CN105527652A - 一种岩石脆性的测井方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩石脆性的测井方法和装置，其中，该方法包括：使用脆性指数模型来表征岩石的静态脆性指数和动态脆性指数；使用具有岩石结构特征的校正模型将动态脆性指数进行动静态脆性指数转换处理，生成岩石在同一应力条件下的静态脆性指数；使用建立的岩石脆性应力校正模型对同一应力条件下的静态脆性指数进行校正，生成岩石在不同测井深度对应的岩石应力条件下的静态脆性指数。本发明解决了现有技术没有考虑岩石结构和应力环境变化对岩石脆性的影响因素，提高了测井岩石脆性指数计算的精度。

Description

一种岩石脆性的测井方法和装置

技术领域

本发明涉及石油勘探领域，具体而言，涉及一种岩石脆性的测井方法和装置。

背景技术

北美的页岩油(气)革命，改变了世界油气的供应格局。我国致密油气资源丰富，是我国油气勘探的全新的、重要领域。致密油气的有效开发需要大型水力压裂(体积压裂)提高产能。致密油气需要进行大型(体积)压裂才能获得有效的产能，测井连续的脆性评价资料是致密油气储层压裂选层及压裂参数设计的重要依据。岩石(材料)的脆性是一种定性的概念，还没有一种物理量能够有效、准确地表征。现有技术通常采用岩石的静态参数表征岩石的脆性，目前，现有的测井脆性评价广泛应用的方法是动态岩石机械参数法和矿物成分法。这种评价方法在北美海相致密油气的勘探、开发中广泛应用。

这里需要说明的是，我国致密油气资源大部分分布在陆相地层，地层横向各向异性强(岩性、物性变化大)、埋深变化大，采用上述方法表征岩石脆性对陆相致密油气地层的适用性不强。

原因在于，现有表征岩石脆性指数的方案存在以下两种缺陷：

1、矿物法没有考虑岩石的结构和应力环境对岩石脆性的影响。

2、动态参数法直接用岩石的动态参数表征岩石的脆性。看似避开了动、静态岩石机械参数转换的技术难题，但两种参数存在本质的区别，动态参数表征脆性显然存在明显的技术问题。另外，尽管动态参数在一定程度上能够反映岩石的结构和应力环境的变化，但这种变化与静态参数的变化趋势是不同的(如图1和图2所示)。动态参数法表征岩石脆性的技术缺陷是显而易见的。

另外，一般情况下，岩石的杨氏模量越大、泊松比越小，岩石的脆性越好，这也是岩石脆性评价的物理基础。岩石的静态机械参数，需要进行三轴抗压实验获得，这项实验是一种破坏性实验，样品实验量通常有限。这种方法也无法实现全井段的连续测量和脆性的连续表征。

针对现有技术没有充分考虑到岩石动、静参数转换、岩石结构的变化和应力环境对岩石脆性的影响，生成岩石脆性指数不准确的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种岩石脆性的测井方法和装置，以解决针对现有技术没有充分考虑到岩石结构和应力环境的变化对岩石脆性的影响，生成岩石脆性指数不准确的问题。

为了实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种岩石脆性的测井方法。该方法包括：使用脆性指数模型来表征岩石的静态脆性指数和动态脆性指数；使用具有岩石结构特征的校正模型将动态脆性指数进行动静态脆性指数转换处理，生成岩石在同一应力条件下的静态脆性指数；使用建立的岩石脆性应力校正模型对同一应力条件下的静态脆性指数进行校正，生成岩石在不同测井深度对应的岩石应力条件下的静态脆性指数。

为了实现上述目的，根据本发明实施例的另一方面，提供了一种岩石脆性的测井装置。该装置包括：表征模块，用于使用脆性指数模型来表征岩石的静态脆性指数和动态脆性指数；转换模块，用于使用具有岩石结构特征的校正模型将动态脆性指数进行动静态脆性指数转换处理，生成岩石在同一应力条件下的静态脆性指数，校正模块，用于使用建立的岩石脆性应力校正模型对同一应力条件下的静态脆性指数进行校正，生成岩石在不同测井深度对应的岩石应力条件下的静态脆性指数。

根据发明实施例，通过使用脆性指数模型来表征岩石的静态脆性指数和动态脆性指数；使用具有岩石结构特征的校正模型将动态脆性指数进行动静态脆性指数转换处理，生成岩石在同一应力条件下的静态脆性指数；使用建立的岩石脆性应力校正模型对同一应力条件下的静态脆性指数进行校正，生成岩石在不同测井深度对应的岩石应力条件下的静态脆性指数，解决了现有技术没有考虑岩石结构和应力环境变化对岩石脆性的影响因素，提高了测井岩石脆性指数计算的精度。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据现有技术的两块样品的动态杨氏模量、泊松比与围压的关系图；

图2是根据现有技术的两块相同的样品静态杨氏模量、泊松比与围压的关系图；

图3是根据本发明实施例一的岩石脆性的评测方法的流程图；

图4是根据本发明实施例一的说明区块“脆性好”的岩心岩石力学特征示意图；

图5是根据本发明实施例一的说明区块“脆性一般”的岩心岩石力学特征示意图；

图6是根据本发明实施例一的说明区块“脆性差”的岩心岩石力学特征示意图；

图7是根据本发明实施例一的说明区块四块不同粘土含量的样品静态脆性指数与围压关系示意图；

图8是根据本发明实施例一的说明区块脆性垂直应力(埋深)校正指数拟合图；

图9是根据本发明实施例一的说明区块测井静态脆性指数处理成果事宜图；以及

图10是根据本发明实施例二的岩石脆性的评测装置的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

本发明实施例提供了一种岩石脆性的测井方法，如图3所示，该方法包括步骤如下：

步骤S101，使用脆性指数模型来获取岩石的静态脆性指数和动态脆性指数。

具体的，上述静态脆性指数来源于实验分析，动态脆性指数来源于测井数据，本实施实例首先确定岩石脆性指数的基本表征方法，即上述岩石的静态脆性指数和岩石的动态脆性指数。

步骤S103，使用具有岩石结构特征的校正模型将动态脆性指数进行动静态脆性指数转换处理，生成岩石在同一应力条件下的静态脆性指数。

具体的，其中同一应力条件可以是任意固定有效应力，本发明推荐该应力为静态脆性实验时的有效应力，本实施实例以配套的试验资料为基础，建立岩石的动、静态脆性指数的转换模型。

步骤S105，使用建立的岩石脆性应力校正模型对同一应力条件下的静态脆性指数进行校正，生成岩石在不同测井深度对应的岩石应力条件下的静态脆性指数。

具体的，本实施实例以试验资料为基础，建立脆性指数的应力环境的校正方法。本实施例可以利用岩石结构、应力环境校正的方法进行测井计算，生成用于表征岩石脆性的脆性指数。

分析可知，上述方案建立了适用性的脆性指数模型来表征岩石的静态脆性指数和动态脆性指数；以实验数据为基础，建立了具有岩石结构校正的动、静态转换模型将动态脆性指数转换为同一应力条件下的静态脆性指数；在此基础上，应用建立的岩石脆性应力校正模型对同一应力条件下的静态脆性指数进行校正，生成岩石在不同测井深度对应的岩石应力条件下的静态脆性指数。

本实施实例上述各个步骤，采用具有岩石结构特征的校正模型对岩石的动态脆性指数进行动静态脆性指数转换来生成岩石在同一应力条件下的静态脆性指数，再使用建立的岩石脆性应力校正模型对上述同一应力条件下的静态脆性指数进行校正，生成压实在不同测井深度对应的岩石应力条件下的静态脆性指数，解决了现有技术没有充分考虑到岩石结构和应力环境变化对岩石脆性的影响，提高了测井岩石脆性指数计算的精度。

可选的，步骤S101中使用脆性指数模型来表征岩石的静态脆性指数和动态脆性指数的步骤还可以包括：

步骤S201，通过如下公式计算得到岩石的静态脆性指数BI：

式中，BI为岩石的静态脆性指数，10^4MPa，Es为岩石的静态杨氏模量，10^4MPa，σs为岩石的静态泊松比，无量纲，其中上述静态脆性指数的获得需要记录其实验的有效应力值。

具体的，上述方法有效地反映岩石的杨氏模量越大、泊松比越小岩石的脆性越好的技术思路，考虑动、静态转换的因素，及表征方法合理、简便，采用上述公式表征岩石的脆性。

通过如下公式计算得到动态脆性指数BID：

式中，E_dye为动态杨氏模量，σ_dye为动态泊松比。

具体的，现有技术还没有一种还能够准确的表征岩石脆性的物理量，但是一般而言，岩石的杨氏模量越大、泊松比越小岩石的脆性越好，这是用岩石机械参数评价岩石脆性的基础。建立的脆性表征方法不仅要考虑表征的准确性和可靠性，还要考虑动、静态转换的因素。因此，选用了上述具有结构、应力环境校正的岩石的脆性指数的表征方法。

可选的，步骤S103中使用具有岩石结构特征的校正模型将动态脆性指数进行动静态脆性指数转换处理，生成岩石在同一应力条件下的静态脆性指数的步骤还可以包括：

步骤S301，通过如下公式对动态脆性指数进行动静态脆性指数转换处理，生成岩石在同一应力条件下的静态脆性指数：

BI_so＝A×BId×e^αPor+βVcl，在上述公式中，BIso为同一应力条件下的静态脆性指数，GPa；BID为应力条件下的动态脆性指数，GPa；A为动静态转换系数，无量纲；Por为孔隙度，小数，无量纲；Vcl为粘土含量，小数，无量纲；α、β分别为动、静态转换的系数，无量纲，同一应力条件为岩石的静态脆性指数在实验时的有效应力值。

具体的，上述模型脆性指数转换模型是以动、静态参数及孔隙度、粘土含量配套实验资料为基础，建立动、静态脆性指数的转换模型，是具有孔隙度、粘土含量约束的动、静态脆性指数转换模型，可以实现测井动态参数转化为静态参数的方法，由于上述公式中含有孔隙度和粘土的含量的参数，可知上述模型充分考虑了岩石的结构参数对动、静态参数转换的影响，物理意义明确，上述模型简单且合理。

可选的，步骤S105，使用建立的岩石脆性应力校正模型同一应力条件下的静态脆性指数进行校正之前，本实施例提供的方法还可以包括：

通过如下公式创建不同测井深度对应的岩石应力条件下校正模型：

BIsc＝BI_soe^{γ(Po-(lcp-cp)h)}，上述公式中，BIsc为深度校正后的、具有岩石结构的静态脆性指数，10⁴MPa，BIso为试验应力条件下的静态脆性指数，10⁴MPa，γ为脆性指数的深度校正指数，无量纲，Po为应力条件下采用的有效应力即静态脆性实验时采用的有效应力，Lcp为计算点上覆岩石的压力梯度，MPa/100m；Cp为地层的压力系数MPa/100m；h为测量点的垂深，m。

其中，通过如下公式计算得到脆性指数的深度校正指数γ：

γ＝c×e^d×Vcl，其中，在上述公式中，γ为脆性指数的深度校正指数，Vcl为粘土含量，c、d为转换系数。

具体的，本实施例可以应用不同岩性、不同围压环境即应力环境下的三轴抗压试验获得的静态脆性指数，即针对上述BIso建立特定岩性埋深条件下静态脆性指数的校正公式。

可选的，步骤S105使用建立的岩石脆性应力校正模型对同一应力条件下的静态脆性指数进行校正的步骤包括：

步骤A，通过如下公式对测井获取到的参数进行计算，生成岩石的动态泊松比σ_dye和动态杨氏模量E_dye：

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{dye}}=\frac{{\mathrm{dts}}^2-2{\mathrm{dtc}}^2}{2({\mathrm{dts}}^2-{\mathrm{dtc}}^2)},E_{\mathrm{dye}}=\frac{2\mathrm{\ρ}(1+\mathrm{\σ})}{{\mathrm{dts}}^2},$ 在上述公式中，dts为测井获得的横波时差，μs/ft；dtc为测井获得的纵波时差，μs/ft；ρ为密度测井获得的体积密度，g/cm3；E_dye为计算的动态杨氏模量，10⁴MPa。

步骤B，通过如下公式使用岩石的动态泊松比σ_dye和动态杨氏模量E_dye进行测井计算，生成用于表征岩石脆性的脆性指数；

$\mathrm{BIsc}=A\×\frac{E_{\mathrm{dye}}}{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{dye}}}\×e^{\mathrm{\αpor}+\mathrm{\βvcl}}{e}^{\mathrm{\γ}(p_o-(\mathrm{lcp}-\mathrm{cp})h)},$ 在上述公式中，BIsc为不同岩性、不用应力条件下岩石脆性的静态脆性指数，10⁴MPa；A为动静态转换系数，无量纲；α、β为动、静态转换的系数，无量纲；γ为深度校正指数，无量纲；Po为同一应力条件下采用的有效应力即静态脆性指数实验时的有效应力，Lcp为计算点上覆岩石的压力梯度，MPa/100m；Cp为地层流体的压力系数，MPa/100m；h为测量点的垂深，m，Por为孔隙度，小数，无量纲；Vcl为粘土含量，小数，无量纲。

可选的，本实施例可以以上述方案为基础，建立以测井资料为基础的脆性指数综合表征方法，首先，用测井资料计算出岩石的动态泊松比和动态杨氏模量，然后，岩心刻度测井，计算孔隙度、粘土含量和上覆地层岩石的压力梯度，最后，用上述计算参数额试验获得的模型参数联系计算每个测量深度的具有结构、应力环境校正的静态脆性指数。

本申请结合具体场景进行描述：

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现以一个致密油区块为例对本发明的技术流程进行详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

说明区块为准噶尔盆地二叠系某个致密油区块。致密油储层为咸化湖泊环境的细粒沉积，主要岩性为碎屑岩和碳酸盐岩过渡性岩类。储层的孔隙度主要分布在6～16％之间，覆压渗透率普遍低于0.1mD，为典型的致密油储层。储层的埋深中等偏深，深度范围在2500～5000m；全岩矿物分析资料表明储层粘土含量分布在0～35％之间，平均值为12％。全区块多井试油均需压裂提产，勘探初期应用不考虑围压校正的脆性指数计算方法，使得压裂规模与产量的一致性较差，无法满足生产上致密油脆性表征的技术要求。按照本发明提供的方法技术较好地解决了脆性指数计算的技术难题。

具体实施方式和实施流程为：

1、应用系统的三轴抗压实验资料，选择适应的脆性指数表征方法。

全区选取60块样品进行了三轴抗压实验，依据应力—应变曲线的特征和岩心的破碎状态进行脆性分类。岩石的脆性分为三类，好、一般、差。

如图4a和4b所示，脆性好的岩心岩石力学特征：在应力—应变1曲线上表现为较好弹性，呈直线型，曲线斜率较陡，在达到最大抗压强度之前岩石破碎，岩石破碎时应变1较小，在应变2—应变1曲线上表现为在破裂点之前曲线斜率变化小，在破裂点曲线产生突变，岩石破裂形态为破碎。

如图5a和5b所示，脆性一般的岩心岩石力学特征：在应力—应变1曲线上表现为中等弹性，呈S型，在抗压强度50％时曲线表现一定弹性，呈直线，在达到最大抗压强度之前岩石有塑性变形发生，在应变2—应变1曲线上表现为在破裂点曲线有突变但较缓，岩石破裂形态为剪切破坏及较小的破碎。

如图6a和6b所示，脆性差的岩心岩石力学特征：在应力—应变1曲线上表现为较差弹性(或称表现为塑性)，呈下凹型，在达到最大抗压强度之前岩石一直发生塑性变形，在应变2—应变1曲线上表现为在破裂点之前曲线斜率持续增加，在破裂点曲线变化平缓无突变，岩石破裂形态为剪切破坏。

考虑表征的准确性和可靠性以及动、静态转换的因素，岩石的脆性指数选用以下方法：

$\mathrm{BI}=\frac{E_s}{{\mathrm{\σ}}_s}$

在公式中：BI为岩石的静态脆性指数，10⁴MPa；

Es为岩石的静态杨氏模量,，10⁴MPa；

σs为岩石的静态泊松比,无量纲。

2、动、静态脆性指数转换模型的建立

为了建立动、静态脆性指数的转换模型，全区选择了20块有代表性的岩心进行了配套的动、静态参数及孔隙度、粘土含量配套测量。三轴抗压实验模拟地层平均深度的上覆层有效应力为35MPa。全部20快样品测量结果见用于表示动、静态转换配套测量数据的表1：

表1：

其中，47、126号样品三轴抗压实验过程中样品掉块，未用于建模计算，参入建模计算的18组数据，建立的动、静态脆性指数的转换模型为：

BI₃₅＝0.59×BId×e^{1.36Por-1.09Vcl}，式中，BI35为35MPa围压情况下岩石的静态脆性指数，10⁴MPa；BId为由密度、纵横波时差获得岩石的动态脆性指数，10⁴MPa；Por为孔隙度，小数，无量纲；Vcl为粘土含量，小数，无量纲。在上式中，其中E_dye为动态杨氏模量；σ_dye为动态泊松比。

相关系数为0.81，建立的动、静态转换模型相关性较好。

3、脆性指数应力环境校正方法的建立

为了建立脆性指数应力环境校正方法，全区选择了4组有代表性的岩心进行了不同围压条件下的静态参数及粘土含量配套测量实验。每组实验样品是在同一深度点并行钻取3个平行样(同一深度点最多只能钻取3个平行样)，脆性指数测量结果包括了不同围压下脆性指数的变化结构，数据表如表2所示：

表2：

实验结果表明，如图7所示，岩石样品随着实验围压的增大，脆性指数逐渐减低。粘土含量越高，变化率越高，粘土含量不同，γ值不同。其相关系可用下式描述：

BIp＝B₃₅e^γ(35-P)，在公式中，BIp为不同围压条件下的静态脆性指数，10⁴MPa；B35为围压35MP实验获得的静态脆性指数，10⁴MPa；γ为为脆性指数的围压校正指数，无量纲；P为实验采用的围压。四块不同粘土含量的岩心拟合的γ值如下表3所示：

表3：

样号	337	411	430	455
					γp	0.044	0.021	0.029	0.021
粘土含量	14.1	2.3	8.3	6.4

通过系统的研究发现，脆性指数的压力校正指数与粘土含量具有很好的相关性，结合图8所示，其拟合关系为：

γ＝0.016×e^0.067×Vcl

在公式中：γ为脆性指数的深度校正指数，无量纲；Vcl为粘土含量，小数，无量纲，该关系式的相关系数达到了0.94。

由上式得到任意垂深的脆性指数计算公式：

BIsc＝BI₃₅e^{γ(35-(lcp-cp)h)}，在上述公式中：BIsc为经过深度校正的静态脆性指数，10⁴MPa；BI35为35MPa围压情况下的脆性指数，10⁴MPa；γ为脆性指数的有效应力校正指数，无量纲；lcp为计算点上覆岩性造成的压力梯度，MPa/100m；cp为地层的压力系数，MPa/100m；h为测量点的垂深，m。关系式中(lcp-cp)h为不同测井深度的有效应力，其相当于实验中的围压。

4、脆性指数的测井计算

首先，用测井资料计算岩石的动态泊松比和动态杨氏模量：

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{dye}}=\frac{{\mathrm{dts}}^2-2{\mathrm{dtc}}^2}{2({\mathrm{dts}}^2-{\mathrm{dtc}}^2)},E_{\mathrm{dye}}=\frac{2\mathrm{\ρ}(1+\mathrm{\σ})}{{\mathrm{dts}}^2},$ 在上述公式中：dts为测井获得的横波时差，μs/ft；dtc为测井获得的纵波时差,μs/ft；ρ为密度测井获得的体积密度,g/cm3；σ_dye为计算的动态泊松比，无量纲；E_dye为计算的动态杨氏模量，10⁴MPa。

然后，岩心刻度测井，计算孔隙度por、粘土含量vcl和上覆地层岩石的压力梯度lcp、并获取地层压力系数cp。

最后，用以下公式连续计算每个测量深度的具有结构、应力环境校正的静态脆性指数：

$\mathrm{BIsc}=0.59\×\frac{E_{\mathrm{dye}}}{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{dye}}}\×e^{1.36\×\mathrm{por}-1.09\×\mathrm{Vcl}}{e}^{\mathrm{\γ}(35-(\mathrm{lcp}-\mathrm{cp})h)}$

在公式中：BIsc为经过深度校正的静态脆性指数，10⁴MPa；lcp为计算点上覆岩性造成的压力梯度，MPa/100m；cp为地层的压力系数；σdye为动态泊松比，无量纲；Edye为动态杨氏模量，10⁴MPa；h为测量点的垂深，m。

如图9所示，图9为一口井应用该技术计算的脆性指图，图中第一道为井径(CALI)与自然伽马曲线(GR)，第二道为深度，第三道为电阻率曲线，第四道为密度(DEN)、纵波时差曲线(AC)与横波时差曲线(DTSM)，第5道为计算的粘土含量，第6道为脆性指数评价成果道，第7道为孔隙度道。从图9上看，利用该方法计算的静态脆性指数与实际试验点的静态脆性指数具有很好的一致性。

综上，本发明以配套的动、静态岩石机械参数及孔隙度、粘土含量实验资料为基础，提出了全新的岩石脆性指数的表征方法，形成了具有孔隙度、粘土含量约束的动、静态脆性指数转换模型和埋深校正方法，建立了具有岩石结构和应力环境校正的测井脆性指数表征方法，弥补了现有技术的不足，提高了测井资料脆性指数表征的准确性和可靠性，地质效果明显。

实施例二

本发明实施例还提供了一种岩石脆性的评测装置。如图10所示，该装置可以包括：

表征模块201，用于使用脆性指数模型来获取岩石的静态脆性指数和动态脆性指数。

具体的，上述静态脆性指数来源于实验分析，动态脆性指数来源于测井数据，本实施例首先确定岩石脆性指数的基本表征方法，即上述岩石的静态脆性指数和岩石的动态脆性指数。

转换模块203，用于使用具有岩石结构特征的校正模型将动态脆性指数进行动静态脆性指数转换处理，生成岩石在同一应力条件下的静态脆性指数。

具体的，其中同一应力条件可以是任意固定有效应力，本发明推荐该应力为静态脆性实验时的有效应力，本实施例可以以配套的试验资料为基础，建立岩石的动、静态脆性指数的转换模型。

校正模块205，用于使用建立的岩石脆性应力校正模型对同一应力条件下的静态脆性指数进行校正，生成岩石在不同测井深度对应的岩石应力条件下的静态脆性指数。

具体的，本实施例可以以试验资料为基础，建立脆性指数的应力环境的校正方法。本实施例可以利用岩石结构、应力环境校正的方法进行测井计算，生成用于表征岩石脆性的脆性指数。

本实施例采用具有岩石结构特征的校正模型对岩石的动态脆性指数进行动静态脆性指数转换来生成岩石在同一应力条件下的静态脆性指数，再使用建立的岩石脆性应力校正模型对上述同一应力条件下的静态脆性指数进行校正，生成压实在不同测井深度对应的岩石应力条件下的静态脆性指数，解决了现有技术没有充分考虑到岩石结构和应力环境变化对岩石脆性的影响，提高了测井岩石脆性指数计算的精度。

可选的，上述表征模块201还可以包括：

第一计算模块2011，用于通过如下公式计算得到岩石的静态脆性指数BI：

在上述公式中，BI为岩石的静态脆性指数，10⁴MPa，Es为岩石的静态杨氏模量，10⁴MPa，σs为岩石的静态泊松比，无量纲，其中上述静态脆性指数的获得需要记录其实验的有效应力值。

具体的，上述方法有效地反映岩石的杨氏模量越大、泊松比越小岩石的脆性越好的技术思路，考虑动、静态转换的因素，及表征方法合理、简便，采用上述公式表征岩石的脆性。

第二计算模块2022，用于通过如下公式计算得到动态脆性指数BID：

式中，E_dye为动态杨氏模量，σ_dye为动态泊松比。

具体的，现有技术还没有一种还能够准确的表征岩石脆性的物理量，但是一般而言，岩石的杨氏模量越大、泊松比越小岩石的脆性越好，这是用岩石机械参数评价岩石脆性的基础。建立的脆性表征方法不仅要考虑表征的准确性和可靠性，还要考虑动、静态转换的因素。因此，选用了上述具有结构、应力环境校正的岩石的脆性指数的表征方法。

可选的，上述转换模块203还可以包括：

第三计算模块2031，用于通过如下公式对动态脆性指数进行动静态脆性指数转换处理，生成岩石在同一应力条件下的静态脆性指数：

BI_so＝A×BId×e^αPor+βVcl，在上述公式中，BIso为应力条件下的静态脆性指数，10⁴MPa；BID为应力条件下的动态脆性指数，10⁴MPa；A为动静态转换系数，无量纲；Por为孔隙度，小数，无量纲；Vcl为粘土含量，小数，无量纲；α、β分别为动、静态转换的系数，无量纲，同一应力条件为岩石的静态脆性指数在实验时的有效应力值。

具体的，上述模型脆性指数转换模型是以动、静态参数及孔隙度、粘土含量配套实验资料为基础，建立动、静态脆性指数的转换模型，是具有孔隙度、粘土含量约束的动、静态脆性指数转换模型，可以实现测井动态参数转化为静态参数的方法，由于上述公式中含有孔隙度和粘土的含量的参数，可知上述模型充分考虑了岩石的结构参数对动、静态参数转换的影响，物理意义明确，上述模型简单且合理。

可选的，本实施例提供的装置还可以包括：

第四计算模块2051，用于通过如下公式创建不同测井深度对应的岩石应力条件下校正模型：

BIsc＝BI_soe^{γ(Po-(lcp-cp)h)}，上述公式中，BIsc为深度校正后的、具有岩石结构的静态脆性指数，10⁴MPa，BIso为试验应力条件下的静态脆性指数，10⁴MPa，γ为脆性指数的深度校正指数，无量纲，Po为计算模块2031对应的同一应力条件下采用的有效应力(即静态脆性实验时采用的试验围压)，Lcp为计算点上覆岩石的压力梯度，MPa/100m；Cp为地层的压力系数MPa/100m；h为测量点的垂深，m。

第五计算模块2053，用于通过如下公式计算得到脆性指数的深度校正指数γ：

γ＝c×e^d×Vcl，式中，γ为脆性指数的深度校正指数，Vcl为粘土含量，c、d为转换系数。

具体的，本实施例可以应用不同岩性、不同围压环境即应力环境下的三轴抗压试验获得的静态脆性指数，即针对上述BIso建立特定岩性埋深条件下静态脆性指数的校正公式。

可选的，上述校正模块207还可以包括：

第六计算模块2071，用于通过如下公式对测井获取到的参数进行计算，生成岩石的动态泊松比σ_dye和动态杨氏模量E_dye：

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{dye}}=\frac{{\mathrm{dts}}^2-2{\mathrm{dtc}}^2}{2({\mathrm{dts}}^2-{\mathrm{dtc}}^2)},E_{\mathrm{dye}}=\frac{2\mathrm{\ρ}(1+\mathrm{\σ})}{{\mathrm{dts}}^2},$ 在上述公式中，dts为测井获得的横波时差，μs/ft；dtc为测井获得的纵波时差，μs/ft；ρ为密度测井获得的体积密度，g/cm3；E_dye为计算的动态杨氏模量，10⁴MPa。

第七计算模块2073，用于通过如下公式使用岩石的动态泊松比σ_dye和动态杨氏模量E_dye进行测井计算，生成用于表征岩石脆性的脆性指数；

$\mathrm{BIsc}=A\×\frac{E_{\mathrm{dye}}}{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{dye}}}\×e^{\mathrm{\αpor}+\mathrm{\βvcl}}{e}^{\mathrm{\γ}(p_o-(\mathrm{lcp}-\mathrm{cp})h)},$ 在上述公式中，BIsc为不同岩性、不用应力条件下岩石脆性的静态脆性指数，10⁴MPa；A为动静态转换系数，无量纲；α、β为动、静态转换的系数，无量纲；γ为深度校正指数，无量纲；Po为同一应力条件下采用的有效应力即静态脆性指数实验时的有效应力，Lcp为计算点上覆岩石的压力梯度，MPa/100m；Cp为地层流体的压力系数，MPa/100m；h为测量点的垂深，m，Por为孔隙度，小数，无量纲；Vcl为粘土含量，小数，无量纲。

可选的，本实施例可以以上述方案为基础，建立以测井资料为基础的脆性指数综合表征方法，首先，用测井资料计算出岩石的动态泊松比和动态杨氏模量，然后，岩心刻度测井，计算孔隙度、粘土含量和上覆地层岩石的压力梯度，最后，用上述计算参数额试验获得的模型参数联系计算每个测量深度的具有结构、应力环境校正的静态脆性指数。

本申请结合具体场景进行描述：

本实施例中的说明区块为准噶尔盆地二叠系某个致密油区块。致密油储层为咸化湖泊环境的细粒沉积，主要岩性为碎屑岩和碳酸盐岩过渡性岩类。储层的孔隙度主要分布在6～16％之间，覆压渗透率普遍低于0.1mD，为典型的致密油储层。储层的埋深中等偏深，深度范围在2500～5000m；全岩矿物分析资料表明储层粘土含量分布在0～35％之间，平均值为12％。全区块多井试油均需压裂提产，勘探初期应用不考虑围压校正的脆性指数计算方法，使得压裂规模与产量的一致性较差，无法满足生产上致密油脆性表征的技术要求。按照本发明提供的方法技术较好地解决了脆性指数计算的技术难题。

具体实施方式和实施流程为：

1、应用系统的三轴抗压实验资料，选择适应的脆性指数表征方法。

全区选取60块样品进行了三轴抗压实验，依据应力—应变曲线的特征和岩心的破碎状态进行脆性分类。岩石的脆性分为三类，好、一般、差。

如图4a和4b所示，脆性好的岩心岩石力学特征：在应力—应变1曲线上表现为较好弹性，呈直线型，曲线斜率较陡，在达到最大抗压强度之前岩石破碎，岩石破碎时应变1较小，在应变2—应变1曲线上表现为在破裂点之前曲线斜率变化小，在破裂点曲线产生突变，岩石破裂形态为破碎。

如图5a和5b所示，脆性一般的岩心岩石力学特征：在应力—应变1曲线上表现为中等弹性，呈S型，在抗压强度50％时曲线表现一定弹性，呈直线，在达到最大抗压强度之前岩石有塑性变形发生，在应变2—应变1曲线上表现为在破裂点曲线有突变但较缓，岩石破裂形态为剪切破坏及较小的破碎。

如图6a和6b所示，脆性差的岩心岩石力学特征：在应力—应变1曲线上表现为较差弹性(或称表现为塑性)，呈下凹型，在达到最大抗压强度之前岩石一直发生塑性变形，在应变2—应变1曲线上表现为在破裂点之前曲线斜率持续增加，在破裂点曲线变化平缓无突变，岩石破裂形态为剪切破坏。

考虑表征的准确性和可靠性以及动、静态转换的因素，岩石的脆性指数选用以下方法：

$\mathrm{BI}=\frac{E_s}{{\mathrm{\σ}}_s}$

在公式中：BI为岩石的静态脆性指数，10⁴MPa；

Es为岩石的静态杨氏模量，10⁴MPa；

σs为岩石的静态泊松比,无量纲。

2、动、静态脆性指数转换模型的建立

为了建立动、静态脆性指数的转换模型，全区选择了20块有代表性的岩心进行了配套的动、静态参数及孔隙度、粘土含量配套测量。三轴抗压实验模拟地层平均深度的上覆层有效应力为35MPa。全部20快样品测量结果见用于表示动、静态转换配套测量数据的表4：

表4：

其中，47、126号样品三轴抗压实验过程中样品掉块，未用于建模计算，参入建模计算的18组数据，建立的动、静态脆性指数的转换模型为：

BI₃₅＝0.59×BId×e^{1.36Por-1.09Vcl}

式中：BI35为35MPa围压情况下岩石的静态脆性指数，10⁴MPa；BId为由密度、纵横波时差获得岩石的动态脆性指数，10⁴MPa；Por为孔隙度，小数，无量纲；Vcl为粘土含量，小数，无量纲。在上式中，其中E_dye为动态杨氏模量；σ_dye为动态泊松比。

相关系数为0.81，建立的动、静态转换模型相关性较好。

3、脆性指数应力环境校正方法的建立

为了建立脆性指数应力环境校正方法，全区选择了4组有代表性的岩心进行了不同围压条件下的静态参数及粘土含量配套测量实验。每组实验样品是在同一深度点并行钻取3个平行样(同一深度点最多只能钻取3个平行样)，脆性指数测量结果脆性指数测量结果包括了不同围压下脆性指数的变化结构，数据表如表5所示：

表5：

实验结果表明，如图7所示，岩石样品随着实验围压的增大，脆性指数逐渐减低。粘土含量越高，变化率越高，粘土含量不同，γ值不同。其相关系可用下式描述：

BIp＝B₃₅e^γ(35-P)，

在公式中：BIp为不同围压条件下的静态脆性指数，10⁴MPa；B35为围压35MP实验获得的静态脆性指数，10⁴MPa；γ为为脆性指数的围压校正指数，无量纲；P为实验采用的围压。四块不同粘土含量的岩心拟合的γ如下表6来表示四块不同粘土含量的岩石样品的拟合γ值：

表6：

样号	337	411	430	455
					γp	0.044	0.021	0.029	0.021
粘土含量	14.1	2.3	8.3	6.4

通过系统的研究发现，脆性指数的压力校正指数与粘土含量具有很好的相关性，结合图8所示，其拟合关系为：

γ＝0.016×e^0.067×Vcl，R＝0.94

在公式中：γ为脆性指数的深度校正指数，无量纲；Vcl为粘土含量，小数，无量纲；R为上述关系式的相关系数，无纲量。

由上式得到任意垂深的静态脆性指数计算公式：

BIsc＝BI₃₅e^{γ(35-(lcp-cp)h)}，

在公式中：BIsc为经过深度校正的静态脆性指数，10⁴MPa；

BI₃₅为35MPa围压情况下的脆性指数，10⁴MPa；γ为脆性指数的有效应力校正指数，无量纲；lcp为计算点上覆岩性造成的压力梯度，MPa/100m；cp为地层的压力系数，MPa/100m；h为测量点的垂深，m。关系式中(lcp-cp)h为有效应力，即相当于实验中的围压。

4、脆性指数的测井计算

首先，用测井资料计算岩石的动态泊松比和动态杨氏模量：

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{dye}}=\frac{{\mathrm{dts}}^2-2{\mathrm{dtc}}^2}{2({\mathrm{dts}}^2-{\mathrm{dtc}}^2)},$

$E_{\mathrm{dye}}=\frac{2\mathrm{\ρ}(1+\mathrm{\σ})}{{\mathrm{dts}}^2},$

在上述公式中：dts为测井获得的横波时差，μs/ft；dtc为测井获得的纵波时差,μs/ft；ρ为密度测井获得的体积密度,g/cm3；σ_dye为计算的动态泊松比，无量纲；E_dye为计算的动态杨氏模量，10⁴MPa。

然后，岩心刻度测井，计算孔隙度por、粘土含量vcl和上覆地层岩石的压力梯度lcp、并获取地层压力系数cp。

最后，用以下公式连续计算每个测量深度的具有结构、应力环境校正的静态脆性指数：

$\mathrm{BIsc}=0.59\×\frac{E_{\mathrm{dye}}}{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{dye}}}\×e^{1.36\×\mathrm{por}-1.09\×\mathrm{Vcl}}{e}^{\mathrm{\γ}(35-(\mathrm{lcp}-\mathrm{cp})h)},$

在公式中：BIsc为经过深度校正的静态脆性指数，10⁴MPa；lcp为计算点上覆岩性造成的压力梯度，MPa/100m；cp为地层的压力系数；σdye为动态泊松比，无量纲；Edye为动态杨氏模量，10⁴MPa；h为测量点的垂深，m。

如图9所示，图9为一口井应用该技术计算的脆性指图，图中第一道为井径(CALI)与自然伽马曲线(GR)，第二道为深度，第三道为电阻率曲线，第四道为密度(DEN)、纵波时差曲线(AC)与横波时差曲线(DTSM)，第5道为计算的粘土含量，第6道为脆性指数评价成果道，第7道为孔隙度道。从图9上看，利用该方法计算的静态脆性指数与实际试验点的静态脆性指数具有很好的一致性。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、移动终端、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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 (10)

1.一种岩石脆性的测井方法，其特征在于，包括：

使用脆性指数模型来表征岩石的静态脆性指数和动态脆性指数；

使用具有岩石结构特征的校正模型将所述动态脆性指数进行动静态脆性指数转换处理，生成所述岩石在同一应力条件下的静态脆性指数；

使用建立的岩石脆性应力校正模型对所述同一应力条件下的静态脆性指数进行校正，生成所述岩石在不同测井深度对应的岩石应力条件下的静态脆性指数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用脆性指数模型来表征岩石的静态脆性指数和动态脆性指数的步骤包括：

通过如下公式计算得到所述岩石的所述静态脆性指数BI：

式中，BI为所述岩石的静态脆性指数，Es为所述岩石的静态杨氏模量，σs为所述岩石的静态泊松比；

通过如下公式计算得到所述动态脆性指数BId：

式中，E_dye为动态杨氏模量，σ_dye为动态泊松比。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，使用具有岩石结构校正的模型对所述动态脆性指数进行动静态脆性指数转换处理，生成所述岩石在同一应力条件下的静态脆性指数的步骤包括：

通过如下公式对所述动态脆性指数进行动静态脆性指数转换处理，生成所述岩石在所述同一应力条件下的静态脆性指数：

BI_so＝A×BId×e^αPor+βVcl，式中，BIso为所述同一应力条件下的静态脆性指数，BId为测井计算的不同深度对应的动态脆性指数，A为动静态转换系数，Por为孔隙度，Vcl为粘土含量，α、β为动、静态转换的系数，所述同一应力条件为所述岩石的静态脆性指数在实验时的有效应力值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在使用建立的岩石脆性应力校正模型对所述同一应力条件下的静态脆性指数进行校正之前，所述方法还包括：

通过如下公式创建所述不同测井深度对应的岩石应力条件下校正模型：

BIsc＝BI_soe^{γ(Po-(lcp-cp)h)}，式中，BIsc为所述校正后的静态脆性指数，BIso为所述应力条件下的静态脆性指数，γ为脆性指数的深度校正指数，Po为所述同一条件下对应的有效应力值，Lcp为不同深度点上覆所述岩石的压力梯度，Cp为地层的压力系数，h为井筒的垂深；

其中，通过如下公式计算得到所述脆性指数的所述深度校正指数γ：

γ＝c×e^d×Vcl，式中，γ为所述脆性指数的深度校正指数，Vcl为粘土含量，c、d为转换系数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，使用建立的岩石脆性应力校正模型对所述同一应力条件下的静态脆性指数进行校正的步骤包括：

步骤A，通过如下公式对测井获取到的参数进行计算，生成所述岩石的动态泊松比σ_dye和动态杨氏模量E_dye：

式中，dts为测井获得的横波时差，dtc为测井获得的纵波时差，ρ为密度测井获得的体积密度；

步骤B，通过如下公式使用所述岩石的动态泊松比σ_dye和动态杨氏模量E_dye进行测井计算，生成用于表征岩石脆性的脆性指数；

式中，BIsc为所述岩石脆性的脆性指数，A为动静态转换系数，α、β为动、静态转换系数，γ为深度校正指数，Po为所述同一条件下对应的有效应力值，Lcp为计算点上覆所述岩石的压力梯度，Cp为地层流体的压力系数，h为测量点的垂深，Por为孔隙度，Vcl为粘土含量。

6.一种岩石脆性的测井装置，其特征在于，包括：

表征模块，用于使用脆性指数模型来表征岩石的静态脆性指数和动态脆性指数；

转换模块，用于使用具有岩石结构特征的校正模型将所述动态脆性指数进行动静态脆性指数转换处理，生成所述岩石在同一应力条件下的静态脆性指数；

校正模块，用于使用建立的岩石脆性应力校正模型对所述同一应力条件下的静态脆性指数进行校正，生成所述岩石在不同测井深度对应的岩石应力条件下的静态脆性指数。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述表征模块包括：

第一计算模块，用于通过如下公式计算得到所述岩石的所述静态脆性指数BI：

式中，BI为所述岩石的静态脆性指数，Es为所述岩石的静态杨氏模量，σs为所述岩石的静态泊松比；

第二计算模块，用于通过如下公式计算得到所述动态脆性指数BId：

式中，E_dye为动态杨氏模量，σ_dye为动态泊松比。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述转换模块包括：

第三计算模块，用于通过如下公式对应力条件下的所述动态脆性指数进行动静态脆性指数转换处理，生成所述岩石在所述同一应力条件下的静态脆性指数：

BI_so＝A×BId×e^αPor+βVcl，式中，BIso为所述同一应力条件下的静态脆性指数，BID为所述应力条件下的动态脆性指数，A为动静态转换系数，Por为孔隙度，Vcl为粘土含量，α、β为动、静态转换的系数，其中同一应力条件为所述岩石的静态脆性指数在实验时的有效应力。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述校正模块包括：

第四计算模块，用于通过如下公式创建所述脆性校正模型：

BIsc＝BI_soe^{γ(Po-(lcp-cp)h)}，式中，BIsc为所述校正后的静态脆性指数，BIso为所述应力条件下的静态脆性指数，γ为脆性指数的深度校正指数，Po为所述同一条件下对应的有效应力值，Lcp为计算点上覆所述岩石的压力梯度，Cp为地层的压力系数，h为测量点的垂深；

第五计算模块，用于通过如下公式计算得到所述脆性指数的所述深度校正指数γ：

γ＝c×e^d×Vcl，式中，γ为所述脆性指数的深度校正指数，Vcl为粘土含量，c、d为转换系数。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述校正模块包括：

第六计算模块，用于通过如下公式对测井获取到的参数进行计算，生成所述岩石的动态泊松比σ_dye和动态杨氏模量E_dye：

式中，dts为测井获得的横波时差，dtc为测井获得的纵波时差，ρ为密度测井获得的体积密度；

第七计算模块，用于通过如下公式使用所述岩石的动态泊松比σ_dye和动态杨氏模量E_dye进行测井计算，生成用于表征岩石脆性的脆性指数；

式中，BIsc为所述岩石脆性的脆性指数，A为动静态转换系数，α为动、静态转换的孔隙度，β为动、静态转换的粘土含量转换指数，γ为深度校正指数，Po为所述同一条件下对应的有效应力值，Lcp为计算点上覆所述岩石的压力梯度，Cp为地层流体的压力系数，h为测量点的垂深，Por为孔隙度，Vcl为粘土含量。