CN109655909B - 计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法及系统。该方法包括：计算VTI介质刚度矩阵系数；计算全角度纵波速度、全角度快横波速度、全角度慢横波速度；计算全角度泊松比与全角度杨氏模量；计算全角度全波场各向异性脆性指数；计算全角度全波场裂缝破裂调节因子；计算全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数。本发明通过裂缝破裂调节因子计算脆性指数，能够更加精确的找到最大的脆性指数角度和位置，使脆性指数的计算更加符合力学原理，符合实际。

Description

计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法及系统
技术领域
本发明涉及地球物理勘探领域，更具体地，涉及一种利用多波数据计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法及系统。
背景技术
由于页岩粘土成分的分布特征和裂缝的存在，页岩具有明显的各向异性特征。各向异性特征在超声波和地震波频率尺度上都有明显的显示。研究页岩的各向异性特征是页岩储层评价中关键的问题。准确的各向异性参数引入，可以提高页岩储层评价的准确度。忽略各向异性将导致岩石物理分析、地震数据处理解释和水力压裂计算中的误差。Sayer和Vernik等研究了页岩有机碳含量(TOC)对页岩储层地震波的影响。Yarali将岩石维持其形状和裂缝形态的能力定义为脆性。随着技术的发展，Rickman等通过引入归一化的杨氏模量和泊松比参数平均来定义页岩的脆性，并得到广泛应用。李向阳和魏建新等通过实验室岩石物理测试研究了脆性的各向异性特征，提出利用杨氏模量与泊松比的比值方法计算各向异性脆性。Cho和Perez等通过研究裂缝破裂机制研究页岩的脆性特征。然而，这些方法均没有系统的综合考虑各向异性参数和压裂力学参数，往往造成计算结果的误差。
在页岩气储层评价与开发阶段，有机碳含量(TOC)、脆性指数、闭合压力和裂缝孔隙结构等是勘探开发最为关键的地质地球物理和工程学参数。页岩储层的可压裂性(脆性等)特性对页岩气的开发效果具有重要影响，可压裂性(脆性等)页岩有利于天然裂缝的发育和压裂后形成具有一定导流能力的网状裂缝系统，从而提高页岩产气量。当前，对于页岩的可压裂性主要集中在对脆性指数(BI)预测，国外公开的计算方法有20种，均涉及实验室力学测量和矿物成分分析。目前较为常用的计算方法是Rickman提出计算归一化杨氏模量和泊松比的平均值来得到脆性系数以及其它通过实验室测量脆性矿物含量分析脆性的方法。在实验室页岩岩心各向异性测量计算时，由于样本往往存在水平层理上与水平面的夹角，如何计算最佳的测量方位角减小各向异性参数误差变得尤其重要。此外，在页岩储层各向异性研究领域，斯坦福大学的Zoback和斯伦贝谢的Sayer等通过实验数据测量分析等证明了各向异性对页岩储层弹性性质的影响不能忽略。然而，对于页岩可压裂性的评价方法均忽略了各向异性参数和压裂力学参数的影响，导致通过弹性参数评价的页岩气储层可压裂性出现部分失真和误差，例如：高杨氏模量往往代表高的脆性，但同时需要更大的水力压裂压力进行裂缝张开压裂，并且由于各向异性的存在，不同角度页岩的可压裂性不同；Rickman方法没有考虑压裂力学参数和各向异性参数。因此，有必要开发一种利用多波数据计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法及系统。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明提出了一种计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法及系统，其能够通过裂缝破裂调节因子计算脆性指数，能够更加精确的找到最大的脆性指数角度和位置，使脆性指数的计算更加符合力学原理，符合实际。
根据本发明的一方面，提出了一种计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法。所述方法可以包括：根据纵波速度、快横波速度、慢横波速度和各向异性参数，计算VTI介质刚度矩阵系数；根据所述VTI介质刚度矩阵系数与角度，计算全角度纵波速度、全角度快横波速度、全角度慢横波速度；根据所述全角度纵波速度、所述全角度快横波速度、所述全角度慢横波速度，计算全角度泊松比与全角度杨氏模量；根据所述全角度泊松比与所述全角度杨氏模量，计算全角度全波场各向异性脆性指数；根据所述全角度全波场各向异性脆性指数，计算全角度全波场裂缝破裂调节因子；根据所述全角度全波场裂缝破裂调节因子，计算全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数。
优选地，通过公式(1)计算所述VTI介质刚度矩阵系数：
Figure BDA0001944556680000031
其中，C11、C44、C66、C12、C33、C13为VTI介质刚度矩阵系数，VP为纵波速度，VSH为快横波速度，VSV为慢横波速度，ρ为密度，ε、δ为各向异性参数。
优选地，通过公式(2)计算全角度纵波速度：
Figure BDA0001944556680000032
其中，Vp(θ)为角度θ对应的纵波速度，角度θ为0°-360°，D为计算参数，D＝[(C11-C44)sin2θ-(C33-C44)cos2θ]2+4(C13+C44)2sin2θcos2θ。
优选地，通过公式(3)计算全角度快横波速度：
Figure BDA0001944556680000033
其中，Vsh(θ)为角度θ对应的快横波速度。
优选地，通过公式(4)计算全角度慢横波速度：
Figure BDA0001944556680000041
其中，Vsv(θ)为角度θ对应的慢横波速度。
优选地，通过公式(5)计算全角度泊松比：
Figure BDA0001944556680000042
其中，v(θ)sh为全角度快横波速度泊松比，v(θ)sv为全角度慢横波速度泊松比；通过公式(6)计算全角度杨氏模量：
Figure BDA0001944556680000043
其中，E(θ)sh为全角度快横波速度杨氏模量，E(θ)sv为全角度慢横波速度杨氏模量。
优选地，通过公式(7)计算全角度全波场各向异性脆性指数：
Figure BDA0001944556680000044
其中，B(θ)sh为全角度全波场快横波速度各向异性脆性指数，B(θ)sv为全角度全波场慢横波速度各向异性脆性指数，E(θ)sh,n为全角度快横波速度杨氏模量的归一化值，
Figure BDA0001944556680000045
E(θ)sh,min为全角度快横波速度杨氏模量的最小值，E(θ)sh,max为全角度快横波速度杨氏模量的最大值，v(θ)sh,n为全角度快横波速度泊松比的归一化值，
Figure BDA0001944556680000051
v(θ)sh,min为全角度快横波速度泊松比的最小值，v(θ)sh,max为全角度快横波速度泊松比的最大值，E(θ)sv,n为全角度慢横波速度杨氏模量的归一化值，
Figure BDA0001944556680000052
E(θ)sv,min为全角度慢横波速度杨氏模量的最小值，E(θ)sv,max为全角度慢横波速度杨氏模量的最大值，v(θ)sv,n为全角度慢横波速度泊松比的归一化值，
Figure BDA0001944556680000053
v(θ)sv,min为全角度慢横波速度泊松比的最小值，v(θ)sv,max为全角度慢横波速度泊松比的最大值。
优选地，通过公式(8)计算全角度全波场裂缝破裂调节因子：
Figure BDA0001944556680000054
其中，TC(θ)sh,n为全角度全波场快横波速度裂缝破裂调节因子，TC(θ)sv,n为全角度全波场慢横波速度裂缝破裂调节因子，TC(θ)sh为根据全角度快横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数，
Figure BDA0001944556680000055
TC(θ)sh,min为根据全角度快横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最小值，TC(θ)sh,max为根据全角度快横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最大值，TC(θ)sv为根据全角度慢横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数，
Figure BDA0001944556680000056
TC(θ)sv,min为根据全角度慢横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最小值，TC(θ)sv,max为根据全角度慢横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最大值。
优选地，通过公式(9)计算全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数：
Figure BDA0001944556680000061
其中，BC(θ)为全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数，BC(θ)sh为全角度快横波速度计算的全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数，
Figure BDA0001944556680000062
BC(θ)sv为全角度慢横波速度计算的全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数，
Figure BDA0001944556680000063
根据本发明的另一方面，提出了一种计算页岩全角度各向异性脆性指数的系统，其特征在于，该系统包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：根据纵波速度、快横波速度、慢横波速度和各向异性参数，计算VTI介质刚度矩阵系数；根据所述VTI介质刚度矩阵系数与角度，计算全角度纵波速度、全角度快横波速度、全角度慢横波速度；根据所述全角度纵波速度、所述全角度快横波速度、所述全角度慢横波速度，计算全角度泊松比与全角度杨氏模量；根据所述全角度泊松比与所述全角度杨氏模量，计算全角度全波场各向异性脆性指数；根据所述全角度全波场各向异性脆性指数，计算全角度全波场裂缝破裂调节因子；根据所述全角度全波场裂缝破裂调节因子，计算全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数。
优选地，通过公式(1)计算所述VTI介质刚度矩阵系数：
Figure BDA0001944556680000071
其中，C11、C44、C66、C12、C33、C13为VTI介质刚度矩阵系数，VP为纵波速度，VSH为快横波速度，VSV为慢横波速度，ρ为密度，ε、δ为各向异性参数。
优选地，通过公式(2)计算全角度纵波速度：
Figure BDA0001944556680000072
其中，Vp(θ)为角度θ对应的纵波速度，角度θ为0°-360°，D为计算参数，D＝[(C11-C44)sin2θ-(C33-C44)cos2θ]2+4(C13+C44)2sin2θcos2θ。
优选地，通过公式(3)计算全角度快横波速度：
Figure BDA0001944556680000073
其中，Vsh(θ)为角度θ对应的快横波速度。
优选地，通过公式(4)计算全角度慢横波速度：
Figure BDA0001944556680000074
其中，Vsv(θ)为角度θ对应的慢横波速度。
优选地，通过公式(5)计算全角度泊松比：
Figure BDA0001944556680000081
其中，v(θ)sh为全角度快横波速度泊松比，v(θ)sv为全角度慢横波速度泊松比；通过公式(6)计算全角度杨氏模量：
Figure BDA0001944556680000082
其中，E(θ)sh为全角度快横波速度杨氏模量，E(θ)sv为全角度慢横波速度杨氏模量。
优选地，通过公式(7)计算全角度全波场各向异性脆性指数：
Figure BDA0001944556680000083
其中，B(θ)sh为全角度全波场快横波速度各向异性脆性指数，B(θ)sv为全角度全波场慢横波速度各向异性脆性指数，E(θ)sh,n为全角度快横波速度杨氏模量的归一化值，
Figure BDA0001944556680000084
E(θ)sh,min为全角度快横波速度杨氏模量的最小值，E(θ)sh,max为全角度快横波速度杨氏模量的最大值，v(θ)sh,n为全角度快横波速度泊松比的归一化值，
Figure BDA0001944556680000085
v(θ)sh,min为全角度快横波速度泊松比的最小值，v(θ)sh,max为全角度快横波速度泊松比的最大值，E(θ)sv,n为全角度慢横波速度杨氏模量的归一化值，
Figure BDA0001944556680000091
E(θ)sv,min为全角度慢横波速度杨氏模量的最小值，E(θ)sv,max为全角度慢横波速度杨氏模量的最大值，v(θ)sv,n为全角度慢横波速度泊松比的归一化值，
Figure BDA0001944556680000092
v(θ)sv,min为全角度慢横波速度泊松比的最小值，v(θ)sv,max为全角度慢横波速度泊松比的最大值。
优选地，通过公式(8)计算全角度全波场裂缝破裂调节因子：
Figure BDA0001944556680000093
其中，TC(θ)sh,n为全角度全波场快横波速度裂缝破裂调节因子，TC(θ)sv,n为全角度全波场慢横波速度裂缝破裂调节因子，TC(θ)sh为根据全角度快横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数，
Figure BDA0001944556680000094
TC(θ)sh,min为根据全角度快横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最小值，TC(θ)sh,max为根据全角度快横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最大值，TC(θ)sv为根据全角度慢横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数，
Figure BDA0001944556680000095
TC(θ)sv,min为根据全角度慢横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最小值，TC(θ)sv,max为根据全角度慢横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最大值。
优选地，通过公式(9)计算全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数：
Figure BDA0001944556680000101
其中，BC(θ)为全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数，BC(θ)sh为全角度快横波速度计算的全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数，
Figure BDA0001944556680000102
BC(θ)sv为全角度慢横波速度计算的全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数，
Figure BDA0001944556680000103
其有益效果在于：
(1)利用了三分量地震数据和各向异性反演参数，对页岩进行了多波场全角度脆性指数计算，能够更加精确的找到最大的脆性指数角度和位置，有利于压裂；
(2)将全波场裂缝临界破裂指数引入到多波场全角度脆性指数计算中，使页岩脆性计算更加真实；
(3)引入了裂缝破裂调节因子，使得脆性指数的计算更加符合力学原理，符合实际。
本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法的步骤的流程图。
图2a、图2b与图2c分别示出了根据本发明的一个实施例的TOC为0.19％、2.4％、8.12％下页岩的脆性指数的示意图。
图3a、图3b与图3c分别示出了根据本发明的一个实施例的TOC为0.19％、2.4％、8.12％下页岩的全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
图1示出了根据本发明的计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法的步骤的流程图。
在该实施例中，根据本发明的计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法可以包括：步骤101，根据纵波速度、快横波速度、慢横波速度和各向异性参数，计算VTI介质刚度矩阵系数；步骤102，根据VTI介质刚度矩阵系数与角度，计算全角度纵波速度、全角度快横波速度、全角度慢横波速度；步骤103，根据全角度纵波速度、全角度快横波速度、全角度慢横波速度，计算全角度泊松比与全角度杨氏模量；步骤104，根据全角度泊松比与全角度杨氏模量，计算全角度全波场各向异性脆性指数；步骤105，根据全角度全波场各向异性脆性指数，计算全角度全波场裂缝破裂调节因子；步骤106，根据全角度全波场裂缝破裂调节因子，计算全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数。
在一个示例中，通过公式(1)计算VTI介质刚度矩阵系数：
Figure BDA0001944556680000121
其中，C11、C44、C66、C12、C33、C13为VTI介质刚度矩阵系数，VP为纵波速度，VSH为快横波速度，VSV为慢横波速度，ρ为密度，ε、δ为各向异性参数。
在一个示例中，通过公式(2)计算全角度纵波速度：
Figure BDA0001944556680000122
其中，Vp(θ)为角度θ对应的纵波速度，角度θ为0°-360°，D为计算参数，D＝[(C11-C44)sin2θ-(C33-C44)cos2θ]2+4(C13+C44)2sin2θcos2θ。
在一个示例中，通过公式(3)计算全角度快横波速度：
Figure BDA0001944556680000123
其中，Vsh(θ)为角度θ对应的快横波速度。
在一个示例中，通过公式(4)计算全角度慢横波速度：
Figure BDA0001944556680000124
其中，Vsv(θ)为角度θ对应的慢横波速度。
在一个示例中，通过公式(5)计算全角度泊松比：
Figure BDA0001944556680000131
其中，v(θ)sh为全角度快横波速度泊松比，v(θ)sv为全角度慢横波速度泊松比；通过公式(6)计算全角度杨氏模量：
Figure BDA0001944556680000132
其中，E(θ)sh为全角度快横波速度杨氏模量，E(θ)sv为全角度慢横波速度杨氏模量。
在一个示例中，通过公式(7)计算全角度全波场各向异性脆性指数：
Figure BDA0001944556680000133
其中，B(θ)sh为全角度全波场快横波速度各向异性脆性指数，B(θ)sv为全角度全波场慢横波速度各向异性脆性指数，E(θ)sh,n为全角度快横波速度杨氏模量的归一化值，
Figure BDA0001944556680000134
E(θ)sh,min为全角度快横波速度杨氏模量的最小值，E(θ)sh,max为全角度快横波速度杨氏模量的最大值，v(θ)sh,n为全角度快横波速度泊松比的归一化值，
Figure BDA0001944556680000135
v(θ)sh,min为全角度快横波速度泊松比的最小值，v(θ)sh,max为全角度快横波速度泊松比的最大值，E(θ)sv,n为全角度慢横波速度杨氏模量的归一化值，
Figure BDA0001944556680000141
E(θ)sv,min为全角度慢横波速度杨氏模量的最小值，E(θ)sv,max为全角度慢横波速度杨氏模量的最大值，v(θ)sv,n为全角度慢横波速度泊松比的归一化值，
Figure BDA0001944556680000142
v(θ)sv,min为全角度慢横波速度泊松比的最小值，v(θ)sv,max为全角度慢横波速度泊松比的最大值。
在一个示例中，通过公式(8)计算全角度全波场裂缝破裂调节因子：
Figure BDA0001944556680000143
其中，TC(θ)sh,n为全角度全波场快横波速度裂缝破裂调节因子，TC(θ)sv,n为全角度全波场慢横波速度裂缝破裂调节因子，TC(θ)sh为根据全角度快横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数，
Figure BDA0001944556680000144
TC(θ)sh,min为根据全角度快横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最小值，TC(θ)sh,max为根据全角度快横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最大值，TC(θ)sv为根据全角度慢横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数，
Figure BDA0001944556680000145
TC(θ)sv,min为根据全角度慢横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最小值，TC(θ)sv,max为根据全角度慢横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最大值。
在一个示例中，通过公式(9)计算全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数：
Figure BDA0001944556680000151
其中，BC(θ)为全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数，BC(θ)sh为全角度快横波速度计算的全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数，
Figure BDA0001944556680000152
BC(θ)sv为全角度慢横波速度计算的全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数，
Figure BDA0001944556680000153
具体地，根据本发明的计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法可以包括：
根据纵波速度、快横波速度、慢横波速度和各向异性参数，根据公式(1)计算VTI介质刚度矩阵系数；根据VTI介质刚度矩阵系数与角度，根据公式(2)计算全角度纵波速度，根据公式(3)计算全角度快横波速度，根据公式(4)计算全角度慢横波速度；根据全角度纵波速度、全角度快横波速度、全角度慢横波速度，根据公式(5)计算全角度泊松比，根据公式(6)计算全角度泊松比全角度杨氏模量；根据全角度泊松比与全角度杨氏模量，根据公式(7)计算全角度全波场各向异性脆性指数；根据全角度全波场各向异性脆性指数，根据公式(8)计算全角度全波场裂缝破裂调节因子；根据全角度全波场裂缝破裂调节因子，根据公式(9)计算全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数。
本方法通过裂缝破裂调节因子计算脆性指数，能够更加精确的找到最大的脆性指数角度和位置，使脆性指数的计算更加符合力学原理，符合实际。
应用示例
为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。
根据本发明的计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法可以包括：
根据纵波速度、快横波速度、慢横波速度和各向异性参数，根据公式(1)计算VTI介质刚度矩阵系数；根据VTI介质刚度矩阵系数与角度，根据公式(2)计算全角度纵波速度，根据公式(3)计算全角度快横波速度，根据公式(4)计算全角度慢横波速度；根据全角度纵波速度、全角度快横波速度、全角度慢横波速度，根据公式(5)计算全角度泊松比，根据公式(6)计算全角度泊松比全角度杨氏模量；根据全角度泊松比与全角度杨氏模量，根据公式(7)计算全角度全波场各向异性脆性指数；根据全角度全波场各向异性脆性指数，根据公式(8)计算全角度全波场裂缝破裂调节因子；根据全角度全波场裂缝破裂调节因子，根据公式(9)计算全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数。
图2a、图2b与图2c分别示出了根据本发明的一个实施例的TOC为0.19％、2.4％、8.12％下页岩的各项同性脆性指数的示意图，其中，圆圈外数字表示角度，从0度到360度，内部灰度的圆的半径对应各个角度的脆性指数值，左侧坐标轴表示半径与脆性指数值的对应关系，可以看到任意角度的脆性大小均相等。
图3a、图3b与图3c分别示出了根据本发明的一个实施例的TOC为0.19％、2.4％、8.12％下页岩的全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数的示意图，其中，圆圈外数字表示角度，从0度到360度，内部灰度的圆的半径对应各个角度的脆性指数值，左侧坐标轴表示半径与脆性指数值的对应关系，其最大值也就是右侧最外侧圆周的半径数值；右侧图中实心圆随角度变化的半径大小表示对应角度的脆性指数，与各项同性脆性指数对比，根据本发明的计算，不同角度下的脆性指数是不同的。
综上所述，本发明通过裂缝破裂调节因子计算脆性指数，能够更加精确的找到最大的脆性指数角度和位置，使脆性指数的计算更加符合力学原理，符合实际。
本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。
根据本发明的实施例，提供了一种计算页岩全角度各向异性脆性指数的系统，其特征在于，该系统包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：根据纵波速度、快横波速度、慢横波速度和各向异性参数，计算VTI介质刚度矩阵系数；根据VTI介质刚度矩阵系数与角度，计算全角度纵波速度、全角度快横波速度、全角度慢横波速度；根据全角度纵波速度、全角度快横波速度、全角度慢横波速度，计算全角度泊松比与全角度杨氏模量；根据全角度泊松比与全角度杨氏模量，计算全角度全波场各向异性脆性指数；根据全角度全波场各向异性脆性指数，计算全角度全波场裂缝破裂调节因子；根据全角度全波场裂缝破裂调节因子，计算全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数。
在一个示例中，通过公式(1)计算VTI介质刚度矩阵系数：
Figure BDA0001944556680000171
其中，C11、C44、C66、C12、C33、C13为VTI介质刚度矩阵系数，VP为纵波速度，VSH为快横波速度，VSV为慢横波速度，ρ为密度，ε、δ为各向异性参数。
在一个示例中，通过公式(2)计算全角度纵波速度：
Figure BDA0001944556680000181
其中，Vp(θ)为角度θ对应的纵波速度，角度θ为0°-360°，D为计算参数，D＝[(C11-C44)sin2θ-(C33-C44)cos2θ]2+4(C13+C44)2sin2θcos2θ。
在一个示例中，通过公式(3)计算全角度快横波速度：
Figure BDA0001944556680000182
其中，Vsh(θ)为角度θ对应的快横波速度。
在一个示例中，通过公式(4)计算全角度慢横波速度：
Figure BDA0001944556680000183
其中，Vsv(θ)为角度θ对应的慢横波速度。
在一个示例中，通过公式(5)计算全角度泊松比：
Figure BDA0001944556680000184
其中，v(θ)sh为全角度快横波速度泊松比，v(θ)sv为全角度慢横波速度泊松比；通过公式(6)计算全角度杨氏模量：
Figure BDA0001944556680000185
其中，E(θ)sh为全角度快横波速度杨氏模量，E(θ)sv为全角度慢横波速度杨氏模量。
在一个示例中，通过公式(7)计算全角度全波场各向异性脆性指数：
Figure BDA0001944556680000191
其中，B(θ)sh为全角度全波场快横波速度各向异性脆性指数，B(θ)sv为全角度全波场慢横波速度各向异性脆性指数，E(θ)sh,n为全角度快横波速度杨氏模量的归一化值，
Figure BDA0001944556680000192
E(θ)sh,min为全角度快横波速度杨氏模量的最小值，E(θ)sh,max为全角度快横波速度杨氏模量的最大值，v(θ)sh,n为全角度快横波速度泊松比的归一化值，
Figure BDA0001944556680000193
v(θ)sh,min为全角度快横波速度泊松比的最小值，v(θ)sh,max为全角度快横波速度泊松比的最大值，E(θ)sv,n为全角度慢横波速度杨氏模量的归一化值，
Figure BDA0001944556680000194
E(θ)sv,min为全角度慢横波速度杨氏模量的最小值，E(θ)sv,max为全角度慢横波速度杨氏模量的最大值，v(θ)sv,n为全角度慢横波速度泊松比的归一化值，
Figure BDA0001944556680000195
v(θ)sv,min为全角度慢横波速度泊松比的最小值，v(θ)sv,max为全角度慢横波速度泊松比的最大值。
在一个示例中，通过公式(8)计算全角度全波场裂缝破裂调节因子：
Figure BDA0001944556680000201
其中，TC(θ)sh,n为全角度全波场快横波速度裂缝破裂调节因子，TC(θ)sv,n为全角度全波场慢横波速度裂缝破裂调节因子，TC(θ)sh为根据全角度快横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数，
Figure BDA0001944556680000202
TC(θ)sh,min为根据全角度快横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最小值，TC(θ)sh,max为根据全角度快横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最大值，TC(θ)sv为根据全角度慢横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数，
Figure BDA0001944556680000203
TC(θ)sv,min为根据全角度慢横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最小值，TC(θ)sv,max为根据全角度慢横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最大值。
在一个示例中，通过公式(9)计算全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数：
Figure BDA0001944556680000204
其中，BC(θ)为全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数，BC(θ)sh为全角度快横波速度计算的全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数，
Figure BDA0001944556680000205
BC(θ)sv为全角度慢横波速度计算的全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数，
Figure BDA0001944556680000206
本系统通过裂缝破裂调节因子计算脆性指数，能够更加精确的找到最大的脆性指数角度和位置，使脆性指数的计算更加符合力学原理，符合实际。
本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (8)

1.一种计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法，其特征在于，包括：
根据纵波速度、快横波速度、慢横波速度和各向异性参数，计算VTI介质刚度矩阵系数；
根据所述VTI介质刚度矩阵系数与角度，计算全角度纵波速度、全角度快横波速度、全角度慢横波速度；
根据所述全角度纵波速度、所述全角度快横波速度、所述全角度慢横波速度，计算全角度泊松比与全角度杨氏模量；
根据所述全角度泊松比与所述全角度杨氏模量，计算全角度全波场各向异性脆性指数；
根据所述全角度全波场各向异性脆性指数，计算全角度全波场裂缝破裂调节因子；
根据所述全角度全波场裂缝破裂调节因子，计算全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数；
其中，通过公式(8)计算全角度全波场裂缝破裂调节因子：
Figure FDA0002531116120000011
其中，TC(θ)sh,n为全角度全波场快横波速度裂缝破裂调节因子，TC(θ)sv,n为全角度全波场慢横波速度裂缝破裂调节因子，TC(θ)sh为根据全角度快横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数，
Figure FDA0002531116120000012
TC(θ)sh,min为根据全角度快横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最小值，TC(θ)sh,max为根据全角度快横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最大值，TC(θ)sv为根据全角度慢横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数，
Figure FDA0002531116120000021
TC(θ)sv,min为根据全角度慢横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最小值，TC(θ)sv,max为根据全角度慢横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最大值；
其中，通过公式(9)计算全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数：
Figure FDA0002531116120000022
其中，BC(θ)为全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数，BC(θ)sh为全角度快横波速度计算的全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数，
Figure FDA0002531116120000023
BC(θ)sv为全角度慢横波速度计算的全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数，
Figure FDA0002531116120000024
E(θ)sh为全角度快横波速度杨氏模量，E(θ)sv为全角度慢横波速度杨氏模量。
2.根据权利要求1所述的计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法，其中，通过公式(1)计算所述VTI介质刚度矩阵系数：
Figure FDA0002531116120000031
其中，C11、C44、C66、C12、C33、C13为VTI介质刚度矩阵系数，VP为纵波速度，VSH为快横波速度，VSV为慢横波速度，ρ为密度，ε、δ为各向异性参数。
3.根据权利要求2所述的计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法，其中，通过公式(2)计算全角度纵波速度：
Figure FDA0002531116120000032
其中，Vp(θ)为角度θ对应的纵波速度，角度θ为0°-360°，D为计算参数，D＝[(C11-C44)sin2θ-(C33-C44)cos2θ]2+4(C13+C44)2sin2θcos2θ。
4.根据权利要求3所述的计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法，其中，通过公式(3)计算全角度快横波速度：
Figure FDA0002531116120000033
其中，Vsh(θ)为角度θ对应的快横波速度。
5.根据权利要求4所述的计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法，其中，通过公式(4)计算全角度慢横波速度：
Figure FDA0002531116120000041
其中，Vsv(θ)为角度θ对应的慢横波速度。
6.根据权利要求5所述的计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法，其中，通过公式(5)计算全角度泊松比：
Figure FDA0002531116120000042
其中，v(θ)sh为全角度快横波速度泊松比，v(θ)sv为全角度慢横波速度泊松比；
通过公式(6)计算全角度杨氏模量：
Figure FDA0002531116120000043
其中，E(θ)sh为全角度快横波速度杨氏模量，E(θ)sv为全角度慢横波速度杨氏模量。
7.根据权利要求6所述的计算页岩全角度各向异性脆性指数的方法，其中，通过公式(7)计算全角度全波场各向异性脆性指数：
Figure FDA0002531116120000044
其中，B(θ)sh为全角度全波场快横波速度各向异性脆性指数，B(θ)sv为全角度全波场慢横波速度各向异性脆性指数，E(θ)sh,n为全角度快横波速度杨氏模量的归一化值，
Figure FDA0002531116120000051
E(θ)sh,min为全角度快横波速度杨氏模量的最小值，E(θ)sh,max为全角度快横波速度杨氏模量的最大值，v(θ)sh,n为全角度快横波速度泊松比的归一化值，
Figure FDA0002531116120000052
v(θ)sh,min为全角度快横波速度泊松比的最小值，v(θ)sh,max为全角度快横波速度泊松比的最大值，E(θ)sv,n为全角度慢横波速度杨氏模量的归一化值，
Figure FDA0002531116120000053
E(θ)sv,min为全角度慢横波速度杨氏模量的最小值，E(θ)sv,max为全角度慢横波速度杨氏模量的最大值，v(θ)sv,n为全角度慢横波速度泊松比的归一化值，
Figure FDA0002531116120000054
v(θ)sv,min为全角度慢横波速度泊松比的最小值，v(θ)sv,max为全角度慢横波速度泊松比的最大值。
8.一种计算页岩全角度各向异性脆性指数的系统，其特征在于，该系统包括：
存储器，存储有计算机可执行指令；
处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：
根据纵波速度、快横波速度、慢横波速度和各向异性参数，计算VTI介质刚度矩阵系数；
根据所述VTI介质刚度矩阵系数与角度，计算全角度纵波速度、全角度快横波速度、全角度慢横波速度；
根据所述全角度纵波速度、所述全角度快横波速度、所述全角度慢横波速度，计算全角度泊松比与全角度杨氏模量；
根据所述全角度泊松比与所述全角度杨氏模量，计算全角度全波场各向异性脆性指数；
根据所述全角度全波场各向异性脆性指数，计算全角度全波场裂缝破裂调节因子；
根据所述全角度全波场裂缝破裂调节因子，计算全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数；
其中，通过公式(8)计算全角度全波场裂缝破裂调节因子：
Figure FDA0002531116120000061
其中，TC(θ)sh,n为全角度全波场快横波速度裂缝破裂调节因子，TC(θ)sv,n为全角度全波场慢横波速度裂缝破裂调节因子，TC(θ)sh为根据全角度快横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数，
Figure FDA0002531116120000062
TC(θ)sh,min为根据全角度快横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最小值，TC(θ)sh,max为根据全角度快横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最大值，TC(θ)sv为根据全角度慢横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数，
Figure FDA0002531116120000063
TC(θ)sv,min为根据全角度慢横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最小值，TC(θ)sv,max为根据全角度慢横波速度计算的裂缝破裂调节因子参数的最大值；
其中，通过公式(9)计算全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数：
Figure FDA0002531116120000071
其中，BC(θ)为全角度全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数，BC(θ)sh为全角度快横波速度计算的全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数，
Figure FDA0002531116120000072
BC(θ)sv为全角度慢横波速度计算的全波场裂缝破裂调节因子后的脆性指数，
Figure FDA0002531116120000073
E(θ)sh为全角度快横波速度杨氏模量，E(θ)sv为全角度慢横波速度杨氏模量。
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