CN105182421A - 一种定量评价地层脆性特征的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种定量评价地层脆性特征的方法，包括：根据采样井的密度测井曲线、纵波速度曲线和横波速度曲线，连续计算采样井在不同地层深度的脆性指数，根据脆性指数确定采样井的脆性指数曲线；根据横波速度相对变化量的初始上限及步长增量，计算不同上限值；利用采样井横波速度径向变化剖面，连续计算采样井在不同地层深度的横波速度相对变化量达到不同上限值时对应的径向距离，根据径向距离确定采样井的多条径向位置曲线；根据脆性指数曲线和多条径向位置曲线，确定最优径向位置曲线；刻度最优径向位置曲线，根据刻度后的结果定量评价地层脆性特征。采用本发明方法可以对地层的脆性强弱进行连续深度大范围的定量评价。

Description

一种定量评价地层脆性特征的方法

技术领域

本发明涉及石油勘探测井技术领域，特别涉及一种定量评价地层脆性特征的方法。

背景技术

正确评价地层的脆性特征，对于正确评价低孔低渗及致密储层的完井品质、优选压裂试油段、优化完井方案、提高试油获得率及提高单井油气产量具有重要意义。目前国内外评价脆性好坏的方法共有四大类。第一类为在实验室对岩芯进行破裂实验，记录应力与应变的关系，从应力与应变的关系中提取若干参数，利用这些参数来定量评价岩芯的脆性好坏，或者观察岩芯破裂时产生裂缝的特征，如单条裂缝或者网状缝等，来定性判断岩芯的脆性强弱。此类方法的好处是结果比较直观准确，不足之处是应用范围小，无法连续深度评价地层情况。第二类方法为动态弹性参数法，利用连续深度采集的密度测井及纵、横波时差或速度数据，连续计算动态弹性参数如杨氏模量、泊松比等，并将这些参数组合起来进行脆性评价。此类方法的优点是能够连续深度评价地层情况，缺点是存在较强的多解性，原因在于动态弹性参数大小除与脆性强弱有关外，还与应力条件密切相关。当研究区同一目标层位的埋藏深度存在较大差异时，较高的动态弹性参数值可能并非是脆性强引起的，而是由于高应力条件造成的。第三类为岩性参数指示法，利用脆性骨架矿物的体积含量与总的骨架体积含量的比值等参数来评价脆性强弱。此类方法也存在多解性，岩性参数值相同但由于应力条件的差异可能导致脆性特征存在明显差异。第四类方法是从阵列声波测井资料中得到横波速度径向变化剖面，利用横波速度径向变化特征的差异来定性判断相邻储层的脆性好坏。此方法的不足之处是它仅局限于对同一口井相邻储层的脆性好坏做定性判断，不能用来连续深度大范围进行定量对比和评价，也不能用于多井同一层位的脆性强弱的定量对比和评价，而且显示横波速度径向剖面的刻度方法不同，其显示结果也不同，进而可能严重影响对比和评价结果的客观性和准确性。

发明内容

本发明实施例提供了一种定量评价地层脆性特征的方法，可以对地层的脆性好坏进行连续深度大范围的定量评价，也可对多井同一层位的脆性强弱进行定量评价，所得评价结果更客观和更准确。该方法包括：

根据采样井的密度测井曲线、纵波速度曲线和横波速度曲线，连续计算采样井在不同地层深度的脆性指数，根据所述脆性指数确定采样井的地层的脆性指数曲线；

根据横波速度相对变化量的初始上限及步长增量，计算不同步长增量对应的横波速度相对变化量的上限值；利用采样井的横波速度径向变化剖面，连续计算采样井在不同地层深度的横波速度相对变化量达到所述不同步长增量对应的上限值时对应的径向距离，根据所述径向距离确定采样井的多条径向位置曲线；

根据所述采样井的地层的脆性指数曲线和所述采样井的多条径向位置曲线，确定采样井的最优径向位置曲线；

对所述采样井的最优径向位置曲线进行刻度，根据刻度后的结果定量评价地层脆性特征。

在一个实施例中，还包括：根据所述采样井的地层的脆性指数曲线和所述采样井的多条径向位置曲线，确定采样井的最优横波速度相对变化量；

以所述采样井的最优横波速度相对变化量为最优上限值，利用采样井的邻井中的横波速度径向变化剖面，连续计算采样井的邻井在不同地层深度的横波速度相对变化量达到所述最优上限值时对应的径向位置曲线；

根据在所述采样井中确定的刻度系数对所述采样井的邻井的径向位置曲线进行刻度，根据刻度后的结果定量评价地层脆性特征。

在一个实施例中，所述根据采样井的密度测井曲线、纵波速度曲线和横波速度曲线，连续计算采样井在不同地层深度的脆性指数，具体按照如下公式计算：

其中，Y为脆性指数；

E为杨氏模量，GPa；

E_min为杨氏模量最小值，常数；

E_max为杨氏模量最大值，常数；

ν为泊松比，小数；

ν_min为泊松比最小值，常数；

ν_max为泊松比最大值，常数；

按如下公式计算所述杨氏模量E：

其中，ρ为体积密度，g/cm3；

V_S为远离井壁的原状地层中的横波速度，m/s；

V_p为纵波速度，m/s；

按如下公式计算所述泊松比ν：

在一个实施例中，所述根据横波速度相对变化量的初始上限及步长增量，计算不同步长增量对应的横波速度相对变化量的上限值，具体按照如下公式计算：

vsva_up_k＝vsva_up₁+k·Δvsva；

其中，vsva_up₁为横波速度相对变化量的初始上限；

Δvsva为横波速度相对变化量的固定步长；

k为整数，k＝1，2，3，…，m；

vsva_up_k为以vsva_up₁为初始上限、k·Δvsva为步长增量的第k个横波速度相对变化量的上限值。

在一个实施例中，所述利用采样井的横波速度径向变化剖面，连续计算采样井在不同地层深度的横波速度相对变化量达到所述不同步长增量对应的上限值时对应的径向距离，具体按照如下公式计算：

其中，2L为地层径向位置的数量；

M为井筒径向位置的数量；

XK_i为横波速度相对变化量达到不同步长增量对应的上限值时的径向位置曲线XK在第i个深度点处的径向距离；

J_i为第i个深度点处横波速度相对变化量达到不同步长增量对应的上限值时所对应的地层径向位置，1≤J_i≤L。

在一个实施例中，所述根据所述采样井的地层的脆性指数曲线和所述采样井的多条径向位置曲线，确定采样井的最优径向位置曲线，包括：

分别计算所述采样井的地层的脆性指数曲线与所述采样井的多条径向位置曲线的相关系数，将计算所得的最大相关系数所对应的采样井的径向位置曲线确定为采样井的最优径向位置曲线。

在一个实施例中，所述按照如下公式计算脆性指数曲线与径向位置曲线的相关系数：

其中，r_k为采样井的第k条径向位置曲线XK与采样井的地层脆性指数曲线Y的相关系数；

k为整数，k＝1，2，3，…，m；

为采样井的第k条径向位置曲线在N个深度点处的径向距离的平均值；

XK_i为采样井的第k条径向位置曲线在第i个深度点处的径向距离；

为采样井的地层的脆性指数曲线在N个深度点处的脆性指数的平均值；

y_i为采样井的地层的脆性指数曲线在第i个深度点处的脆性指数；

N为深度点的数量。

在一个实施例中，所述对所述采样井的最优径向位置曲线进行刻度，具体按照如下公式进行：

YX_i＝X_i·C；

其中，YX_i为最优径向位置曲线被刻度后在第i个深度点的值；

X_i为采样井的最优径向位置曲线在第i个深度点处的径向距离；

C为刻度系数。

在一个实施例中，所述按照如下方式计算刻度系数C：

设以窗长M、步长Q为参数，将采样井的地层的脆性指数曲线与最优径向位置曲线分别分为P段，按照如下公式计算每一段采样井的地层的脆性指数曲线与最优径向位置曲线的相关系数：

其中，j＝1，2，3，…，P；

x_i为采样井的最优径向位置曲线在第i个深度点处的径向距离；

为采样井的最优径向位置曲线在第j段内的全部深度点处的径向距离的平均值；

y_i为采样井的地层的脆性指数曲线第i个深度点处的脆性指数；

为采样井的地层的脆性指数曲线在第j段内的全部深度点处的脆性指数的平均值；

r_j为第j段采样井的地层的脆性指数曲线与采样井的最优径向位置曲线的相关系数；

在r_j取得最大的深度段中，选择采样井的地层的脆性指数最大值所在深度点n处，利用如下公式计算刻度系数：

其中，C为刻度系数；

Y_n为采样井的地层的脆性指数曲线Y在深度点n处的脆性指数；

X_n为采样井的最优径向位置曲线在深度点n处的径向距离。

在一个实施例中，所述对所述采样井的最优径向位置曲线进行刻度，具体按照如下方式进行：

以100％为刻度系数，将采样井的最优径向位置曲线在每个深度点处的径向距离乘以100％。

在一个实施例中，所述根据在所述采样井中确定的刻度系数对所述采样井的邻井的径向位置曲线进行刻度，具体按照如下公式计算：

YXT_i＝XT_i·C；

其中，YXT_i为采样井的邻井的径向位置曲线被刻度后在第i个深度点处的值；

XT_i为采样井的邻井的径向位置曲线在第i个深度点处的径向距离；

C为刻度系数；

N为深度点的数量。

在本发明实施例中，根据设定的横波速度相对变化量的初始上限及步长增量，计算不同步长增量对应的横波速度相对变化量的上限值，利用采样井的横波速度径向变化剖面，连续计算采样井在不同地层深度的横波速度相对变化量达到不同步长增量对应的上限值时的多条径向位置曲线，从中选取出最优径向位置曲线进行刻度，刻度后的结果可以定量评价地层脆性特征，与现有的评价地层脆性强弱的方法相比，采用本发明方法可以对地层的脆性强弱进行连续深度大范围的定量评价，也可对多井同一层位的脆性强弱进行定量评价，所得评价结果更客观和更准确。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明实施例中提出的一种定量评价地层脆性特征的方法流程示意图；

图2是本发明实施例中研究区一口关键井X井的综合成果图；

图3是本发明实施例中研究区中另一口井Y井的综合成果图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

现有的评价储层脆性强弱的方法，存在各种不足：应用范围小，无法连续深度评价地层情况；存在多解性，不能定量评价储层的脆性强弱；或不能用于多井同一层位的脆性强弱的定量评价，且所得评价结果不客观和不准确。若提出一种既可以对地层的脆性强弱进行连续深度大范围的定量评价，也可对多井同一层位的脆性强弱进行定量评价，且所得评价结果更客观和更准确，就可以解决现有的评价储层脆性强弱的方法中存在的不足。基于此，本发明提出一种定量评价地层脆性特征的方法。下面进行具体说明。

图1是本发明实施例中提出的一种定量评价地层脆性特征的方法流程示意图；如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤101：根据采样井的密度测井曲线、纵波速度曲线和横波速度曲线，连续计算采样井在不同地层深度的脆性指数，根据所述脆性指数确定采样井的地层的脆性指数曲线；

步骤102：根据横波速度相对变化量的初始上限及步长增量，计算不同步长增量对应的横波速度相对变化量的上限值；利用采样井的横波速度径向变化剖面，连续计算采样井在不同地层深度的横波速度相对变化量达到所述不同步长增量对应的上限值时对应的径向距离，根据所述径向距离确定采样井的多条径向位置曲线；

步骤103：根据所述采样井的地层的脆性指数曲线和所述采样井的多条径向位置曲线，确定采样井的最优径向位置曲线；

步骤104：对所述采样井的最优径向位置曲线进行刻度，根据刻度后的结果定量评价地层脆性特征。

具体实施时，首先在研究区中选择一口测井资料齐全的井作为采样井，其中，所说的测井资料齐全指的是该井的测井资料至少包括常规测井资料如密度测井曲线、纵波速度曲线和横波速度曲线等，及新技术测井资料如阵列声波测井资料等。

在选定了采样井之后，要获得采样井的地层的脆性指数曲线。具体的，根据采样井的密度测井曲线、纵波速度曲线和横波速度曲线，连续计算采样井在不同地层深度的脆性指数，再根据不同地层深度的脆性指数确定脆性指数曲线。计算脆性指数的公式如下：

式(1)中，Y为脆性指数；

E为杨氏模量，GPa；

E_min为杨氏模量最小值，常数；

E_max为杨氏模量最大值，常数；

ν为泊松比，小数；

ν_min为泊松比最小值，常数；

ν_max为泊松比最大值，常数；

按如下公式计算杨氏模量E：

式(2)中，ρ为体积密度，g/cm3；

V_S为远离井壁的原状地层中的横波速度，m/s；

V_p为纵波速度，m/s；

按如下公式计算泊松比ν：

利用公式(1)、(2)和(3)连续计算不同地层深度的脆性指数，其数值形成一条曲线，即采样井的地层的脆性指数曲线。

具体实施时，获得采样井的地层的脆性指数曲线之后，需要确定采样井的多条径向位置曲线。如何确定径向位置曲线，可以采用如下的方法：设定一个横波速度相对变化量的初始上限，从采样井的阵列声波测井资料得到的横波速度径向变化剖面中，连续计算采样井在不同地层深度(连续深度计算)的横波速度相对变化量达到该初始上限时对应的径向位置信息(主要是径向距离)，形成径向位置曲线。

其中，横波速度相对变化量是指，近井筒附近地层中的横波速度V′_S与远离井筒的原状地层中的横波速度V_S有一定差异，这种差异用横波速度相对变化量ΔV_S来表示，计算公式如下：

横波速度径向变化剖面是指，在从井筒与地层的交界处到距离井筒中心线1米远处的地层范围内，依次有2L个地层位置(在地层的纵向剖面上，左半侧有L个，右半侧有L个)，以井筒中心线为参考点，其与这些地层位置的距离由小变大呈等间隔增加，被称为地层径向距离，这些地层位置被称为地层径向位置；由于受钻头破坏等因素的影响，当地层径向位置从距参考点最远处向最近处移动时，每个径向位置上对应的横波速度相对变化量逐渐增加。在从井筒中心线到井筒与地层交界处的井筒区域内，有M个空间位置，这些位置与井筒中心线的距离也呈等间隔分布，被称为井筒径向位置。连续深度范围内，所有地层径向位置上的横波速度相对变化量被统称为横波速度径向变化剖面。

具体实施时，可以按照如下的方式计算采样井在不同地层深度的横波速度相对变化量达到初始上限时对应的径向距离。假设在深度点i处当地层径向位置从径向距离最远处的第1个位置向径向距离最近处的第L个位置移动时，在第J_i个地层径向位置(1≤J_i≤L)时，该位置的横波速度相对变化量达到初始上限，此时该位置到井筒中心线的距离X1_i即该位置的径向距离，通过如下公式计算：

式(5)中，2L为地层径向位置的数量；

M为井筒径向位置的数量；

X1_i为横波速度相对变化量达到初始上限时的径向位置曲线X1在第i个深度点处的径向距离；

J_i为第i个深度点处横波速度相对变化量达到初始上限时所对应的地层径向位置，1≤J_i≤L。

按照公式(5)计算不同地层深度的(连续深度计算)横波速度相对变化量达到初始上限时对应的径向距离，其数值形成一条曲线，被称为径向位置曲线。

具体实施时，如何获得多条径向位置曲线。首先以横波速度相对变化量的初始上限为基础，固定步长，不断增加横波速度相对变化量的上限值，按照如下公式计算：

vsva_up_k＝vsva_up₁+k·Δvsva(6)

式(6)中，vsva_up₁为横波速度相对变化量的初始上限；

Δvsva为横波速度相对变化量的固定步长；

k为整数，k＝1，2，3，…，m；

vsva_up_k为以vsva_up₁为初始上限、k·Δvsva为步长增量的第k个横波速度相对变化量的上限值。

由公式(6)可以获得多个横波速度相对变化量的上限值，从阵列声波测井资料得到的横波速度径向变化剖面中，连续深度确定横波速度相对变化量达到多个上限值vsva_up_k时的径向位置信息(主要是径向距离)，从而得到采样井的多条径向位置曲线。同样利用公式(5)计算达到上限值vsva_up_k时的径向距离XK_i，相应的J_i为第i个深度点处横波速度相对变化量达到不同步长增量对应的上限值时所对应的地层径向位置。

具体实施时，在获得了多条径向位置曲线后，需要从全部的径向位置曲线中，选择一条最能反映地层脆性特征变化的径向位置曲线，将其作为最优径向位置曲线，与之相对应的横波速度相对变化量被称之为最优横波速度相对变化量。确定最优径向位置曲线的方法有多种选择，其中一种是将与脆性指数曲线相关系数最大的径向位置曲线确定为最优径向位置曲线。脆性指数曲线与径向位置曲线的相关系数的计算公式如下：

式(7)中，r_k为采样井的第k条径向位置曲线XK与采样井的地层脆性指数曲线Y的相关系数，其值越大，反映两条曲线的相关性越好；

k为整数，k＝1，2，3，…，m；

为采样井的第k条径向位置曲线在N个深度点处的径向距离(全部采样点)的平均值；

XK_i为采样井的第k条径向位置曲线在第i个深度点处的取值(径向距离)；

为采样井的地层的脆性指数曲线在N个深度点处的脆性指数(全部采样点)的平均值；

y_i为采样井的地层的脆性指数曲线在第i个深度点处的脆性指数；

N为深度点的数量。

还可以采用另一种方法来确定最优径向位置曲线，即根据大量岩芯在地层条件下的破裂实验结果，来挑选最优径向位置曲线。具体的，查看在多个深度上选取的岩芯的破裂结果(破裂结果反映地层脆性强弱特征)，将破裂结果与多条径向位置曲线在相同深度段上的径向距离的大小变化特征进行比较，若某一条径向位置曲线与破裂结果反映的地层脆性强弱特征最为吻合，则该条径向位置曲线为最优径向位置曲线，其相对应的横波速度相对变化量被称之为最优横波速度相对变化量。

具体实施时，在获得了最优径向位置曲线之后，对其进行刻度，刻度之后的曲线即为新的采样井的地层的脆性指数曲线，可以定量评价地层脆性特征(采样井所在的地层)，以此来反映地层脆性强弱。

刻度最优径向位置曲线的方法有多种选择。一种方法是在脆性指数曲线与最优径向位置曲线相关性最好的深度段，计算刻度系数，具体方法如下：

设以窗长M、步长Q为参数，将脆性指数曲线与径向位置曲线分为P段，以如下公式来计算每一段脆性指数曲线与径向位置曲线的相关性：

式(8)中，j＝1，2，3，…，P；

x_i为采样井的最优径向位置曲线在第i个深度点处的径向距离；

为采样井的最优径向位置曲线在第j段内的全部深度点处的径向距离的平均值；

y_i为采样井的地层的脆性指数曲线在第i个深度点处的脆性指数；

为采样井的地层的脆性指数曲线在第j段内的全部深度点处的脆性指数的平均值；

r_j为第j段采样井的地层的脆性指数曲线与采样井的最优径向位置曲线的相关系数，其值越大，脆性指数曲线与径向位置曲线的相关性越好。

在r_j取得最大的深度段中，选择采样井的脆性指数(曲线)最大值所在深度点n处，利用如下公式计算径向位置曲线的刻度系数：

式(9)中，Y_n为采样井的地层的脆性指数曲线Y在深度点n处的脆性指数；

X_n为采样井的最优径向位置曲线在深度点n处的径向距离；

C为(脆性)刻度系数。

得到刻度系数后，利用如下公式来刻度最优径向位置曲线：

YX_i＝X_i·C(10)

式(10)中，YX_i为最优径向位置曲线被刻度后的结果，即新的采样井的地层的脆性指数曲线在第i个深度点处的值；

X_i为采样井的最优径向位置曲线在第i个深度点处的径向距离。

刻度最优径向位置曲线的另一种方法是，以100％为刻度系数，直接将最优径向位置曲线在每个深度点的取值(即径向距离)直接乘以100％。

对于研究区的其他井，如何来定量评价地层脆性特征。具体采用如下方法：

以在采样井中确定的最优横波速度相对变化量为最优上限值，利用采样井的邻井中的横波速度径向变化剖面，连续计算采样井的邻井在不同地层深度的横波速度相对变化量达到所述最优上限值时对应的径向位置曲线；

根据在采样井中确定的刻度系数对采样井的邻井的径向位置曲线进行刻度，根据刻度后的结果定量评价地层脆性特征(采样井的邻井所在的地层)。

具体实施时，计算采样井的邻井在不同地层深度的横波速度相对变化量达到所述上限时对应的径向位置曲线，首先要计算采样井的邻井在不同地层深度的横波速度相对变化量达到最优上限值时对应的径向距离。与计算采样井在不同地层深度的横波速度相对变化量达到初始上限时对应的径向距离所使用的方法是一样的，只是J_i的值不同。方法如下：在深度点i处，地层径向位置从距井筒中心线最远处的第1个位置向距井筒中心线最近处的第L个径向位置移动时，假设当经过第J_i个地层径向位置时(1≤J_i≤L)，在此位置上的横波速度相对变化量达到最优横波速度相对变化量，该位置的径向距离XT_i通过如下公式计算：

式(11)中，2L为横波速度变化径向剖面中地层径向位置的数量；

M为横波速度变化径向剖面中井筒径向位置的数量；

XT_i为采样井的邻井在第i个深度点处对应于采样井最优横波速度相对变化量的地层径向距离。

按照这一公式连续深度计算横波速度相对变化量达到最优横波速度相对变化量时对应的径向距离，其数值形成一条曲线，即为欲得到的采样井的邻井的径向位置曲线XT。

具体实施时，根据在采样井中确定的刻度系数，对采样井的邻井的径向位置曲线XT进行刻度，根据刻度后的结果定量评价地层脆性特征，其中，刻度后的结果即为采样井的邻井的地层脆性指数曲线。具体的利用如下公式对采样井的邻井的径向位置曲线XT进行刻度：

YXT_i＝XT_i·C(11)

式(12)中，i＝1，2，3，…，N；

YXT_i为采样井的邻井的径向位置曲线被刻度后在第i个深度点处的值，即形成的新的采样井的邻井的地层的脆性指数曲线在第i个深度点处的值；

XT_i为采样井的邻井的径向位置曲线在第i个深度点处的径向距离；

C为刻度系数；

N为深度点的数量。

下面再以实例来进行说明，以便于理解如何实施本发明。

以某油田某一研究区中的一口关键井X井及其邻井Y井为例，来具体说明本发明的技术方案。

第一步，根据X井的密度测井曲线及由阵列声波测井资料提供的纵、横波速度曲线，计算脆性指数，确定X井的地层的脆性指数曲线。即根据图2中第2道的密度测井曲线(DEN，单位克/立方厘米，用G/C3表示)，图2中第3道的纵波时差曲线(DTC，单位微秒/米，用US/M表示)、横波时差曲线(DTSMM，单位微秒/米，用US/M表示)，计算得到图2中第6道的脆性指数曲线Y(注：纵、横波时差曲线与纵、横波速度曲线呈倒数关系)。另，图2中第1道为深度道，指示地层的连续深度(深度DEPTH，单位m)。第4道为杨氏模量EE(单位为吉帕，GPA)；第5道为泊松比VV。

第二步，设定横波速度相对变化量的初始上限，固定步长，计算横波速度相对变化量的不同上限，利用X井的横波速度径向变化剖面(图2中的第7道，用VSF表示)，连续计算X井在不同地层深度的横波速度相对变化量达到所述不同上限时对应的径向距离，确定X井的多条径向位置曲线。本步骤中横波速度相对变化量的初始上限定为0，固定步长设为0.1％，重复次数设为5，相应的5条径向位置曲线提取结果如图2中第8道中的X1～X5所示。

第三步，根据X井的地层的脆性指数曲线Y(第6道)和X井的多条径向位置曲线X1～X5(第8道)，确定X井的最优径向位置曲线和X井的最优横波速度相对变化量。X井的最优径向位置曲线为径向位置曲线X2，如图2中第6道及第8道所示。与其相应的最优横波速度径向变化量为0.1％。

第四步，对X井的最优径向位置曲线X2进行刻度，将刻度后的结果确定为新的X井的地层的脆性指数曲线，以此来反映地层脆性强弱。本步骤中，脆性指数曲线Y与最优径向位置曲线X2相关性最好的深度段位于1380-1390米，在深度点1389米计算得到刻度系数为105.41，并以此系数来刻度最优径向位置曲线X2，得到新的脆性指数曲线YX，如图2中第9道所示。

第五步，在研究区其它井中，即Y井，以X井的最优横波速度相对变化量为上限，从Y井的横波速度径向变化剖面中提取径向位置曲线，并经刻度后，得到Y井的脆性指数曲线，以此来反映地层脆性强弱。

最后的Y井的综合成果图如图3所示，其中，第1道为深度道，指示地层的连续深度；第2道为密度测井曲线；第3道显示的是纵横波时差曲线；第4道为杨氏模量；第5道为泊松比；第6道为横波速度径向剖面；最优横波速度相对变化量为0.1％，由上述第三步得到，相应的径向位置曲线如图3第7道中的曲线X2所示；刻度系数为105.41由上述第四步得到，径向位置曲线X2经刻度系数刻度后得到Y井的脆性指数曲线，如图3第8道所示。

综上所述，本发明从地层横波速度径向变化信息中提取最优径向位置曲线，并将其刻度为新的脆性指数曲线，有效解决了地层脆性特征不容易直接准确表征的难题，为直观准确定量评价致密储层脆性特征，进而优选试油层位及优化完井方案开辟了一个新途径。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种定量评价地层脆性特征的方法，其特征在于，包括：

根据采样井的密度测井曲线、纵波速度曲线和横波速度曲线，连续计算采样井在不同地层深度的脆性指数，根据所述脆性指数确定采样井的地层的脆性指数曲线；

根据横波速度相对变化量的初始上限及步长增量，计算不同步长增量对应的横波速度相对变化量的上限值；利用采样井的横波速度径向变化剖面，连续计算采样井在不同地层深度的横波速度相对变化量达到所述不同步长增量对应的上限值时对应的径向距离，根据所述径向距离确定采样井的多条径向位置曲线；

根据所述采样井的地层的脆性指数曲线和所述采样井的多条径向位置曲线，确定采样井的最优径向位置曲线；

对所述采样井的最优径向位置曲线进行刻度，根据刻度后的结果定量评价地层脆性特征。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

根据所述采样井的地层的脆性指数曲线和所述采样井的多条径向位置曲线，确定采样井的最优横波速度相对变化量；

以所述采样井的最优横波速度相对变化量为最优上限值，利用采样井的邻井中的横波速度径向变化剖面，连续计算采样井的邻井在不同地层深度的横波速度相对变化量达到所述最优上限值时对应的径向位置曲线；

根据在所述采样井中确定的刻度系数对所述采样井的邻井的径向位置曲线进行刻度，根据刻度后的结果定量评价地层脆性特征。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据采样井的密度测井曲线、纵波速度曲线和横波速度曲线，连续计算采样井在不同地层深度的脆性指数，具体按照如下公式计算：

$Y=\[\frac{100(E-E_{\min })}{E_{\max }-E_{\min }}+\frac{100(\mathrm{\ν}-{\mathrm{\ν}}_{\min })}{{\mathrm{\ν}}_{\min }-{\mathrm{\ν}}_{\max }}\]/2;$

其中，Y为脆性指数；

E为杨氏模量，GPa；

E_min为杨氏模量最小值，常数；

E_max为杨氏模量最大值，常数；

ν为泊松比，小数；

ν_min为泊松比最小值，常数；

ν_max为泊松比最大值，常数；

按如下公式计算所述杨氏模量E：

$E=\frac{\mathrm{\ρ}\·V_S^2(3V_p^2-4V_S^2)}{V_p^2-V_S^2}\·{10}^{-6};$

其中，ρ为体积密度，g/cm³；

V_S为远离井壁的原状地层中的横波速度，m/s；

V_p为纵波速度，m/s；

按如下公式计算所述泊松比ν：

$\mathrm{\ν}=\frac{V_p^2-2V_S^2}{2(V_p^2-V_S^2)}.$

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据横波速度相对变化量的初始上限及步长增量，计算不同步长增量对应的横波速度相对变化量的上限值，具体按照如下公式计算：

vsva_up_k＝vsva_up₁+k·Δvsva；

其中，vsva_up₁为横波速度相对变化量的初始上限；

Δvsva为横波速度相对变化量的固定步长；

k为整数，k＝1，2，3，…，m；

vsva_up_k为以vsva_up₁为初始上限、k·Δvsva为步长增量的第k个横波速度相对变化量的上限值。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用采样井的横波速度径向变化剖面，连续计算采样井在不同地层深度的横波速度相对变化量达到所述不同步长增量对应的上限值时对应的径向距离，具体按照如下公式计算：

${\mathrm{XK}}_i=\frac{\frac{2L+M-1}{2}+1-J_i}{\frac{2L+M-1}{2}};$

其中，2L为地层径向位置的数量；

M为井筒径向位置的数量；

XK_i为横波速度相对变化量达到不同步长增量对应的上限值时的径向位置曲线XK在第i个深度点处的径向距离；

J_i为第i个深度点处横波速度相对变化量达到不同步长增量对应的上限值时所对应的地层径向位置，1≤J_i≤L。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述采样井的地层的脆性指数曲线和所述采样井的多条径向位置曲线，确定采样井的最优径向位置曲线，包括：

分别计算所述采样井的地层的脆性指数曲线与所述采样井的多条径向位置曲线的相关系数，将计算所得的最大相关系数所对应的采样井的径向位置曲线确定为采样井的最优径向位置曲线。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述按照如下公式计算脆性指数曲线与径向位置曲线的相关系数：

$r_k=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}({\mathrm{XK}}_i-\stackrel{\‾}{XK})(y_i-\stackrel{\‾}{Y})}{\sqrt{\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{({\mathrm{XK}}_i-\stackrel{\‾}{XK})}^2}\sqrt{\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{(y_i-\stackrel{\‾}{Y})}^2}};$

其中，r_k为采样井的第k条径向位置曲线XK与采样井的地层脆性指数曲线Y的相关系数；

k为整数，k＝1，2，3，…，m；

为采样井的第k条径向位置曲线在N个深度点处的径向距离的平均值；

XK_i为采样井的第k条径向位置曲线在第i个深度点处的径向距离；

为采样井的地层的脆性指数曲线在N个深度点处的脆性指数的平均值；

y_i为采样井的地层的脆性指数曲线在第i个深度点处的脆性指数；

N为深度点的数量。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述采样井的最优径向位置曲线进行刻度，具体按照如下公式进行：

YX_i＝X_i·C；

其中，YX_i为最优径向位置曲线被刻度后在第i个深度点的值；

X_i为采样井的最优径向位置曲线在第i个深度点处的径向距离；

C为刻度系数。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述按照如下方式计算刻度系数C：

设以窗长M、步长Q为参数，将采样井的地层的脆性指数曲线与最优径向位置曲线分别分为P段，按照如下公式计算每一段采样井的地层的脆性指数曲线与最优径向位置曲线的相关系数：

$r_j=\frac{\underset{i=1+(j-1)\·Q}{\overset{M+(j-1)\·Q}{\Σ}}(x_i-\stackrel{\‾}{X_j})(y_i-\stackrel{\‾}{Y_j})}{\sqrt{\underset{i=1+(j-1)\·Q}{\overset{M+(j-1)\·Q}{\Σ}}{(x_i-\stackrel{\‾}{X_j})}^2}\sqrt{\underset{i=1+(j-1)\·Q}{\overset{M+(j-1)\·Q}{\Σ}}{(y_i-\stackrel{\‾}{Y_j})}^2}};$

其中，j＝1，2，3，…，P；

x_i为采样井的最优径向位置曲线在第i个深度点处的径向距离；

为采样井的最优径向位置曲线在第j段内的全部深度点处的径向距离的平均值；

y_i为采样井的地层的脆性指数曲线第i个深度点处的脆性指数；

为采样井的地层的脆性指数曲线在第j段内的全部深度点处的脆性指数的平均值；

r_j为第j段采样井的地层的脆性指数曲线与采样井的最优径向位置曲线的相关系数；

在r_j取得最大的深度段中，选择采样井的地层的脆性指数最大值所在深度点n处，利用如下公式计算刻度系数：

$C=\frac{Y_n}{X_n};$

其中，C为刻度系数；

Y_n为采样井的地层的脆性指数曲线Y在深度点n处的脆性指数；

X_n为采样井的最优径向位置曲线在深度点n处的径向距离。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述采样井的最优径向位置曲线进行刻度，具体按照如下方式进行：

以100％为刻度系数，将采样井的最优径向位置曲线在每个深度点处的径向距离乘以100％。

11.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据在所述采样井中确定的刻度系数对所述采样井的邻井的径向位置曲线进行刻度，具体按照如下公式计算：

YXT_i＝XT_i·C；

其中，YXT_i为采样井的邻井的径向位置曲线被刻度后在第i个深度点处的值；

XT_i为采样井的邻井的径向位置曲线在第i个深度点处的径向距离；

C为刻度系数；

N为深度点的数量。