的上下限，并取上下限平均作为基质矿物混合物的体积模量和剪切模量。

3.根据权利要求2所述的一种精细各向异性页岩岩石物理模型的建立方法，其特征在于，所述Hashin-Shtrikman界限计算基质矿物混合物的公式如下：

式中：K^HS+为基质矿物混合物的等效体积模量上限，GPa；K^HS-为基质矿物混合物的等效体积模量下限，GPa；μ^HS+为基质矿物混合物的等效剪切积模量上限，GPa；μ^HS-为基质矿物混合物的等效剪切模量下限，GPa。

4.根据权利要求1所述的一种精细各向异性页岩岩石物理模型的建立方法，其特征在于，所述步骤S3中各向同性SCA模型的计算公式如下：

式中：v_i为第i种材料的体积分数，无因次；P^*i为第i种材料的几何因子1，无因次；Q^*i为第i种材料的几何因子2；为等效的体积模量，GPa；为等效的剪切模量，GPa；

各向同性DEM模型的计算公式如下：

式中：K₁、μ₁分别为背景介质的体积模量和剪切模量，GPa；K₂、μ₂分别为包裹体的体积模量和剪切模量，GPa；v为包裹体的体积分数，无因次。

5.根据权利要求1所述的一种精细各向异性页岩岩石物理模型的建立方法，其特征在于，所述步骤S4中各向异性SCA模型的计算公式如下：

式中：为SCA模型等效的刚度张量，GPa；为第n相物质的Eshelby刚度张量，无因次；为四阶单位刚度张量，无因次；为第n相物质的刚度张量，GPa；v_n为第n相物质的体积分数，无因次；

各向异性DEM模型的计算公式如下：

式中：为背景介质刚度张量，GPa；为包裹体刚度张量，GPa；为包裹体的Eshelby刚度张量，无因次；为四阶单位刚度张量，无因次；v被添加项的体积，小数。

6.根据权利要求1所述的一种精细各向异性页岩岩石物理模型的建立方法，其特征在于，所述步骤S8中Brown-Korringa模型的计算公式如下：

式中：为饱和岩石的柔度张量，GPa^-1；为干岩石骨架的柔度张量，GPa^-1；β_fl、β_gr分别为流体和岩石基质的可压缩系数，GPa^-1；φ为孔隙度，无因次。