基于頁(yè)巖巖石物理等效模型的地應(yīng)力預(yù)測(cè)方法研究

　　摘要地應(yīng)力的精確預(yù)測(cè)是對(duì)頁(yè)巖地層進(jìn)行水平井鉆井軌跡設(shè)計(jì)和壓裂的基礎(chǔ).本文在分析頁(yè)巖構(gòu)造特征的基礎(chǔ)上，提出了適用于頁(yè)巖地層的巖石物理等效模型的建立流程，并以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)了最小水平地應(yīng)力的有效預(yù)測(cè).首先，通過分析頁(yè)巖地層的礦物、孔隙、流體及各向異性特征，將其等效為具有垂直對(duì)稱軸的橫向各向同性介質(zhì)，進(jìn)行了頁(yè)巖巖石物理等效模型的構(gòu)建;然后建立了頁(yè)巖地層縱橫波速度經(jīng)驗(yàn)公式，并將該經(jīng)驗(yàn)公式與巖石物理等效模型均應(yīng)用于實(shí)際頁(yè)巖工區(qū)的橫波速度預(yù)測(cè)中，二者對(duì)比表明，本文中建立的頁(yè)巖氣巖石物理等效模型具有更高的橫波預(yù)測(cè)精度，驗(yàn)證了該模型的適用性;最后，利用該模型計(jì)算各彈性剛度張量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了頁(yè)巖地層最小水平地應(yīng)力的預(yù)測(cè)，與各向同性模型估測(cè)結(jié)果對(duì)比表明，該模型預(yù)測(cè)的最小水平地應(yīng)力與地層瞬間閉合壓力一致性更高，且儲(chǔ)層位置更為明顯，具有較高的實(shí)用性.

　　關(guān)鍵詞頁(yè)巖氣;巖石物理;各向異性;最小水平地應(yīng)力

　　1引言

　　作為一種新型天然氣資源，頁(yè)巖氣約占非常規(guī)天然氣資源量的50%，是非常重要的能源.由于頁(yè)巖地層非均質(zhì)性強(qiáng)，儲(chǔ)層致密，孔隙及流體狀況復(fù)雜等(董大忠等，2011;張金川等，2008;于炳松，2012;董寧等，2014)，其儲(chǔ)層描述和流體識(shí)別難度很大.巖石物理模型可將地震數(shù)據(jù)(縱、橫波速度等)與儲(chǔ)層參數(shù)(孔隙度，流體飽和度，泥質(zhì)含量等)聯(lián)系起來(lái)，正確適用的巖石物理模型能夠?yàn)榈卣鹫囱萏峁┍匾臄?shù)據(jù)資料，在用地震資料進(jìn)行反演和解釋中有著非常重要的作用(馬淑芳等，2010;徐勝峰等，2009;白俊雨等，2012;印興耀等，2015).對(duì)于復(fù)雜頁(yè)巖地層，目前尚無(wú)成熟的巖石物理理論.因此，研究適用于頁(yè)巖的地震巖石物理模型具有重要意義.

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　　2基本原理

　　本文從頁(yè)巖巖石物理等效模型的構(gòu)建出發(fā)，提出一種水平地應(yīng)力有效預(yù)測(cè)的方法，為頁(yè)巖地層壓裂區(qū)域優(yōu)選提供了一定的理論依據(jù).其基本原理主要分為頁(yè)巖各向異性巖石物理模型的構(gòu)建和頁(yè)巖水平地應(yīng)力預(yù)測(cè)兩部分.

　　3實(shí)例分析

　　依據(jù)Castagna等(1993)的研究，巖石的縱橫波速度存在較為明顯的線性或非線性經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，我們以某頁(yè)巖氣工區(qū)井A為例，分別擬合了其線性與非線性經(jīng)驗(yàn)公式(圖4)，并將該經(jīng)驗(yàn)公式應(yīng)用到井A的橫波速度預(yù)測(cè)中，預(yù)測(cè)結(jié)果如圖5所示.另外，將該井測(cè)井解釋得到的各礦物含量、含水飽和度及孔隙度信息(圖6)輸入本文建立的頁(yè)巖巖石物理等效模型，計(jì)算縱橫波速度，與測(cè)井結(jié)果進(jìn)行對(duì)比(圖7).計(jì)算過程中所需礦物及流體參數(shù)見表1

　　4結(jié)論和認(rèn)識(shí)

　　本文通過對(duì)研究工區(qū)頁(yè)巖地層的各向異性特征及礦物、孔隙、流體特征的綜合分析，將其等效為VTI介質(zhì)，提出了頁(yè)巖地層巖石物理等效模型的建立流程，并將其應(yīng)用于工區(qū)橫波速度的估算.通過分析其與測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的吻合程度以及與經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果的對(duì)比，驗(yàn)證了此模型在該工區(qū)的可靠適用性.同樣，對(duì)于其他成層性較好、礦物、孔隙、流體等相似的頁(yè)巖地層，該模型同樣是適用的.但因模型中假設(shè)礦物種類較少且孔隙為隨機(jī)分布，該模型對(duì)于礦物種類復(fù)雜，存在較多垂向裂縫(具有HTI介質(zhì)特征)的頁(yè)巖地層是不適用的，對(duì)該類地層的建模方法我們9112仍需進(jìn)一步研究.

　　參考文獻(xiàn)

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　　張廣智1，陳嬌嬌1，陳懷震1，馬中高2，李呈呈2，印興耀1

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