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一种横观各向同性地层弹性系数的测井计算方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种横观各向同性地层弹性系数的测井计算方法及装置，该方法包括：对岩心进行不同方向的取心，获得岩心样品；对岩心样品进行测量，获取岩心样品的纵波速度和横波速度，利用纵波速度和横波速度计算得到弹性系数C11,C13,C33,C44,C66；利用取心井的阵列声波测井数据和密度测井数据获取弹性系数C33,C44,C66；利用纵波速度和横波速度计算得到的弹性系数C11,C13,C33,C44,C66建立测井可测量的弹性系数C33,C44,C66和不可测量的弹性系数C11,C13之间的组合关系表达式；将通过取心井的阵列声波测井数据和密度测井数据获取的弹性系数C33,C44,C66代入组合关系表达式，得到测井不可测量的弹性系数C11,C13，最终获得表征横观各向同性地层的弹性系数。
【专利说明】一种横观各向同性地层弹性系数的测井计算方法及装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油勘探开发中的测井与工程【技术领域】，特别涉及一种横观各向同性 地层弹性系数的测井计算方法及装置。

【背景技术】
[0002] 常规储层弹性性质评价主要采用各向同性模型。随着油气勘探开发的不断深入发 展，致密气、页岩气、煤层气、致密油等非常规油气在经济技术条件下展示了巨大的潜力，全 球油气资源将迎来二次扩展。勘探目标越来越复杂，储层非均质性越来越强，非常规储层普 遍具有横观各向同性性质。所谓横观各向同性表现为层状平面内性质一致、垂直于层状平 面上性质不同。一般情况下，横观各向同性地层水平方向上的刚度大于垂直方向上的刚度。 相应地，水平方向上的声波速度大于垂直方向上的声波速度，弹性各向异性理论描述了这 一现象。对于页岩气、致密砂岩等非常规地层，由于地层性质的不同而采用各向同性模型时 必然会导致错误的评价结果。因此如何评价横观各向同性地层弹性性质是当前亟待解决的 问题。
[0003] -般利用弹性系数来表征地层弹性性质，横观各向同性地层需要5个弹性系数， 如何利用测井方法来连续计算弹性系数是个难点。国内对于非常规储层弹性性质的研究少 之又少，国外对于这项技术进行了技术封锁。前人曾经对于泥、页岩弹性性质进行过一定的 实验研究（参见2004年9月《地球物理学报》杂志中，邓继新，史謌等著作的《泥岩、页岩声 速各向异性及其影响因素分析》，其中记载了对泥、页岩弹性性质进行了系统的实验研究）， 也在理论上探讨过弹性系数的求取方法（参见1999年1月《石油学报》杂志中，王越之，李 自俊著作的《横观各向同性地层地应力的研究》，其中记载了横观各向同性地层弹性系数的 推导），但都没有将岩心实验与测井资料结合起来，更没有利用测井资料进行连续深度计算 弹性系数的研究。


【发明内容】

[0004] 为了解决现有技术的问题，本发明提出一种横观各向同性地层弹性系数的测井计 算方法及装置，将岩心实验与测井资料结合起来，能够更准确地表征横观各向同性地层的 弹性性质。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供了一种横观各向同性地层弹性系数的测井计算方 法，包括：
[0006] 对岩心进行不同方向的取心，获得岩心样品；
[0007] 对所述岩心样品进行测量，获取所述岩心样品的纵波速度和横波速度，利用纵波 速度和横波速度计算得到弹性系数C n，C13, C33, C44, C66 ;
[0008] 利用取心井的阵列声波测井数据和密度测井数据获取弹性系数c33, c44, c66;其中， 弹性系数c33, c44, c66为测井可测量的弹性系数，弹性系数cn，c13为测井不可测量的弹性系 数；
[0009] 利用所述纵波速度和横波速度计算得到的弹性系数Cn，C13, C33, C44, C66建立测井可 测量的弹性系数c33, c44, c66和不可测量的弹性系数cn，c13之间的组合关系表达式；其中，所 述组合关系表达式为：Cn = C33*C66/C44, C13 = c33-l. 97*C44 ;
[0010] 将通过取心井的阵列声波测井数据和密度测井数据获取的弹性系数c33, c44, c66代 入测井可测量的弹性系数c33, c44, c66和不可测量的弹性系数cn，c13之间的组合关系表达 式，得到测井不可测量的弹性系数c n，c13，最终获得表征横观各向同性地层的弹性系数。
[0011] 优选地，所述岩心样品获取的步骤具体为：从露头或全直径钻井取心上钻取三块 不同方向的岩心样品，其中，所述不同方向为垂直于层理方向、平行于层理方向和与层理呈 45度夹角。
[0012] 优选地，所述岩心样品的纵波速度和横波速度包括：垂直岩心的纵波速度Vpv、水 平岩心的纵波速度V PH、水平岩心振动方向垂直于层理的横波速度Vsv、水平岩心振动方向平 行于层理的横波速度V SH和对称轴与层理面呈45度夹角岩心的纵波速度VP45。
[0013] 优选地，所述利用纵波速度和横波速度计算得到弹性系数cn，c13, c33, c44, c66的步 骤包括：
[0014] 利用

【权利要求】
1. 一种横观各向同性地层弹性系数的测井计算方法，其特征在于，包括： 对岩心进行不同方向的取心，获得岩心样品； 对所述岩心样品进行测量，获取所述岩心样品的纵波速度和横波速度，利用纵波速度 和横波速度计算得到弹性系数cn，c13, c33, c44, c66; 利用取心井的阵列声波测井数据和密度测井数据获取弹性系数c33, c44, c66;其中，弹性 系数c33, c44, c66为测井可测量的弹性系数，弹性系数cn，c13为测井不可测量的弹性系数； 利用所述纵波速度和横波速度计算得到的弹性系数cn，c13, c33, c44, c66建立测井可测量 的弹性系数c33, c44, c66和不可测量的弹性系数cn，c13之间的组合关系表达式；其中，所述组 合关系表达式为：C n = C33*C66/C44, C13 = c33-l. 97*C44 ; 将通过取心井的阵列声波测井数据和密度测井数据获取的弹性系数c33, c44, c66代入测 井可测量的弹性系数c33, c44, c66和不可测量的弹性系数cn，c13之间的组合关系表达式，得 到测井不可测量的弹性系数c n，c13，最终获得表征横观各向同性地层的弹性系数。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述岩心样品获取的步骤具体为：从露头或 全直径钻井取心上钻取三块不同方向的岩心样品，其中，所述不同方向为垂直于层理方向、 平行于层理方向和与层理呈45度夹角。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述岩心样品的纵波速度和横波速度包括： 垂直岩心的纵波速度vPV、水平岩心的纵波速度V PH、水平岩心振动方向垂直于层理的横波速 度Vsv、水平岩心振动方向平行于层理的横波速度V SH和对称轴与层理面呈45度夹角岩心的 纵波速度VP45。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用纵波速度和横波速度计算得到弹 性系数Cn，C13, C33, C44, C66的步骤包括： 利用 r" = ; c12 = cn-2c66; = 5 = pf'i.: (V = />厂孟,； =[(c^ +(二-2pr二 Jc% +(: - -C:得到弹性系数 k
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用取心井的阵列声波测井数据和密 度测井数据获取弹性系数C33, c44, c66的步骤包括： 利用 C33 = pF;，Q = = pF"计算弹性系数 c33, C44, ^ 地层密度，Vp为纵波速度，vslOTSh_为慢横波速度，vfastsh_为快横波速度。
6. -种横观各向同性地层弹性系数的测井计算装置，其特征在于，包括： 岩心样品获取单兀，用于对岩心进行不同方向的取心，获得岩心样品； 第一弹性系数获取单元，包括波速获取模块和弹性系数计算模块，所述波速获取模 块用于对所述岩心样品进行测量，获取所述岩心样品的纵波速度和横波速度；所述弹性 系数计算模块用于利用所述波速获取模块获取的纵波速度和横波速度计算得到弹性系数 Cn, C13, C33, C44, C66 ； 第二弹性系数获取单元，用于利用取心井的阵列声波测井数据和密度测井数据获取弹 性系数c33, c44, c66;其中，弹性系数c33, c44, c66为测井可测量的弹性系数，弹性系数cn，c13为 测井不可测量的弹性系数； 组合关系表达式获取单元，用于利用所述纵波速度和横波速度计算得到的弹性系数 cn，c13, c33, c44, c66建立测井可测量的弹性系数c33, c44, c66和不可测量的弹性系数cn，c13之 间的组合关系表达式；其中，所述组合关系表达式为：Cn = C33*C66/C44, C13 = c33-l. 97*C44 ; 测井弹性系数获取单元，用于将通过取心井的阵列声波测井数据和密度测井数据获 取的弹性系数c33, c44, c66代入测井可测量的弹性系数c33, c44, c66和不可测量的弹性系数 cn，c13之间的组合关系表达式，得到测井不可测量的弹性系数cn，c 13，最终获得表征横观各 向同性地层的弹性系数。
7. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述岩心样品获取单元进一步用于从露头 或全直径钻井取心上钻取三块不同方向的岩心样品，其中，所述不同方向为垂直于层理方 向、平行于层理方向和与层理呈45度夹角。
8. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述波速获取模块获取的速度包括： 垂直岩心的纵波速度vPV、水平岩心的纵波速度VPH、水平岩心振动方向垂直于层理的横 波速度Vsv、水平岩心振动方向平行于层理的横波速度VSH和对称轴与层理面呈45度夹角岩 心的纵波速度VP45。
9. 如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述弹性系数计算模块进一步用于利 用 C*,, = pi，；" ； C12 = Cn-2C66 ； C pi ,：r ； Cm = pi _ν;. ； C w, = pi ? Q = +- 2pi.;U(，.n + )]i -得到弹性系数 Cn，ci3, C33, '
10. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二弹性系数获取单元进一步用于利 用C33 = /7"，Q = 计算弹性系数C33, c44, c66;其中，P为地层密 度，Vp为纵波速度， Vslowshear 为慢横波速度， Vfastshear 为快横波速度。
【文档编号】G01V1/40GK104267435SQ201410437668
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】宋连腾, 刘忠华, 李潮流, 王昌学, 程相志, 刁海燕, 袁超, 胡松, 李华阳, 孔强夫 申请人:中国石油天然气股份有限公司