岩石可压性评价方法、装置、介质及设备与流程

1.本发明属于石油工程技术领域，具体涉及一种基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法、装置、介质及电子设备。


背景技术：

2.页岩油气藏或者致密油气藏等非常规油气藏必须通过大规模的体积压裂，才能达到较好的储层改造效果，通过体积压裂，在地层中形成复杂缝网，才能达到经济开发的目的。储层可压裂性评价作为压裂层段优选、压后产能评估定量评价的基础，是压裂方案设计成功与否的关键所在，页岩甜点可压裂性常采用岩石脆性指数来表征，后来为了克服单一因素的片面性，部分专家引入断裂韧性、成岩作用等作为可压裂性评价的参数。研究发现，可压裂性受岩石本身特征和储层地质特征的影响，但与施工工艺、泵注排量等工程因素无关。
3.岩石脆性对于缝网改造，至关重要，在同等地应力情况下，高脆性岩石比低脆性岩石，更容易形成复杂缝网。岩石的脆性由杨氏模量和泊松比描述，杨氏模量反应岩石抵抗形变的能力，在单轴岩石力学实验中，为应力与应变的斜率；泊松比反映岩石在单向拉伸或者压缩时，横向正应变与轴向正应变的绝对值之比值。
4.国内外用于岩石脆性评价方法较多，归纳起来大致可以分为两大类：
5.1)弹性参数法
6.ym_brit＝(ym-ym_min)/(ym_max-ym_min)
×
100％
7.pr_brit＝(pr-pr_max)/(pr_min-pr_max)
×
100％
8.bi＝(ym_brit+pr_brit)/2
9.(1)
10.式中：ym，综合测定的杨氏模量，ym_min，ym_max，最小、最大杨氏模量mpa；pr，综合测定的泊松比，pr_min，pr_max最小、最大泊松比；ym_brit，归一化后的杨氏模量，无量纲；pr_brit，归一化后的泊松比，无量纲；
11.由于在实际应用中，最小、最大杨氏模量选取不容易，对上述方法做了改进，为bi＝ym/pr，或者bi＝(λ+2μ)/λ，式中λ为拉梅系数，μ为剪切模量。
12.一般来说，脆性矿物含量越高，岩石的密度也相对变高，因此，我们给出新的计算公式为bi
ρ
＝ym*rho/pr，式中rho为密度。
13.2)矿物含量法
14.bi＝石英/(石英+碳酸盐+粘土)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
15.bi＝(石英+碳酸盐)/(石英+碳酸盐+粘土)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
16.bi＝(石英+碳酸盐)/(石英+碳酸盐+粘土+toc)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
17.基于岩石含量的脆性评价方法主要通过计算石英、碳酸盐岩等脆性矿物或者组成脆性矿物的元素所占的比例评价岩石脆性。
18.在实际应用中，方法1与方法2计算的结果，有时候会出现较大的偏差，究其根本原
因，方法2是基于矿物组分法，只跟岩性有关，方法1中测井曲线计算的弹性模量不仅受岩性影响，还受物性及流体影响。
19.因此，需要研究一种准确性高的岩石脆性评价方法。


技术实现要素：

20.本发明的目的是提出一种准确性高的岩石脆性评价方法。
21.本发明提供一种基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法，包括：基于岩石物理模型，获得杨氏模量和泊松比；基于所述杨氏模量和泊松比，计算脆性指数；计算水平应力差系数；基于所述脆性指数和水平应力差系数，获得页岩可压性综合指数。
22.可选的，采用下述步骤获得获得杨氏模量和泊松比：根据测井解释的矿物曲线或者岩性曲线，采用hashin-shtrikman界限平均法，计算骨架的弹性模量；基于所述骨架的弹性模量，建立岩石物理模型；基于所述岩石物理模型，计算所述岩石物理模型中干岩石的模量；根据温度和压力，基于所述岩石物理模型，计算所述岩石物理模型中流体的体积模量；基于干岩石的模量和流体的体积模量，对所述岩石物理模型进行流体替换，调整流体替换过程中的干岩石数量和流体体积，使得基于所述岩石物理模型获得的纵波速度、横波速度、密度与实测纵波速度、横波速度、密度的差值小于预设差值，基于此时刻的岩石物理模型计算杨氏模量和泊松比。
23.可选的，采用下述步骤对所述岩石物理模型进行流体替换：将所述岩石物理模型中干岩石孔隙中的空气替换成原状地层下的流体。
24.可选的，采用下述公式计算脆性指数：
25.bi＝v
石英
*(ym
石英
/pr
石英
)/(v
石英
*(ym
石英
/pr
石英
)+v
粘土
*(ym
粘土
/pr
粘土
)+v
方解石
*(ym
方解石
/pr
方解石
))
26.其中，v
石英
为石英的体积含量，ym
石英
为石英的综合测定的杨氏模量，pr
石英
为石英的综合测定的泊松比，v
粘土
为粘土的体积含量，ym
粘土
为粘土的综合测定的杨氏模量，pr
粘土
为粘土的综合测定的泊松比，v
方解石
为方解石的体积含量，ym
方解石
为方解石的综合测定的杨氏模量，pr
方解石
为方解石的综合测定的泊松比。
27.可选的，采用下述公式计算水平应力差系数：
[0028][0029]
其中，β为水平应力差系数，其中，β为水平应力差系数，
[0030]
σh为最大水平主应力，σh为最小水平主应力，σv为上覆地层压力，pp为地层孔隙压力，α为biot系数，e为岩石静态杨氏模量，ν为岩石静态泊松比，εh为最大水平应力方向构造应力系数，εh为最小水平应力方向构造应力系数。
[0031]
可选的，采用下述公式获得页岩可压性综合指数：
[0032]
f＝w1bin+w2βn[0033]
其中，f为页岩可压性综合指数，bin为正向指标，bi
ρ
为第ρ个井
的脆性指数，bi
ρ,max
为多个井的脆性指数中的最大值，bi
ρ,min
为多个井的脆性指数中的最小值，w1为第一系数，βn为逆向指标，β为第ρ个井的水平应力差系数，β
max
为多个井的水平应力差系数中的最大值，β
min
为多个井的水平应力差系数中的最小值，w2为第二系数。
[0034]
本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：存储器，存储有可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现上述基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法。
[0035]
本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法。
[0036]
本发明还提供一种基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价装置，包括：弹性参数获得模块，基于岩石物理模型，获得杨氏模量和泊松比；脆性指数计算模块，基于所述杨氏模量和泊松比，计算脆性指数；水平应力差系数获得模块，计算水平应力差系数；可压性综合指数获得模块，基于所述脆性指数和水平应力差系数，获得页岩可压性综合指数。
[0037]
可选的，采用下述步骤获得获得杨氏模量和泊松比：根据测井解释的矿物曲线或者岩性曲线，采用hashin-shtrikman界限平均法，计算骨架的弹性模量；基于所述骨架的弹性模量，建立岩石物理模型；基于所述岩石物理模型，计算所述岩石物理模型中干岩石的模量；根据温度和压力，基于所述岩石物理模型，计算所述岩石物理模型中流体的体积模量；基于干岩石的模量和流体的体积模量，对所述岩石物理模型进行流体替换，调整流体替换过程中的干岩石数量和流体体积，使得基于所述岩石物理模型获得的纵波速度、横波速度、密度与实测纵波速度、横波速度、密度的差值小于预设差值，基于此时刻的岩石物理模型计算杨氏模量和泊松比。
[0038]
可选的，采用下述步骤对所述岩石物理模型进行流体替换：将所述岩石物理模型中干岩石孔隙中的空气替换成原状地层下的流体。
[0039]
可选的，采用下述公式计算脆性指数：
[0040]
bi＝v
石英
*(ym
石英
/pr
石英
)/(v
石英
*(ym
石英
/pr
石英
)+v
粘土
*(ym
粘土
/pr
粘土
)+v
方解石
*(ym
方解石
/pr
方解石
))
[0041]
其中，v
石英
为石英的体积含量，ym
石英
为石英的综合测定的杨氏模量，pr
石英
为石英的综合测定的泊松比，v
粘土
为粘土的体积含量，ym
粘土
为粘土的综合测定的杨氏模量，pr
粘土
为粘土的综合测定的泊松比，v
方解石
为方解石的体积含量，ym
方解石
为方解石的综合测定的杨氏模量，pr
方解石
为方解石的综合测定的泊松比。
[0042]
可选的，采用下述公式计算水平应力差系数：
[0043][0044]
其中，β为水平应力差系数，其中，β为水平应力差系数，
[0045]
σh为最大水平主应力，σh为最小水平主应力，σv为上覆地层压力，pp为地层孔隙压力，α为biot系数，e为岩石静态杨氏模量，ν为岩
石静态泊松比，εh为最大水平应力方向构造应力系数，εh为最小水平应力方向构造应力系数。
[0046]
可选的，采用下述公式获得页岩可压性综合指数：
[0047]
f＝w1bin+w2βn[0048]
其中，f为页岩可压性综合指数，bin为正向指标，bi
ρ
为第ρ个井的脆性指数，bi
ρ,max
为多个井的脆性指数中的最大值，bi
ρ,min
为多个井的脆性指数中的最小值，w1为第一系数，βn为逆向指标，β为第ρ个井的水平应力差系数，β
max
为多个井的水平应力差系数中的最大值，β
min
为多个井的水平应力差系数中的最小值，w2为第二系数。
[0049]
本发明的有益效果在于：本发明的基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法基于脆性指数和水平应力差进行综合分析，获得页岩可压性综合指数，该页岩可压性综合指数准确性高，准确地表征岩石脆性。
[0050]
本发明具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
[0051]
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0052]
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法的流程图。
[0053]
图2示出了根据本发明的一个实施例的一种基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法的单井可压性计算效果图。
[0054]
图3示出了根据本发明的一个实施例的一种基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法的三维可压性计算效果图。
[0055]
图4示出了根据本发明的一个实施例的一种基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法的水平主应力图。
[0056]
图5示出了根据本发明的一个实施例的一种基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价装置的结构框图。
[0057]
附图标记说明
[0058]
102、弹性参数获得模块；104、脆性指数计算模块；106、水平应力差系数获得模块；108、可压性综合指数获得模块。
具体实施方式
[0059]
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。
[0060]
本发明提供一种基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法，包括：基于岩石
物理模型，获得杨氏模量和泊松比；基于杨氏模量和泊松比，计算脆性指数；计算水平应力差系数；基于脆性指数和水平应力差系数，获得页岩可压性综合指数。
[0061]
具体的，统脆性计算方法会出现较大的偏差，究其根本原因，矿物法是基于矿物组分法，只跟岩性有关，弹性参数法中测井曲线计算的弹性模量不仅受岩性影响，还受物性及流体影响，本发明方法是在矿物法的基础上，引入了矿物的杨氏模量和泊松比，相当于对弹性参数采用了矿物含量加权，在实际应用中，由于粘土的矿物组分变化极大，杨氏模量和泊松比不容易准确求取。从体积压裂的角度分析，岩石的脆性受制于岩石骨架，也就是矿物的组分，本方法以页岩岩石物理建模为基础，通过优化调整岩石弹性模量，模拟出纵波速度、横波速度及密度，与实测曲线进行达到最佳匹配，然后计算骨架的杨氏模量和泊松比，进而计算脆性，可以得到准确的脆性结果。在传统弹性参数法和矿物含量法的基础上，提出基于岩石弹性参数的脆性评价方法，既引入不同矿物的杨氏模量和泊松比，相当于对弹性参数采用了矿物含量加权，因此可以求取准确的页岩脆性。
[0062]
工程经验分析认为，脆性对储层可压裂性影响最大，其次为水平应力差异系数，采用综合分析，基于脆性指数和水平应力差系数计算页岩可压性综合指数。
[0063]
根据示例性的实施方式，基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法基于脆性指数和水平应力差进行综合分析，获得页岩可压性综合指数，该页岩可压性综合指数准确性高，准确地表征岩石脆性。
[0064]
作为可选方案，采用下述步骤获得获得杨氏模量和泊松比：根据测井解释的矿物曲线或者岩性曲线，采用hashin-shtrikman界限平均法，计算骨架的弹性模量；基于骨架的弹性模量，建立岩石物理模型；基于岩石物理模型，计算岩石物理模型中干岩石的模量；根据温度和压力，基于岩石物理模型，计算岩石物理模型中流体的体积模量；基于干岩石的模量和流体的体积模量，对岩石物理模型进行流体替换，调整流体替换过程中的干岩石数量和流体体积，使得基于岩石物理模型获得的纵波速度、横波速度、密度与实测纵波速度、横波速度、密度的差值小于预设差值，基于此时刻的岩石物理模型计算杨氏模量和泊松比。
[0065]
作为可选方案，采用下述步骤对岩石物理模型进行流体替换：将岩石物理模型中干岩石孔隙中的空气替换成原状地层下的流体。
[0066]
具体的，在传统弹性参数法和矿物含量法的基础上，提出基于岩石弹性参数的脆性评价方法，既引入不同矿物的杨氏模量和泊松比，相当于对弹性参数采用了矿物含量加权，在实际应用中，由于粘土的矿物组分变化极大，杨氏模量和泊松比不容易准确求取。
[0067]
从体积压裂的角度分析，岩石的脆性受制于岩石骨架，也就是矿物的组分，本方法以页岩岩石物理建模为基础，通过优化调整岩石弹性模量，模拟出纵波速度、横波速度及密度，与实测曲线进行达到最佳匹配，然后计算骨架的杨氏模量和泊松比，进而计算bi
ρ
，具体步骤如下：
[0068]
第1-1步：根据测井解释的矿物曲线或者岩性曲线，采用hashin-shtrikman界限平均，计算骨架的弹性模量；
[0069]
第1-2步：根据骨架的弹性模量，选用适合与页岩的各向异性岩石物理模型，比如各向异性dem模型，基于岩石物理模型计算干岩石的模量；
[0070]
第1-3步：根据温度和压力，基于岩石物理模型计算流体的体积模量；
[0071]
第1-4步：采用brown-korringa模型，进行流体替换，在岩石物理模型中将干岩石
中的孔隙里面的空气替换成原状地层下的流体，得到原状地层的纵波速度、横波速度、密度；
[0072]
第1-5步：对比第4步岩石物理建模得到的纵波速度、横波速度、密度，与实测的结果进行对比，通过模型参数调整，达到最佳匹配关系，此时相应骨架的杨氏模量和泊松比，即为最优值，用该值作为最终的岩石脆性评价参数。
[0073]
作为可选方案，采用下述公式计算脆性指数：
[0074]
bi＝v
石英
*(ym
石英
/pr
石英
)/(v
石英
*(ym
石英
/pr
石英
)+v
粘土
*(ym
粘土
/pr
粘土
)+v
方解石
*(ym
方解石
/pr
方解石
))
[0075]
其中，v
石英
为石英的体积含量，ym
石英
为石英的综合测定的杨氏模量，pr
石英
为石英的综合测定的泊松比，v
粘土
为粘土的体积含量，ym
粘土
为粘土的综合测定的杨氏模量，pr
粘土
为粘土的综合测定的泊松比，v
方解石
为方解石的体积含量，ym
方解石
为方解石的综合测定的杨氏模量，pr
方解石
为方解石的综合测定的泊松比。
[0076]
具体的，引入了不同矿物的杨氏模量和泊松比，相当于对弹性参数采用了矿物含量加权，新的脆性计算公式如下：
[0077]
bi＝v
石英
*(ym
石英
/pr
石英
)/(v
石英
*(ym
石英
/pr
石英
)+v
粘土
*(ym
粘土
/pr
粘土
)+v
方解石
*(ym
方解石
/pr
方解石
))
[0078]
(5)
[0079]
ym，综合测定的杨氏模量，pr，综合测定的泊松比，bi矿物含量
[0080]
新的脆性计算公式在传统弹性参数法和矿物含量法的基础上，引入了不同矿物的杨氏模量和泊松比，相当于对弹性参数采用了矿物含量加权，在实际应用中，由于粘土的矿物组分变化极大，杨氏模量和泊松比不容易准确求取。
[0081]
作为可选方案，采用下述公式计算水平应力差系数：
[0082][0083]
其中，β为水平应力差系数，其中，β为水平应力差系数，
[0084]
σh为最大水平主应力，σh为最小水平主应力，σv为上覆地层压力，pp为地层孔隙压力，α为biot系数，e为岩石静态杨氏模量，ν为岩石静态泊松比，εh为最大水平应力方向构造应力系数，εh为最小水平应力方向构造应力系数。
[0085]
具体的，水平应力差决定了人工裂缝的方位与形态，水平应力差较小时，压裂裂缝容易沿多个方向扩展，容易形成网状裂缝，水平应力差较大，地应力对压裂裂缝的控制作用增强，此时压裂裂缝主要沿着最大水平主应力方向扩展，裂缝形态相对单一。地应力计算采用经典的弹簧模型，采用应力多边形和井眼垮塌宽度反演弹簧模型中的构造应变系数。
[0086][0087][0088]
式中，σh为最大水平主应力，mpa；σh为最小水平主应力，mpa；σv为上覆地层压力，
mpa；pp为地层孔隙压力，mpa；α为biot系数；e为岩石静态杨氏模量，pa；ν为岩石静态泊松比；εh为最大水平应力方向构造应力系数；εh为最小水平应力方向构造应力系数。
[0089]
水平应力差系数β，计算公式如下：
[0090][0091]
作为可选方案，采用下述公式获得页岩可压性综合指数：
[0092]
f＝w1bin+w2βn[0093]
其中，f为页岩可压性综合指数，bin为正向指标，bi
ρ
为第ρ个井的脆性指数，bi
ρ,max
为多个井的脆性指数中的最大值，bi
ρ,min
为多个井的脆性指数中的最小值，w1为第一系数，βn为逆向指标，β为第ρ个井的水平应力差系数，β
max
为多个井的水平应力差系数中的最大值，β
min
为多个井的水平应力差系数中的最小值，w2为第二系数。
[0094]
具体的，工程经验分析认为，脆性对储层可压裂性影响最大，其次为断裂能密度和水平应力差异系数，采用综合分析，给出页岩可压性综合指数：
[0095]
f＝w1bin+w2βnꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0096]
其中，为正向指标，越大越好，为逆向指标。
[0097]
本发明还提供一种电子设备，电子设备包括：存储器，存储有可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的可执行指令，以实现上述基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法。
[0098]
本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法。
[0099]
本发明还提供一种基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价装置，包括：弹性参数获得模块，基于岩石物理模型，获得杨氏模量和泊松比；脆性指数计算模块，基于杨氏模量和泊松比，计算脆性指数；水平应力差系数获得模块，计算水平应力差系数；可压性综合指数获得模块，基于脆性指数和水平应力差系数，获得页岩可压性综合指数。
[0100]
具体的，统脆性计算方法会出现较大的偏差，究其根本原因，矿物法是基于矿物组分法，只跟岩性有关，弹性参数法中测井曲线计算的弹性模量不仅受岩性影响，还受物性及流体影响，本发明方法是在矿物法的基础上，引入了矿物的杨氏模量和泊松比，相当于对弹性参数采用了矿物含量加权，在实际应用中，由于粘土的矿物组分变化极大，杨氏模量和泊松比不容易准确求取。从体积压裂的角度分析，岩石的脆性受制于岩石骨架，也就是矿物的组分，本方法以页岩岩石物理建模为基础，通过优化调整岩石弹性模量，模拟出纵波速度、横波速度及密度，与实测曲线进行达到最佳匹配，然后计算骨架的杨氏模量和泊松比，进而计算脆性，可以得到准确的脆性结果。在传统弹性参数法和矿物含量法的基础上，提出基于岩石弹性参数的脆性评价方法，既引入不同矿物的杨氏模量和泊松比，相当于对弹性参数采用了矿物含量加权，因此可以求取准确的页岩脆性。
[0101]
工程经验分析认为，脆性对储层可压裂性影响最大，其次为水平应力差异系数，采用综合分析，基于脆性指数和水平应力差系数计算页岩可压性综合指数。
[0102]
根据示例性的实施方式，基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价装置基于脆性指数和水平应力差进行综合分析，获得页岩可压性综合指数，该页岩可压性综合指数准确性高，准确地表征岩石脆性。
[0103]
作为可选方案，采用下述步骤获得获得杨氏模量和泊松比：根据测井解释的矿物曲线或者岩性曲线，采用hashin-shtrikman界限平均法，计算骨架的弹性模量；基于骨架的弹性模量，建立岩石物理模型；基于岩石物理模型，计算岩石物理模型中干岩石的模量；根据温度和压力，基于岩石物理模型，计算岩石物理模型中流体的体积模量；基于干岩石的模量和流体的体积模量，对岩石物理模型进行流体替换，调整流体替换过程中的干岩石数量和流体体积，使得基于岩石物理模型获得的纵波速度、横波速度、密度与实测纵波速度、横波速度、密度的差值小于预设差值，基于此时刻的岩石物理模型计算杨氏模量和泊松比。
[0104]
作为可选方案，采用下述步骤对岩石物理模型进行流体替换：将岩石物理模型中干岩石孔隙中的空气替换成原状地层下的流体。
[0105]
具体的，在传统弹性参数法和矿物含量法的基础上，提出基于岩石弹性参数的脆性评价方法，既引入不同矿物的杨氏模量和泊松比，相当于对弹性参数采用了矿物含量加权，在实际应用中，由于粘土的矿物组分变化极大，杨氏模量和泊松比不容易准确求取。
[0106]
从体积压裂的角度分析，岩石的脆性受制于岩石骨架，也就是矿物的组分，本方法以页岩岩石物理建模为基础，通过优化调整岩石弹性模量，模拟出纵波速度、横波速度及密度，与实测曲线进行达到最佳匹配，然后计算骨架的杨氏模量和泊松比，进而计算bi
ρ
，具体步骤如下：
[0107]
第1-1步：根据测井解释的矿物曲线或者岩性曲线，采用hashin-shtrikman界限平均，计算骨架的弹性模量；
[0108]
第1-2步：根据骨架的弹性模量，选用适合与页岩的各向异性岩石物理模型，比如各向异性dem模型，基于岩石物理模型计算干岩石的模量；
[0109]
第1-3步：根据温度和压力，基于岩石物理模型计算流体的体积模量；
[0110]
第1-4步：采用brown-korringa模型，进行流体替换，在岩石物理模型中将干岩石中的孔隙里面的空气替换成原状地层下的流体，得到原状地层的纵波速度、横波速度、密度；
[0111]
第1-5步：对比第4步岩石物理建模得到的纵波速度、横波速度、密度，与实测的结果进行对比，通过模型参数调整，达到最佳匹配关系，此时相应骨架的杨氏模量和泊松比，即为最优值，用该值作为最终的岩石脆性评价参数。
[0112]
作为可选方案，采用下述公式计算脆性指数：
[0113]
bi＝v
石英
*(ym
石英
/pr
石英
)/(v
石英
*(ym
石英
/pr
石英
)+v
粘土
*(ym
粘土
/pr
粘土
)+v
方解石
*(ym
方解石
/pr
方解石
))
[0114]
其中，v
石英
为石英的体积含量，ym
石英
为石英的综合测定的杨氏模量，pr
石英
为石英的综合测定的泊松比，v
粘土
为粘土的体积含量，ym
粘土
为粘土的综合测定的杨氏模量，pr
粘土
为粘土的综合测定的泊松比，v
方解石
为方解石的体积含量，ym
方解石
为方解石的综合测定的杨氏模量，pr
方解石
为方解石的综合测定的泊松比。
[0115]
具体的，引入了不同矿物的杨氏模量和泊松比，相当于对弹性参数采用了矿物含量加权，新的脆性计算公式如下：
[0116]
bi＝v
石英
*(ym
石英
/pr
石英
)/(v
石英
*(ym
石英
/pr
石英
)+v
粘土
*(ym
粘土
/pr
粘土
)+v
方解石
*(ym
方解石
/pr
方解石
))
[0117]
(5)
[0118]
ym，综合测定的杨氏模量，pr，综合测定的泊松比，bi矿物含量
[0119]
新的脆性计算公式在传统弹性参数法和矿物含量法的基础上，引入了不同矿物的杨氏模量和泊松比，相当于对弹性参数采用了矿物含量加权，在实际应用中，由于粘土的矿物组分变化极大，杨氏模量和泊松比不容易准确求取。
[0120]
作为可选方案，采用下述公式计算水平应力差系数：
[0121][0122]
其中，β为水平应力差系数，其中，β为水平应力差系数，
[0123]
σh为最大水平主应力，σh为最小水平主应力，σv为上覆地层压力，pp为地层孔隙压力，α为biot系数，e为岩石静态杨氏模量，ν为岩石静态泊松比，εh为最大水平应力方向构造应力系数，εh为最小水平应力方向构造应力系数。
[0124]
具体的，水平应力差决定了人工裂缝的方位与形态，水平应力差较小时，压裂裂缝容易沿多个方向扩展，容易形成网状裂缝，水平应力差较大，地应力对压裂裂缝的控制作用增强，此时压裂裂缝主要沿着最大水平主应力方向扩展，裂缝形态相对单一。地应力计算采用经典的弹簧模型，采用应力多边形和井眼垮塌宽度反演弹簧模型中的构造应变系数。
[0125][0126][0127]
式中，σh为最大水平主应力，mpa；σh为最小水平主应力，mpa；σv为上覆地层压力，mpa；pp为地层孔隙压力，mpa；α为biot系数；e为岩石静态杨氏模量，pa；ν为岩石静态泊松比；εh为最大水平应力方向构造应力系数；εh为最小水平应力方向构造应力系数。
[0128]
水平应力差系数β，计算公式如下：
[0129][0130]
作为可选方案，采用下述公式获得页岩可压性综合指数：
[0131]
f＝w1bin+w2βn[0132]
其中，f为页岩可压性综合指数，bin为正向指标，bi
ρ
为第ρ个井的脆性指数，bi
ρ,max
为多个井的脆性指数中的最大值，bi
ρ,min
为多个井的脆性指数中的最小值，w1为第一系数，βn为逆向指标，β为第ρ个井的水平应力差系数，β
max
为多个井的水平应力差系数中的最大值，β
min
为多个井的水平应力差系数中的最小值，w2为第二系数。
[0133]
具体的，工程经验分析认为，脆性对储层可压裂性影响最大，其次为断裂能密度和
水平应力差异系数，采用综合分析，给出页岩可压性综合指数：
[0134]
f＝w1bin+w2βnꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0135]
其中，为正向指标，越大越好，为逆向指标。
[0136]
实施例一
[0137]
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法的流程图。图2示出了根据本发明的一个实施例的一种基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法的单井可压性计算效果图。图3示出了根据本发明的一个实施例的一种基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法的三维可压性计算效果图。图4示出了根据本发明的一个实施例的一种基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法的水平主应力图。
[0138]
结合图1、图2、图3和图4所示，该基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法，包括：
[0139]
步骤1：基于岩石物理模型，获得杨氏模量和泊松比；
[0140]
步骤2：基于杨氏模量和泊松比，计算脆性指数；
[0141]
步骤3：计算水平应力差系数；
[0142]
步骤4：基于脆性指数和水平应力差系数，获得页岩可压性综合指数。
[0143]
其中，采用下述步骤获得获得杨氏模量和泊松比：根据测井解释的矿物曲线或者岩性曲线，采用hashin-shtrikman界限平均法，计算骨架的弹性模量；基于骨架的弹性模量，建立岩石物理模型；基于岩石物理模型，计算岩石物理模型中干岩石的模量；根据温度和压力，基于岩石物理模型，计算岩石物理模型中流体的体积模量；基于干岩石的模量和流体的体积模量，对岩石物理模型进行流体替换，调整流体替换过程中的干岩石数量和流体体积，使得基于岩石物理模型获得的纵波速度、横波速度、密度与实测纵波速度、横波速度、密度的差值小于预设差值，基于此时刻的岩石物理模型计算杨氏模量和泊松比。
[0144]
其中，采用下述步骤对岩石物理模型进行流体替换：将岩石物理模型中干岩石孔隙中的空气替换成原状地层下的流体。
[0145]
其中，采用下述公式计算脆性指数：
[0146]
bi＝v
石英
*(ym
石英
/pr
石英
)/(v
石英
*(ym
石英
/pr
石英
)+v
粘土
*(ym
粘土
/pr
粘土
)+v
方解石
*(ym
方解石
/pr
方解石
))
[0147]
其中，v
石英
为石英的体积含量，ym
石英
为石英的综合测定的杨氏模量，pr
石英
为石英的综合测定的泊松比，v
粘土
为粘土的体积含量，ym
粘土
为粘土的综合测定的杨氏模量，pr
粘土
为粘土的综合测定的泊松比，v
方解石
为方解石的体积含量，ym
方解石
为方解石的综合测定的杨氏模量，pr
方解石
为方解石的综合测定的泊松比。
[0148]
其中，采用下述公式计算水平应力差系数：
[0149][0150]
其中，β为水平应力差系数，其中，β为水平应力差系数，
[0151]
σh为最大水平主应力，σh为最小水平主
应力，σv为上覆地层压力，pp为地层孔隙压力，α为biot系数，e为岩石静态杨氏模量，ν为岩石静态泊松比，εh为最大水平应力方向构造应力系数，εh为最小水平应力方向构造应力系数。
[0152]
其中，采用下述公式获得页岩可压性综合指数：
[0153]
f＝w1bin+w2βn[0154]
其中，f为页岩可压性综合指数，bin为正向指标，bi
ρ
为第ρ个井的脆性指数，bi
ρ,max
为多个井的脆性指数中的最大值，bi
ρ,min
为多个井的脆性指数中的最小值，w1为第一系数，βn为逆向指标，β为第ρ个井的水平应力差系数，β
max
为多个井的水平应力差系数中的最大值，β
min
为多个井的水平应力差系数中的最小值，w2为第二系数。
[0155]
可压性指数是对储层区域可压裂性改造效果进行了量化定义，对比储层区域的指数大小，便可明确知道页岩储层适合进行体积压裂的位置，并且可以更好的为该区域的压裂施工拟制合适的施工方案。目前，可压性指数的计算方法不存在统一的标准，其基本计算方案是，在确定了影响可压性的关键因素后，采用经验赋值或者极差变换将各个因素标准化，再通过层次分析得出这些因素的权重系数，最后通过将各个因素的计算值加权求和就可以得到可压性指数。
[0156]
以胜利罗家地区的井为例，验证本技术的方法。罗69井沙三段3053m实测孔隙压力44.45mpa，预测孔隙压力42.45mpa，绝对误差2mpa，相对误差4.5％；罗69井沙三段岩心实测最小主应力47.64mpa，预测最小主应力50.02mpa，绝对误差-2.4mpa，相对误差-5％。
[0157]
以胜利某地区为例，验证本技术的方法。l69井沙三段3053m实测孔隙压力44.45mpa，预测孔隙压力42.45mpa，绝对误差2mpa，相对误差4.5％；l69井沙三段岩心实测最小主应力47.64mpa，预测最小主应力50.02mpa，绝对误差-2.4mpa，相对误差-5％，如图4所示。
[0158]
实施例二
[0159]
图5示出了根据本发明的一个实施例的一种基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价装置的结构框图。
[0160]
如图5所示，该基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价装置，包括：
[0161]
弹性参数获得模块102，基于岩石物理模型，获得杨氏模量和泊松比；
[0162]
脆性指数计算模块104，基于杨氏模量和泊松比，计算脆性指数；
[0163]
水平应力差系数获得模块106，计算水平应力差系数；
[0164]
可压性综合指数获得模块108，基于脆性指数和水平应力差系数，获得页岩可压性综合指数。
[0165]
其中，采用下述步骤获得获得杨氏模量和泊松比：根据测井解释的矿物曲线或者岩性曲线，采用hashin-shtrikman界限平均法，计算骨架的弹性模量；基于骨架的弹性模量，建立岩石物理模型；基于岩石物理模型，计算岩石物理模型中干岩石的模量；根据温度和压力，基于岩石物理模型，计算岩石物理模型中流体的体积模量；基于干岩石的模量和流体的体积模量，对岩石物理模型进行流体替换，调整流体替换过程中的干岩石数量和流体体积，使得基于岩石物理模型获得的纵波速度、横波速度、密度与实测纵波速度、横波速度、
密度的差值小于预设差值，基于此时刻的岩石物理模型计算杨氏模量和泊松比。
[0166]
其中，采用下述步骤对岩石物理模型进行流体替换：将岩石物理模型中干岩石孔隙中的空气替换成原状地层下的流体。
[0167]
其中，采用下述公式计算脆性指数：
[0168]
bi＝v
石英
*(ym
石英
/pr
石英
)/(v
石英
*(ym
石英
/pr
石英
)+v
粘土
*(ym
粘土
/pr
粘土
)+v
方解石
*(ym
方解石
/pr
方解石
))
[0169]
其中，v
石英
为石英的体积含量，ym
石英
为石英的综合测定的杨氏模量，pr
石英
为石英的综合测定的泊松比，v
粘土
为粘土的体积含量，ym
粘土
为粘土的综合测定的杨氏模量，pr
粘土
为粘土的综合测定的泊松比，v
方解石
为方解石的体积含量，ym
方解石
为方解石的综合测定的杨氏模量，pr
方解石
为方解石的综合测定的泊松比。
[0170]
其中，采用下述公式计算水平应力差系数：
[0171][0172]
其中，β为水平应力差系数，其中，β为水平应力差系数，
[0173]
σh为最大水平主应力，σh为最小水平主应力，σv为上覆地层压力，pp为地层孔隙压力，α为biot系数，e为岩石静态杨氏模量，ν为岩石静态泊松比，εh为最大水平应力方向构造应力系数，εh为最小水平应力方向构造应力系数。
[0174]
其中，采用下述公式获得页岩可压性综合指数：
[0175]
f＝w1bin+w2βn[0176]
其中，f为页岩可压性综合指数，bin为正向指标，bi
ρ
为第ρ个井的脆性指数，bi
ρ,max
为多个井的脆性指数中的最大值，bi
ρ,min
为多个井的脆性指数中的最小值，w1为第一系数，βn为逆向指标，β为第ρ个井的水平应力差系数，β
max
为多个井的水平应力差系数中的最大值，β
min
为多个井的水平应力差系数中的最小值，w2为第二系数。
[0177]
实施例三
[0178]
本公开提供一种电子设备包括，该电子设备包括：存储器，存储有可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的可执行指令，以实现上述基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法。
[0179]
根据本公开实施例的电子设备包括存储器和处理器。
[0180]
该存储器用于存储非暂时性计算机可读指令。具体地，存储器可以包括一个或多个计算机程序产品，该计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。该易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(ram)和/或高速缓冲存储器(cache)等。该非易失性存储器例如可以包括只读存储器(rom)、硬盘、闪存等。
[0181]
该处理器可以是中央处理单元(cpu)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力
的其它形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其它组件以执行期望的功能。在本公开的一个实施例中，该处理器用于运行该存储器中存储的该计算机可读指令。
[0182]
本领域技术人员应能理解，为了解决如何获取良好用户体验效果的技术问题，本实施例中也可以包括诸如通信总线、接口等公知的结构，这些公知的结构也应包含在本公开的保护范围之内。
[0183]
有关本实施例的详细说明可以参考前述各实施例中的相应说明，在此不再赘述。
[0184]
实施例四
[0185]
本公开提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法。
[0186]
根据本公开实施例的计算机可读存储介质，其上存储有非暂时性计算机可读指令。当该非暂时性计算机可读指令由处理器运行时，执行前述的本公开各实施例方法的全部或部分步骤。
[0187]
上述计算机可读存储介质包括但不限于：光存储介质(例如：cd－rom和dvd)、磁光存储介质(例如：mo)、磁存储介质(例如：磁带或移动硬盘)、具有内置的可重写非易失性存储器的媒体(例如：存储卡)和具有内置rom的媒体(例如：rom盒)。
[0188]
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

技术特征：
1.一种基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法，其特征在于，包括：基于岩石物理模型，获得杨氏模量和泊松比；基于所述杨氏模量和泊松比，计算脆性指数；计算水平应力差系数；基于所述脆性指数和水平应力差系数，获得页岩可压性综合指数。2.根据权利要求1所述的基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法，其特征在于，采用下述步骤获得获得杨氏模量和泊松比：根据测井解释的矿物曲线或者岩性曲线，采用hashin-shtrikman界限平均法，计算骨架的弹性模量；基于所述骨架的弹性模量，建立岩石物理模型；基于所述岩石物理模型，计算所述岩石物理模型中干岩石的模量；根据温度和压力，基于所述岩石物理模型，计算所述岩石物理模型中流体的体积模量；基于干岩石的模量和流体的体积模量，对所述岩石物理模型进行流体替换，调整流体替换过程中的干岩石数量和流体体积，使得基于所述岩石物理模型获得的纵波速度、横波速度、密度与实测纵波速度、横波速度、密度的差值小于预设差值，基于此时刻的岩石物理模型计算杨氏模量和泊松比。3.根据权利要求2所述的基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法，其特征在于，采用下述步骤对所述岩石物理模型进行流体替换：将所述岩石物理模型中干岩石孔隙中的空气替换成原状地层下的流体。4.根据权利要求3所述的基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法，其特征在于，采用下述公式计算脆性指数：bi＝v
石英
*(ym
石英
/pr
石英
)/(v
石英
*(ym
石英
/pr
石英
)+v
粘土
*(ym
粘土
/pr
粘土
)+v
方解石
*(ym
方解石
/pr
方解石
))其中，v
石英
为石英的体积含量，ym
石英
为石英的综合测定的杨氏模量，pr
石英
为石英的综合测定的泊松比，v
粘土
为粘土的体积含量，ym
粘土
为粘土的综合测定的杨氏模量，pr
粘土
为粘土的综合测定的泊松比，v
方解石
为方解石的体积含量，ym
方解石
为方解石的综合测定的杨氏模量，pr
方解石
为方解石的综合测定的泊松比。5.根据权利要求1所述的基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法，其特征在于，采用下述公式计算水平应力差系数：其中，β为水平应力差系数，其中，β为水平应力差系数，其中，β为水平应力差系数，σ
h
为最大水平主应力，σ
h
为最小水平主应力，σ
v
为上覆地层压力，pp为地层孔隙压力，α为biot系数，e为岩石静态杨氏模量，ν为岩石静态泊松比，ε
h
为最大水平应力方向构造应力系数，ε
h
为最小水平应力方向构造应力系数。6.根据权利要求1所述的基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法，其特征在于，采用下述公式获得页岩可压性综合指数：
f＝w1bi
n
+w2β
n
其中，f为页岩可压性综合指数，bi
n
为正向指标，bi
ρ
为第ρ个井的脆性指数，bi
ρ,max
为多个井的脆性指数中的最大值，bi
ρ,min
为多个井的脆性指数中的最小值，w1为第一系数，β
n
为逆向指标，β为第ρ个井的水平应力差系数，β
max
为多个井的水平应力差系数中的最大值，β
min
为多个井的水平应力差系数中的最小值，w2为第二系数。7.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：存储器，存储有可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现权利要求1-6所述的基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法。8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1-6所述的基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法。9.一种基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价装置，其特征在于，包括：弹性参数获得模块，基于岩石物理模型，获得杨氏模量和泊松比；脆性指数计算模块，基于所述杨氏模量和泊松比，计算脆性指数；水平应力差系数获得模块，计算水平应力差系数；可压性综合指数获得模块，基于所述脆性指数和水平应力差系数，获得页岩可压性综合指数。10.根据权利要求9所述的基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价装置，其特征在于，采用下述步骤获得获得杨氏模量和泊松比：根据测井解释的矿物曲线或者岩性曲线，采用hashin-shtrikman界限平均法，计算骨架的弹性模量；基于所述骨架的弹性模量，建立岩石物理模型；基于所述岩石物理模型，计算所述岩石物理模型中干岩石的模量；根据温度和压力，基于所述岩石物理模型，计算所述岩石物理模型中流体的体积模量；基于干岩石的模量和流体的体积模量，对所述岩石物理模型进行流体替换，调整流体替换过程中的干岩石数量和流体体积，使得基于所述岩石物理模型获得的纵波速度、横波速度、密度与实测纵波速度、横波速度、密度的差值小于预设差值，基于此时刻的岩石物理模型计算杨氏模量和泊松比。

技术总结
本发明公开了岩石可压性评价方法、装置、介质及设备，该方法包括：基于岩石物理模型，获得杨氏模量和泊松比；基于杨氏模量和泊松比，计算脆性指数；计算水平应力差系数；基于脆性指数和水平应力差系数，获得页岩可压性综合指数。本发明的基于页岩岩石物理建模的岩石可压性评价方法基于脆性指数和水平应力差进行综合分析，获得页岩可压性综合指数，该页岩可压性综合指数准确性高，准确地表征岩石脆性。准确地表征岩石脆性。准确地表征岩石脆性。


技术研发人员：霍志周 钱恪然
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院
技术研发日：2022.03.28
技术公布日：2023/10/11