CN109374743B - 一种致密砂岩杨氏模量修正方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种致密砂岩杨氏模量修正方法及装置，该方法首先根据阵列声波波速，计算动态杨氏模量；然后采集致密砂岩的硅元素含量、铁元素含量、泥质含量和孔隙度；根据硅元素含量、铁元素含量、泥质含量和孔隙度，对计算出来的动态杨氏模量进行修正，得到修正后的杨氏模量。本发明对计算出来的动态杨氏模量加入反映石英含量的硅元素含量、反映岩屑含量的铁元素含量、以及反映塑性的泥质含量和孔隙度作为修正系数，对计算出来的动态杨氏模量进行修正，使得修正后的动态杨氏模量更准确，与静态杨氏模量的相关性较高。

Description

一种致密砂岩杨氏模量修正方法及装置

技术领域

本发明属于油气技术领域，具体涉及一种致密砂岩杨氏模量修正方法及装置。

背景技术

致密砂岩气是发育于低孔、特低渗透砂岩中的一种非常规油气资源，油气储量丰富，但由于其储层致密、孔隙结构复杂、非均质强，开采前需要进行压裂施工以获取更多的天然气。压裂施工中岩石的杨氏模量对压裂施工参数的选择具有重要的意义。

常规动态杨氏模量的计算方法为，通过阵列声波、交叉偶极子声波等特殊测井获取纵、横波速度，计算动态杨氏模量，但致密砂岩受陆相沉积多期河道叠置影响，矿物成分变化大，孔隙结构复杂，薄隔层受围岩等因素影响，单一利用声波计算动态杨氏模量误差大。

例如，鄂尔多期盆地北部气田储层岩石随着岩屑含量增加，声波时差逐渐增大，动态杨氏模量变小，而实验室分析岩屑砂岩动态杨氏模量明显变大，通过阵列声波计算得到的动态杨氏模量与实验室分析的杨氏模量差异明显。岩石的杨氏模量随泥质含量先增加再减小，单一利用声波计算得到的动态杨氏模量不能反映泥质含量对杨氏模量的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种致密砂岩杨氏模量修正方法及装置，用以解决单一利用声波计算动态杨氏模量造成的误差大的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明提供了一种致密砂岩杨氏模量修正方法，包括如下步骤：

1)根据阵列声波波速，计算动态杨氏模量；

2)采集致密砂岩的硅元素含量、铁元素含量、泥质含量和孔隙度；根据硅元素含量、铁元素含量、泥质含量和孔隙度，对计算出来的动态杨氏模量进行修正，得到修正后的杨氏模量。

本发明还提供了一种致密砂岩杨氏模量修正装置，包括处理器，所述处理器用于执行指令实现如下方法：

1)根据阵列声波波速，计算动态杨氏模量；

2)采集致密砂岩的硅元素含量、铁元素含量、泥质含量和孔隙度；根据硅元素含量、铁元素含量、泥质含量和孔隙度，对计算出来的动态杨氏模量进行修正，得到修正后的杨氏模量。

本发明的有益效果：

该方法及装置引入反映石英含量的硅元素和反映岩屑含量的铁元素作为修正系数，对计算出来的动态杨氏模量进行修正，同时，在对致密砂岩进行实验过程中，通过分析样本点，发现杨氏模量随泥质含量的增加先增加后减小，孔隙度与杨氏模量成负相关，故根据此特性对计算出来的动态杨氏模量再加入反映塑性的泥质含量和孔隙度作为修正系数，对计算出来的动态杨氏模量进行修正，使得修正后的动态杨氏模量更准确，与静态杨氏模量的相关性较高。

作为方法及装置的进一步改进，为了进一步提高动态杨氏模量的准确性，所述修正后的杨氏模量为：

其中，E2为修正后的杨氏模量，E1为计算出来的动态杨氏模量，k₁、k₂、k₃、k₄和k₅均为系数，φ为孔隙度，V_sh为泥质含量，Si为硅元素含量，Fe为铁元素含量。

作为方法及装置的进一步改进，为了进一步提高动态杨氏模量的准确性，k₁＝-0.24，k₂＝-0.005，k₃＝0.245，k₄＝-0.003，k₅＝0.029。

作为方法及装置的进一步改进，为了得到准确的动态杨氏模量，所述动态杨氏模量为：

其中，E1为动态杨氏模量，ρ为致密砂岩的密度，V_s为横波波速，V_p为纵波波速。

附图说明

图1是E0与采用现有技术方法得到的E1的相关性示意图；

图2是E0与采用本发明方法进行修正得到的E2的相关性示意图。

具体实施方式

方法实施例

首先，根据阵列声波波速，计算动态杨氏模量E1：

其中，E1为动态杨氏模量，ρ为致密砂岩的密度，V_s为横波波速，V_p为纵波波速。

具体如何计算动态杨氏模量的过程为现有技术，这里不再赘述。

然后，采集致密砂岩的泥质含量、孔隙度、硅元素含量(Si)、铁元素含量(Fe)，引入测井孔隙度、泥质含量、元素录井Fe、元素录井Si四个校正因素，分析各因素对杨氏模量的影响，根据式(2)，对计算出来的动态杨氏模量进行修正，得到修正后的杨氏模量E2：

其中，E2为修正后的杨氏模量，E1为计算出来的动态杨氏模量，k₁、k₂、k₃、k₄和k₅均为系数，φ为孔隙度，V_sh为泥质含量，Si为硅元素含量，Fe为铁元素含量。

其中，系数k₁、k₂、k₃、k₄和k₅可选择如下：k₁＝-0.24，k₂＝-0.005，k₃＝0.245，k₄＝-0.003，k₅＝0.029，以使修正后的杨氏模量更准确。即：

其中，E2为修正后的杨氏模量，E1为计算出来的动态杨氏模量，φ为孔隙度，V_sh为泥质含量，Si为硅元素含量，Fe为铁元素含量。

当然，还可根据实验结果将系数k₁、k₂、k₃、k₄和k₅进行调整与修改，以使修正后的杨氏模量E2与静态杨氏模量E0相关性更高。其中，具体获得静态杨氏模量E0的方法，可采用现有技术中的方法，对致密砂岩做岩石力学实验得到。

下面通过具体的实验对上述方法的有效性进行验证。

选取已测阵列声波或者交叉偶极子声波的井，选取系列岩心做岩石力学实验，获得岩石的静态杨氏模量E0，具体内容见表1。

通过岩心归位，确定岩石力学实验样品点的阵列声波波速值，利用阵列声波波速，根据式(1)计算动态杨氏模量E1，与对应深度岩石力学实验获取的静态杨氏模量E0做相关性分析，如图1所示，二者总体上呈线性正相关，拟合后的直线方程为y＝0.6467x-0.3199，其中，椭圆形圈住部分为岩屑砂岩点、泥质粉砂岩点。但是由于孔隙、岩屑和泥质点影响，从图1中可以看出，部分样本点偏离较大，相关系数R²＝0.604，E0和E1的相关性较差。此时，需要引入相关参数对E1进行校正。

通过分析样本点，发现杨氏模量随泥质含量的增加先增加后减小、孔隙度与杨氏模量呈负相关的特性，加入泥质含量和孔隙度对动态杨氏模量E1进行校正，发现修正后的E1与E0的相关性变好。

但岩屑砂岩和泥质砂岩受矿物成分影响较大，如本样本中的泥质砂岩和岩屑砂岩偏离较大，故引入反映岩石矿物成分的Fe、Si元素，并根据式(2)对计算出来的动态杨氏模量E1进行校正，校正后得到修正后的杨氏模量E2。此时，如图2所示，再对E0和E2做相关性分析，得到的拟合后的直线方程为y＝0.6447x+1.4991，相关系数R²＝0.8679，相关性明显变好。

表1样本点数据

装置实施例

本发明还提供了一种致密砂岩杨氏模量修正装置，该装置实际上为计算机等具备数据处理能力的设备，该设备包括处理器，该处理器可以是通用处理器，还可以是数字信号处理器、专用集成电路等，该处理器用于执行指令实现本发明的致密砂岩杨氏模量修正方法，具体方法见上述介绍的方法实施例，这里不再赘述。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (4)

1.一种致密砂岩杨氏模量修正方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)根据阵列声波波速，计算动态杨氏模量；

2)采集致密砂岩的硅元素含量、铁元素含量、泥质含量和孔隙度；根据硅元素含量、铁元素含量、泥质含量和孔隙度，对计算出来的动态杨氏模量进行修正，得到修正后的杨氏模量；

所述修正后的杨氏模量为：

其中，E2为修正后的杨氏模量，E1为计算出来的动态杨氏模量，k₁、k₂、k₃、k₄和k₅均为系数，φ为孔隙度，V_sh为泥质含量，Si为硅元素含量，Fe为铁元素含量；k₁＝-0.24，k₂＝-0.005，k₃＝0.245，k₄＝-0.003，k₅＝0.029。

2.根据权利要求1所述的致密砂岩杨氏模量修正方法，其特征在于，所述动态杨氏模量为：

其中，E1为动态杨氏模量，ρ为致密砂岩的密度，V_s为横波波速，V_p为纵波波速。

3.一种致密砂岩杨氏模量修正装置，其特征在于，包括处理器，所述处理器用于执行指令实现如下方法：

1)根据阵列声波波速，计算动态杨氏模量；

2)采集致密砂岩硅元素含量、铁元素含量、泥质含量和孔隙度；根据硅元素含量、铁元素含量、泥质含量和孔隙度，对计算出来的动态杨氏模量进行修正，得到修正后的杨氏模量；

所述修正后的杨氏模量为：

其中，E2为修正后的杨氏模量，E1为计算出来的动态杨氏模量，k₁、k₂、k₃、k₄和k₅均为系数，φ为孔隙度，V_sh为泥质含量，Si为硅元素含量，Fe为铁元素含量；k₁＝-0.24，k₂＝-0.005，k₃＝0.245，k₄＝-0.003，k₅＝0.029。

4.根据权利要求3所述的致密砂岩杨氏模量修正装置，其特征在于，所述动态杨氏模量为：

其中，E1为动态杨氏模量，ρ为致密砂岩的密度，V_s为横波波速，V_p为纵波波速。

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