本發(fā)明涉及頁巖氣開采
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其是一種基于縱橫波速度的脆性礦物指數(shù)預測方法。
背景技術(shù)：
：頁巖氣是氣體以游離態(tài)、吸附態(tài)為主的方式賦存于富含有機質(zhì)泥頁巖層段的一種天然氣，屬于一種非常規(guī)資源。中國在頁巖氣方面具有豐富的儲量，其技術(shù)可采資源量據(jù)估算可達30萬億立方米，遠超過美國的18.83萬億立方米。盡管中國的技術(shù)開采資源量遠超美國，但目前中國頁巖氣的產(chǎn)量與美國相差甚遠，2015年，美國頁巖氣產(chǎn)量超過4200×108立方米，已約占美國天然氣總產(chǎn)量的50％，而中國的頁巖氣產(chǎn)量才44.6×108立方米。我國與美國在頁巖氣產(chǎn)量方面存在巨大差距的原因有很多，但其主要原因是因為我國起步晚，技術(shù)發(fā)展不成熟，因此需要加快頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)的突破，這其中最主要的一項技術(shù)就是有關(guān)決定頁巖氣儲層改造好壞的脆性礦物指數(shù)預測技術(shù)。頁巖氣儲層在勘探開發(fā)過程中主要是尋找脆性礦物指數(shù)高的層段來進行改造，以降低成本，提高產(chǎn)量，因此脆性礦物發(fā)育程度對壓裂改造的效果非常重要，因此需要有比較好的預測技術(shù)來預測頁巖氣儲層的脆性礦物指數(shù)分布情況。目前關(guān)于脆性礦物指數(shù)預測的方法主要有三類：一是彈性參數(shù)法，該類方法主要利用彈性參數(shù)來參與計算得到脆性礦物指數(shù)；二是礦物指數(shù)法，它是基于脆性礦物在總礦物中比重的一種計算方法；三是擬合法，它是以一種或多種測井數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)通過回歸算法擬合得到的一種方法。這三類方法中，第二類和第三類方法的適應性比較差，這兩類包含的方法大多不能充分利用具有較高縱橫向分辨率的地震數(shù)據(jù)資料來進行推廣，而第一類方法，則可以利用具有較高縱橫向分辨率的地震數(shù)據(jù)來進一步獲得地下儲層縱橫向脆性礦物指數(shù)分布狀況。申請?zhí)枮?015102878424的中國專利公開了在一種基于超聲波的頁巖脆性礦物指數(shù)測定方法，該方法屬于彈性參數(shù)法，它是一種考慮力學性質(zhì)基礎(chǔ)上的一種計算方法。申請?zhí)枮?014102836272的中國申請專利公開了一種脆性礦物指數(shù)預測方法，該方法屬于彈性參數(shù)法，它是以井旁數(shù)據(jù)為研究出發(fā)點基礎(chǔ)上形成的綜合縱橫波速度、密度數(shù)據(jù)等彈性參數(shù)的一種脆性礦物指數(shù)預測方法。申請?zhí)枮?01510073781的中國專利公開了一種脆性礦物指數(shù)預測方法，該方法是在結(jié)合x衍射實驗得到巖石組分及礦物含量基礎(chǔ)上形成的一種單因素預測方法，它屬于擬合方法的一種。申請?zhí)枮?015110319268的中國專利公開了一種脆性礦物指數(shù)測量方法，該方法是在結(jié)合x衍射全巖實驗基礎(chǔ)上形成的一種脆性礦物指數(shù)測量方法，可以歸于擬合方法的一種?，F(xiàn)有技術(shù)中，由于礦物質(zhì)指數(shù)法和擬合法應用缺少可靠的依據(jù)，難以消除使用者對結(jié)果的質(zhì)疑，且推廣范圍有限，大部分只能局限于在有井數(shù)據(jù)的位置進行推廣；不能充分利用具有較高縱橫向分辨率的地震數(shù)據(jù)；對無井地區(qū)只能進行定性指導，預測誤差低，風險大；而彈性參數(shù)法則是一種能夠利用具有較高分辨的地震數(shù)據(jù)來進行較大范圍的推廣，但目前的彈性參數(shù)也存在一定的不足，主要表現(xiàn)在兩點：①預測方法的形成也是通過經(jīng)驗或擬合方法形成的，缺乏地質(zhì)意義；②方法在實際應用中往往預測精度不高。這些不足會給勘探開發(fā)帶來較大的風險。因此，研究一種更適用的、更具有地質(zhì)意義的彈性參數(shù)法是目前頁巖氣脆性礦物指數(shù)預測方法發(fā)展的趨勢，對我國頁巖氣勘探開發(fā)的發(fā)展具有重要的理論和現(xiàn)實意義。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了一種新的彈性參數(shù)法，它是一種基于縱橫波速度的脆性礦物指數(shù)預測方法，以解決上述問題。根據(jù)本發(fā)明實施例的一個方面，提供的一種基于縱橫波速度的脆性礦物指數(shù)預測方法，包括以下步驟：寫出三項表示的縱波速度計算方程，將計算孔隙中飽和流體的巖石縱波速度的兩項式wyllie方程改變?yōu)槿棻硎镜姆匠?，所述三項表示方程包括三個部分對巖石縱波速度的貢獻，這三分部為：流體貢獻部分、粘土礦物貢獻部分、脆性礦物貢獻部分；寫出兩項表示的橫波速度計算方程，將三項表示的縱波速度計算方程的縱波速度換成對應橫波速度，同時將流體貢獻部分給予去除，所述橫波速度計算方程的兩項式wyllie方程由兩部組成，包括：粘土礦物貢獻部分和脆性礦物貢獻部分；整理巖石的物理彈性參數(shù)，參照巖石物理數(shù)據(jù)、粘土礦物、脆性礦物的總和定義為1的條件，對三項表示的縱波速度計算方程和兩項表示的橫波速度計算方程進行簡化，得到基于縱橫波速度的脆性礦物指數(shù)預測方程，所述巖石的物理彈性參數(shù)包括：粘土礦物彈性參數(shù)、脆性礦物彈性參數(shù)和氣體的彈性參數(shù)；采集應用所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，將采集數(shù)據(jù)代入基于縱橫波速度的脆性礦物指數(shù)預測方程，得到獲得單井或體數(shù)據(jù)的脆性礦物指數(shù)數(shù)據(jù)，所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為：對于單井應用，采集該井的縱橫波速度，對于在有疊前地震數(shù)據(jù)的地區(qū)進行應用，采集基于疊前地震數(shù)據(jù)進行反演得到縱橫波速度體。在基于上述基于縱橫波速度的脆性礦物指數(shù)預測方法的另一個實施例中，所述寫出三項表示的縱波速度計算方程，將計算孔隙中飽和流體的巖石縱波速度的兩項式wyllie方程改變?yōu)槿棻硎镜姆匠贪ǎ簝身検奖硎镜膚yllie方程為：式中：φ為巖石的孔隙度，vfp為流體的縱波速度，vr為基質(zhì)的速度，vp為孔隙中飽和流體巖石的縱波速度；由于基質(zhì)是由脆性礦物和粘土礦物組成，因此，兩項式表示的wyllie方程公式(1)可變形為三項表示wyllie方程：式中：φ為巖石的孔隙度，vfp為流體的縱波速度，vm為粘土礦物的體積百分比，vb為脆性礦物的百分比，即脆性礦物指數(shù)，vmp為地震波在粘土礦物傳播的縱波速度，vbp為地震波在脆性礦物中傳播的縱波速度。在基于上述基于縱橫波速度的脆性礦物指數(shù)預測方法的另一個實施例中，所述寫出兩項表示的橫波速度計算方程，將三項表示的縱波速度計算方程的縱波速度換成對應橫波速度，同時將流體貢獻部分給予去除為：由于流體不傳播橫波，所以孔隙中飽和流體巖石的橫波速度可以只用粘土礦物和脆性礦物的橫波貢獻來計算；式中：vms為地震波在粘土礦物中傳播的橫波速度，vbs為地震波在脆性礦物中傳播的橫波速度，vs為孔隙中飽含流體巖石的橫波速度。在基于上述基于縱橫波速度的脆性礦物指數(shù)預測方法的另一個實施例中，所述整理巖石的物理彈性參數(shù)，參照巖石物理數(shù)據(jù)、粘土礦物、脆性礦物的總和定義為1的條件，對三項表示的縱波速度計算方程和兩項表示的橫波速度計算方程進行簡化，得到基于縱橫波速度的脆性礦物指數(shù)預測方程為：式中：vp為孔隙中飽含流體巖石的縱波速度，單位為m/s，vs為孔隙中飽含流體巖石的橫波速度，單位為m/s，a、b是以單位為m/s的常數(shù)，其大小與各個地區(qū)獲得巖石物理數(shù)據(jù)有關(guān)。在基于上述基于縱橫波速度的脆性礦物指數(shù)預測方法的另一個實施例中，所述公式(4)中脆性礦物指數(shù)vb的取值范圍為0≤vb≤1。本發(fā)明的另一個方面，提供了基于縱橫波速度的脆性礦物指數(shù)預測方法在基于形成的脆性礦物指數(shù)公式和準備的研究區(qū)應用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)開展應用，獲得研究區(qū)的單井或體數(shù)據(jù)的脆性礦物指數(shù)數(shù)據(jù)?；诒景l(fā)明上述實施例提供的一種基于縱橫波速度的脆性礦物指數(shù)預測方法，方法形成具有明確的地質(zhì)含義，易于理解，公式表示比較簡單，可以被用到具有較高縱橫向分辨率的地震數(shù)據(jù)中，從而可以獲得地下頁巖氣儲層的縱橫向脆性礦物指數(shù)分布情況，有利于提高儲層段脆性礦物指數(shù)的預測精度，從而為更好尋找有利于壓裂改造的優(yōu)質(zhì)區(qū)域來進行勘探開發(fā)，從而達到降低勘探開發(fā)風險和降低勘探開發(fā)成本的效果。下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。附圖說明構(gòu)成說明書的一部分的附圖描述了本發(fā)明的實施例，并且連同描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。參照附圖，根據(jù)下面的詳細描述，可以更加清楚地理解本發(fā)明，其中：圖1為本發(fā)明的一個實施例的流程圖。圖2為礦井的目的層段縱波速度、橫波速度隨深度的變化關(guān)系圖。圖3為本方法預測的脆性礦物指數(shù)與實際測量的脆性礦物指數(shù)對比圖。具體實施方式現(xiàn)在將參照附圖來詳細描述本發(fā)明的各種示例性實施例。應注意到：除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數(shù)字表達式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。同時，應當明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸并不是按照實際的比例關(guān)系繪制的。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發(fā)明及其應用或使用的任何限制。對于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應當被視為說明書的一部分。應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。圖1為本發(fā)明的一個實施例的流程圖，如圖1所示，該實施例的基于縱橫波速度的脆性礦物指數(shù)預測方法包括以下步驟：10，寫出三項表示的縱波速度計算方程，將計算孔隙中飽和流體的巖石縱波速度的兩項式wyllie方程改變?yōu)槿棻硎镜姆匠?，所述三項表示方程包括三個部分對巖石縱波速度的貢獻，這三分部為：流體貢獻部分、粘土礦物貢獻部分、脆性礦物貢獻部分；20，寫出兩項表示的橫波速度計算方程，將三項表示的縱波速度計算方程的縱波速度換成對應橫波速度，同時將流體貢獻部分給予去除，所述橫波速度計算方程的兩項式wyllie方程由兩部組成，包括：粘土礦物貢獻部分和脆性礦物貢獻部分；30，整理巖石的物理彈性參數(shù)，參照巖石物理數(shù)據(jù)、粘土礦物、脆性礦物的總和定義為1的條件，對三項表示的縱波速度計算方程和兩項表示的橫波速度計算方程進行簡化，得到基于縱橫波速度的脆性礦物指數(shù)預測方程，所述巖石的物理彈性參數(shù)包括：粘土礦物彈性參數(shù)、脆性礦物彈性參數(shù)和氣體的彈性參數(shù)；40，采集應用所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，將采集數(shù)據(jù)代入基于縱橫波速度的脆性礦物指數(shù)預測方程，得到獲得單井或體數(shù)據(jù)的脆性礦物指數(shù)數(shù)據(jù)，所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為：對于單井應用，采集該井的縱橫波速度，對于在有疊前地震數(shù)據(jù)的地區(qū)進行應用，采集基于疊前地震數(shù)據(jù)進行反演得到縱橫波速度體。在基于上述基于縱橫波速度的脆性礦物指數(shù)預測方法的另一個實施例中，所述寫出三項表示的縱波速度計算方程，將計算孔隙中飽和流體的巖石縱波速度的兩項式wyllie方程改變?yōu)槿棻硎镜姆匠贪ǎ簝身検奖硎镜膚yllie方程為：式中：φ為巖石的孔隙度，vfp為流體的縱波速度，vr為基質(zhì)的速度，vp為孔隙中飽和流體巖石的縱波速度；由于基質(zhì)是由脆性礦物和粘土礦物組成，因此，兩項式表示的wyllie方程公式(1)可變形為三項表示wyllie方程：式中：φ為巖石的孔隙度，vfp為流體的縱波速度，vm為粘土礦物的體積百分比，vb為脆性礦物的百分比，即脆性礦物指數(shù)，vmp為地震波在粘土礦物傳播的縱波速度，vbp為地震波在脆性礦物中傳播的縱波速度。在基于上述基于縱橫波速度的脆性礦物指數(shù)預測方法的另一個實施例中，所述寫出兩項表示的橫波速度計算方程，將三項表示的縱波速度計算方程的縱波速度換成對應橫波速度，同時將流體貢獻部分給予去除為：由于流體不傳播橫波，所以孔隙中飽和流體巖石的橫波速度可以只用粘土礦物和脆性礦物的橫波貢獻來計算；式中：vms為地震波在粘土礦物中傳播的橫波速度，vbs為地震波在脆性礦物中傳播的橫波速度，vs為孔隙中飽含流體巖石的橫波速度。在基于上述基于縱橫波速度的脆性礦物指數(shù)預測方法的另一個實施例中，所述整理巖石的物理彈性參數(shù)，參照巖石物理數(shù)據(jù)、粘土礦物、脆性礦物的總和定義為1的條件，對三項表示的縱波速度計算方程和兩項表示的橫波速度計算方程進行簡化，得到基于縱橫波速度的脆性礦物指數(shù)預測方程為：式中：vp為孔隙中飽含流體巖石的縱波速度，單位為m/s，vs為孔隙中飽含流體巖石的橫波速度，單位為m/s，a、b是以單位為m/s的常數(shù)，其大小與各個地區(qū)獲得巖石物理數(shù)據(jù)有關(guān)。在基于上述基于縱橫波速度的脆性礦物指數(shù)預測方法的另一個實施例中，所述公式(4)中脆性礦物指數(shù)vb的取值范圍為0≤vb≤1。表1為礦物質(zhì)中不同基質(zhì)的常用彈性常數(shù)，如表1所示：表1礦物質(zhì)中不同基質(zhì)的常用彈性常數(shù)物質(zhì)k(gpa)g(gpa)ρ(kg/m3)脆性礦物38442650粘土20.96.852580流體0.10235由此，公式(4)可變形為：圖2為礦井的目的層段縱波速度、橫波速度隨深度的變化關(guān)系圖，如圖2所示，(a)為縱波速度隨深度變化圖，(b)為橫波速度隨深度變化圖，通過圖2可以測量出在礦井的不同層段，縱波速度和橫波速度，通過測出的縱波速度和橫波速度即可得出脆性礦物指數(shù)的值。圖3為本方法預測的脆性礦物指數(shù)與實際測量的脆性礦物指數(shù)對比圖，如圖3所示，圖中顏色較深曲線為實際測量的脆性礦物指數(shù)，顏色較淺曲線為本方法預測的脆性礦物指數(shù)，由圖可見，本方法預測的脆性礦物質(zhì)指數(shù)與實際測量的脆性礦物質(zhì)指數(shù)是非常接近的，其預測效果較好?；诳v橫波速度的脆性礦物指數(shù)預測方法在基于形成的脆性礦物指數(shù)公式和準備的研究區(qū)應用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)開展應用，獲得研究區(qū)的單井或體數(shù)據(jù)的脆性礦物指數(shù)數(shù)據(jù)。本說明書中各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其它實施例的不同之處，各個實施例之間相同或相似的部分相互參見即可。對于系統(tǒng)實施例而言，由于其與方法實施例基本對應，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法實施例的部分說明即可。本發(fā)明的描述是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發(fā)明限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯然的。選擇和描述實施例是為了更好說明本發(fā)明的原理和實際應用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明從而設(shè)計適于特定用途的帶有各種修改的各種實施例。當前第1頁12