CN110320575B - 基于岩石物理模型的页岩有机质含量确定方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于岩石物理模型的页岩有机质含量确定方法及装置，包括：设定页岩包括骨架、含层状有机质的有机质、含层状粘土的粘土和含水的孔隙；获取页岩岩石样品的各组分含量、密度和速度，基于页岩岩石物理模型，调整层状有机质和层状粘土含量，当页岩岩石物理模型速度与实测速度相近时，反演出页岩岩石样品的层状有机质和层状粘土含量，骨架、有机质、粘土和整个页岩岩石的等效弹性模量，获取实际地层中的页岩岩石的密度曲线和声波时差曲线，基于页岩岩石物理模型，调整有机质含量、粘土含量和孔隙度，当页岩岩石物理模型速度与实测速度相近时，反演出页岩有机质含量。该方案提高了页岩有机质含量计算方法的精度，且降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及页岩储层勘探开发技术领域，特别涉及一种基于岩石物理模型的页岩有机质含量确定方法及装置。
背景技术
随着页岩油气资源勘探开发程度的不断提高，页岩储层的探测和评价显得尤为重要。有机质含量是页岩储层评价的重要参数之一，对页岩油气资源的勘探开发具有重要意义。由前人研究可知，页岩油气储层在储层物性、孔隙结构和矿物组成成分等地层特征方面与常规油气储层有很大的不同，这就导致常规油气储层的测井评价方法不再适用于页岩油气储层。
目前，利用测井资料定量计算页岩有机质含量是最常用的一种有机质含量计算方法，多以单因素测井解释计算模型为主，应用简便，但是考虑的影响因素少，计算复杂页岩储层有机质含量时精度会降低。近来年，提出可利用特殊测井方法估算有机质含量，如元素扫描测井可以定量分析地层中各元素含量，计算精度高，但该方法成本太高，应用不广泛，在很多实际井中都没有该方法相对应的测井曲线。提出多元参数回归分析法，其是一种统计的方法，首先分析各个测井参数与有机质含量的关系，再选取对有机质含量响应敏感的测井参数进行多元线性回归，最终建立有机质含量测井计算模型，但针对不同的地区要建立不同的公式进行计算，且计算过程繁琐。最经典的ΔlogR重叠法，应用广泛，计算简便，但计算过程中需要人为确定页岩基线等多个参数，不便操作，如果参数值选取错误对结果影响较大。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于岩石物理模型的页岩有机质含量确定方法及装置，解决了现有技术中确定页岩有机质含量精度低、计算过程繁琐的技术问题。
本发明实施例提供的基于岩石物理模型的页岩有机质含量确定方法包括：
设定页岩包括骨架、有机质、粘土和孔隙，其中，有机质包括层状有机质，粘土包括层状粘土，孔隙中包括水；
获取页岩岩石样品的各组分含量、密度和速度；
根据页岩岩石样品的各组分含量、密度和速度，基于页岩岩石物理模型，调整层状有机质含量和层状粘土含量，当页岩岩石物理模型速度与实测速度的差值在预设范围内时，反演得出页岩岩石样品的层状有机质含量和层状粘土含量，和骨架、有机质、粘土和整个页岩岩石的等效弹性模量；
根据实际测井资料数据，获取实际地层中的页岩岩石的密度曲线和声波时差曲线；
根据实际地层中的页岩岩石的密度曲线、声波时差曲线和各深度段的层状有机质含量和层状粘土含量，以及骨架、有机质、粘土和整个页岩岩石的等效弹性模量，基于页岩岩石物理模型，调整有机质含量、粘土含量和孔隙度，当页岩岩石物理模型速度与实测速度的差值在预设范围内时，反演出页岩有机质含量。
本发明实施例提供的基于岩石物理模型的页岩有机质含量确定装置包括：
页岩组分设定模块，用于设定页岩包括骨架、有机质、粘土和孔隙，其中，有机质包括层状有机质，粘土包括层状粘土，孔隙中包括水；
获取模块，用于获取页岩岩石样品的各组分含量、密度和速度；
反演模块，用于根据页岩岩石样品的各组分含量、密度曲线和速度曲线，基于基于页岩岩石物理模型，调整层状有机质含量和层状粘土含量，当页岩岩石物理模型速度与实测速度的差值在预设范围内时，反演得出页岩岩石样品的层状有机质含量和层状粘土含量，和骨架、有机质、粘土和整个页岩岩石的等效弹性模量；
所述获取模块还用于：根据实际测井资料数据，获取实际地层中的页岩岩石的密度曲线和声波时差曲线；
所述反演模块还用于：根据实际地层中的页岩岩石的密度曲线、声波时差曲线和各深度段的层状有机质含量和层状粘土含量，以及骨架、有机质、粘土和整个页岩岩石的等效弹性模量，基于页岩岩石物理模型，调整有机质含量、粘土含量和孔隙度，当页岩岩石物理模型速度与实测速度的差值在预设范围内时，反演出页岩有机质含量。
本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述所述方法的计算机程序。
在本发明实施例中，基于设定的页岩组分，即包括骨架、有机质、粘土和孔隙，其中，有机质包括层状有机质，粘土包括层状粘土，孔隙中包括水，基于页岩岩石物理模型，调整层状有机质含量和层状粘土含量，当页岩岩石物理模型速度与实测速度的差值在预设范围内时，反演得出页岩岩石样品的层状有机质含量和层状粘土含量，和骨架、有机质、粘土和整个页岩岩石的等效弹性模量，然后再根据实际测井资料数据获取的实际地层中的页岩岩石的密度曲线和声波时差曲线、各深度段的层状有机质含量和层状粘土含量，以及骨架、有机质、粘土和整个页岩岩石的等效弹性模量，基于页岩岩石物理模型，调整有机质含量、粘土含量和孔隙度，当页岩岩石物理模型速度与实测速度的差值在预设范围内时，反演出页岩有机质含量，这样提高了页岩有机质含量计算方法的精度，且降低了成本，进而能更高效的勘探开发页岩储层。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种基于岩石物理模型的页岩有机质含量确定方法流程图；
图2是本发明实施例提供的一种页岩岩石物理模型及速度的目标函数式建立流程图；
图3是本发明实施例提供的一种页岩地层某地区A井的岩石各组分测井资料示意图；
图4是本发明实施例提供的一种A井目的层段的实测TOC与模型反演TOC对比结果示意图；
图5是本发明实施例提供的一种A井非目的层段的实测TOC与模型反演TOC对比结果示意图；
图6是本发明实施例提供的一种页岩地层某地区B井中岩石各组分测井资料示意图；
图7是本发明实施例提供的一种B井目的层段的实测TOC与模型反演TOC对比结果示意图；
图8是本发明实施例提供的一种B井非目的层段的实测TOC与模型反演TOC对比结果示意图；
图9是本发明实施例提供的一种基于岩石物理模型的页岩有机质含量确定装置结构框图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中，提供了一种基于岩石物理模型的页岩有机质含量确定方法，如图1所示，该方法包括：
步骤101：设定页岩包括骨架、有机质(含层状有机质)、粘土(含层状粘土)和孔隙(含水)；
步骤102：获取页岩岩石样品的各组分含量、密度和速度；
步骤103：根据页岩岩石样品的各组分含量、密度和速度，基于页岩岩石物理模型，调整层状有机质含量和层状粘土含量，当页岩岩石物理模型速度与实测速度的差值在预设范围内时(即模型速度与测速度接近时)，反演得出页岩岩石样品的层状有机质含量和层状粘土含量，和骨架、有机质、粘土和整个页岩岩石的等效弹性模量；
其中，页岩岩石物理模型是针对不同的页岩岩石部分，采用不同的岩石物理模型方法进行建模，采用KT模型、SCA模型和Backus平均模型进行建模，构建的适用于测井尺度的模型。
步骤104：根据实际测井资料数据，获取实际地层中的页岩岩石的密度曲线和声波时差曲线；
步骤105：根据实际地层中的页岩岩石的密度曲线、声波时差曲线和各深度段的层状有机质含量和层状粘土含量，以及骨架、有机质、粘土和整个页岩岩石的等效弹性模量，基于页岩岩石物理模型，调整有机质含量、粘土含量和孔隙度，当页岩岩石物理模型速度与实测速度的差值在预设范围内时，反演出页岩有机质含量。
在本发明实施例中，如图2所示，步骤103具体包括：
步骤1031：根据页岩岩石样品的有机质含量，由KT模型求出含流体有机质部分的体积模量和剪切模量，其表达式如下：
其中，S是流体饱和度，S＝Φf/(Φf+Φk),Φf、Φk分别为有机质中所含流体的体积及有机质的体积，Kk和μk分别为有机质的体积模量和剪切模量。Kke、μke即为含流体的有机质的等效体积模量和剪切模量，Kf为有机质中所含流体的体积模量。
步骤1032：根据页岩岩石样品的粘土含量，由SCA模型求出含束缚水粘土部分的体积模量和剪切模量，其表达式如下：
其中，
其中，Kw、μw分别为水的体积模量和剪切模量，Kc、μc分别为粘土的体积模量和剪切模量。α为粘土颗粒的纵横比，此处取值为1。fbw、fc分别为粘土束缚水和粘土的体积相对含量，且fbw+fc＝1，
分别含束缚水粘土部分的体积模量和剪切模量。
步骤1033：根据页岩岩石样品的骨架矿物含量和各骨架矿物的弹性模量理论值，利用平均模型计算骨架部分的等效体积模量和剪切模量，其表达式如下：
其中，Kme、μme分别为骨架部分的等效体积模量和等效剪切模量。Ki、μi分别为第i种骨架矿物的体积模量和剪切模量，fi为第i种骨架矿物在骨架部分中的相对体积含量，N为骨架矿物的总种类。
骨架部分的等效弹性模量需要采用平均模型进行计算，是因为骨架中含有不同矿物质，所以在计算过程中，骨架矿物成分可根据岩心数据选取含量比例多的矿物质，即认为骨架主要矿物成分，将矿物含量平均取值得到骨架部分的等效弹性模量。
步骤1034：根据所述页岩岩石样品的各组分含量、含流体有机质部分的体积模量和剪切模量、含束缚水粘土部分的体积模量和剪切模量、骨架部分的等效体积模量和剪切模量，采用SCA模型计算页岩岩石样品对应的各向同性地层的等效体积模量和剪切模量，其表达式如下：
其中，
其中，fk、fcl、fm分别为有机质、粘土及骨架的体积相对含量，且fk+fcl+fm＝1。
与
即为计算得到的等效体积模量与等效剪切模量。
步骤1035：考虑层状结构的影响，但层状粘土和层状有机质含量是未知的。根据页岩岩石样品对应的各向同性地层的等效体积模量和剪切模量，根据Backus平均模型求出页岩岩石样品对应的各向异性地层的等效体积模量和剪切模量，其表达式如下：
其中，单元刚度矩阵C中的任一元素
为刚度系数，其物理意义为：
表示当单元的第j个节点有单位位移时，而其它节点位移为0时，需在单位的第i个节点位移方向上施加的节点力的大小；
例如：
表示当单元的第3个节点有水平方向单位位移时，而其它节点位移均为0时，在单位的第2个节点所引起的垂直方向的节点力。
其中，
其中，
其中，VP表示纵波速度；VS表示横波速度；ρ表示岩石的平均密度；K表示对应的体积模量；μ表示对应的等效剪切模量；
< >表示对括号内不同类型矿物组分弹性参数的加权平均，物理量x的加权平均值定义为：
<x>＝fmxm+fcxc+fkxk (10)
式中，下标c、k和m分别表示层状粘土矿物、层状有机质，以及所有其他矿物混合物；参数xm、xc和xk分别代入骨架矿物含量，层状粘土含量和层状有机质含量时的< >中各表达式；参数fm、fc和fk分别表示骨架矿物含量，层状粘土含量和层状有机质含量。
举例说明：计算
其中，根据页岩岩石密度和各向异性页岩的等效体积模量和等效剪切模量可以按照如下公式计算页岩的纵横波速度。
式中，VP,v和VP,h分别为垂直和水平传播的纵波速度；VSH,v和VSH,h分别为垂直和水平传播的横波速度；ρ为岩石的平均密度。
在本发明实施例中，由于实际当中的页岩岩石样品的各组分含量未知，页岩的声波时差、密度测井曲线已知，并且根据上述反演得到层状有机质含量和层状粘土含量便假设已知不同层段的层状有机质含量和层状粘土含量。
根据各组分的体积模量和剪切模量的理论值，将有机质部分、粘土部分、骨架部分和孔隙部分采用SCA模型计算各向同性地层的等效体积模量和剪切模量的表达式，见式(7)和式(8)。
考虑层状有机质和层状粘土的影响，根据各深度段的层状有机质含量和层状粘土含量，各向同性地层的等效体积模量和剪切模量，利用Backus平均模型求出各向异性地层的等效体积模量和剪切模量的表达式，见式(9)和式(10)。
根据实际地层中的页岩岩石的密度曲线和速度曲线、各向异性地层的等效体积模量和剪切模量，基于页岩岩石物理模型，调整有机质含量、粘土含量和孔隙度，当页岩岩石物理模型速度与实测速度的差值在预设范围内时(即模型速度与测速度接近时)，反演得到实际地层中的页岩岩石的有机质体积含量。
下面采用具体实施例来说明本发明计算页岩有机质含量的精度。
图3为某地区A井的岩石各组分测井资料，模拟结果如图4、图5所示，模型反演TOC(total organic carbon)与实测TOC对比可发现，本发明能有效地由纵波时差反演页岩有机质含量。利用B井再次验证该有机质含量反演方法的可靠性，图6为某地区B井的岩石各组分测井资料，图7、图8为实测有机质含量与模型反演有机质含量的对比结果，相对误差较小，可靠性高。
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种基于岩石物理模型的页岩有机质含量确定装置，如下面的实施例所述。由于基于岩石物理模型的页岩有机质含量确定装置解决问题的原理与基于岩石物理模型的页岩有机质含量确定方法相似，因此基于岩石物理模型的页岩有机质含量确定装置的实施可以参见基于岩石物理模型的页岩有机质含量确定方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图9是本发明实施例的基于岩石物理模型的页岩有机质含量确定装置的结构框图，如图9所示，包括：
页岩组分设定模块901，用于设定页岩包括骨架、有机质、粘土和孔隙，其中，有机质包括层状有机质，粘土包括层状粘土，孔隙中包括水；
获取模块902，用于获取页岩岩石样品的各组分含量、密度和速度；
反演模块903，用于根据页岩岩石样品的各组分含量、密度曲线和速度曲线，基于页岩岩石物理模型，调整层状有机质含量和层状粘土含量，当页岩岩石物理模型速度与实测速度的差值在预设范围内时，反演得出页岩岩石样品的层状有机质含量和层状粘土含量，和骨架、有机质、粘土和整个页岩岩石的等效弹性模量；
所述获取模块902还用于：根据实际测井资料数据，获取实际地层中的页岩岩石的密度曲线和声波时差曲线；
所述反演模块903还用于：根据实际地层中的页岩岩石的密度曲线、声波时差曲线和各深度段的层状有机质含量和层状粘土含量，以及骨架、有机质、粘土和整个页岩岩石的等效弹性模量，基于页岩岩石物理模型，调整有机质含量、粘土含量和孔隙度，当页岩岩石物理模型速度与实测速度的差值在预设范围内时，反演出页岩有机质含量。
在本发明实施例中，所述反演模块903具体用于：
按照如下方式确定骨架、有机质、粘土和整个页岩岩石的等效弹性模量：
根据页岩岩石样品的有机质含量，由KT模型求出含流体有机质部分的体积模量和剪切模量；
根据页岩岩石样品的粘土含量，由SCA模型求出含束缚水粘土部分的体积模量和剪切模量；
根据页岩岩石样品的骨架矿物含量和各骨架矿物的弹性模量理论值，利用平均模型计算骨架部分的等效体积模量和剪切模量；
根据所述页岩岩石样品的各组分含量、含流体有机质部分的体积模量和剪切模量、含束缚水粘土部分的体积模量和剪切模量、骨架部分的等效体积模量和剪切模量，采用SCA模型计算页岩岩石样品对应的各向同性地层的等效体积模量和剪切模量；
根据页岩岩石样品对应的各向同性地层的等效体积模量和剪切模量，根据Backus平均模型求出页岩岩石样品对应的各向异性地层的等效体积模量和剪切模量。
本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述所述方法的计算机程序。
综上所述，本发明提出的基于岩石物理模型的页岩有机质含量确定方法和装置建立了适用于测井尺度的页岩岩石物理模型，基于该模型进行正演模拟计算页岩有机质含量，提高了页岩有机质含量计算方法的精度，且降低了成本，进而能更高效的勘探开发页岩储层。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
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 (10)
1.一种基于岩石物理模型的页岩有机质含量确定方法，其特征在于，包括：
设定页岩包括骨架、有机质、粘土和孔隙，其中，有机质包括层状有机质，粘土包括层状粘土，孔隙中包括水；
获取页岩岩石样品的各组分含量、密度和速度；
根据页岩岩石样品的各组分含量、密度和速度，基于页岩岩石物理模型，调整层状有机质含量和层状粘土含量，当页岩岩石物理模型速度与实测速度的差值在预设范围内时，反演得出页岩岩石样品的层状有机质含量和层状粘土含量，和骨架、有机质、粘土和整个页岩岩石的等效弹性模量；
根据实际测井资料数据，获取实际地层中的页岩岩石的密度曲线和声波时差曲线；
根据实际地层中的页岩岩石的密度曲线、声波时差曲线和各深度段的层状有机质含量和层状粘土含量，以及骨架、有机质、粘土和整个页岩岩石的等效弹性模量，基于页岩岩石物理模型，调整有机质含量、粘土含量和孔隙度，当页岩岩石物理模型速度与实测速度的差值在预设范围内时，反演出页岩有机质含量。
2.如权利要求1所述的基于岩石物理模型的页岩有机质含量确定方法，其特征在于，骨架、有机质、粘土和整个页岩岩石的等效弹性模量按照如下方式确定：
根据页岩岩石样品的有机质含量，由KT模型求出含流体有机质部分的体积模量和剪切模量；
根据页岩岩石样品的粘土含量，由SCA模型求出含束缚水粘土部分的体积模量和剪切模量；
根据页岩岩石样品的骨架矿物含量和各骨架矿物的弹性模量理论值，利用平均模型计算骨架部分的等效体积模量和剪切模量；
根据所述页岩岩石样品的各组分含量、含流体有机质部分的体积模量和剪切模量、含束缚水粘土部分的体积模量和剪切模量、骨架部分的等效体积模量和剪切模量，采用SCA模型计算页岩岩石样品对应的各向同性地层的等效体积模量和剪切模量；
根据页岩岩石样品对应的各向同性地层的等效体积模量和剪切模量，根据Backus平均模型求出页岩岩石样品对应的各向异性地层的等效体积模量和剪切模量。
3.如权利要求2所述的基于岩石物理模型的页岩有机质含量确定方法，其特征在于，根据页岩岩石样品的有机质含量，按照如下公式由KT模型求出含流体有机质部分的体积模量和剪切模量：
其中，S是流体饱和度，S＝Φf/(Φf+Φk)，Φf、Φk分别为有机质中所含流体的体积及有机质的体积，Kk和μk分别为有机质的体积模量和剪切模量；Kke、μke为含流体的有机质的等效体积模量和剪切模量，Kf为有机质中所含流体的体积模量。
4.如权利要求2所述的基于岩石物理模型的页岩有机质含量确定方法，其特征在于，根据页岩岩石样品的粘土含量，按照如下公式由SCA模型求出含束缚水粘土部分的体积模量和剪切模量：
其中，
其中，Kw、μw分别为水的体积模量和剪切模量，Kc、μc分别为粘土的体积模量和剪切模量，α为粘土颗粒的纵横比，fbw、fc分别为粘土束缚水和粘土的体积相对含量，且fbw+fc＝1，
分别含束缚水粘土部分的体积模量和剪切模量。
5.如权利要求2所述的基于岩石物理模型的页岩有机质含量确定方法，其特征在于，根据页岩岩石样品的骨架矿物含量和各骨架矿物的弹性模量理论值，按照如下公式利用平均模型计算骨架部分的等效体积模量和剪切模量：
其中，Kme、μme分别为骨架部分的等效体积模量和等效剪切模量，Ki、μi分别为第i种骨架矿物的体积模量和剪切模量，fi为第i种骨架矿物在骨架部分中的相对体积含量，N为骨架矿物的总种类。
6.如权利要求2所述的基于岩石物理模型的页岩有机质含量确定方法，其特征在于，根据所述页岩岩石样品的各组分含量、含流体有机质部分的体积模量和剪切模量、含束缚水粘土部分的体积模量和剪切模量、骨架部分的等效体积模量和剪切模量，按照如下公式采用SCA模型计算页岩岩石样品对应的各向同性地层的等效体积模量和剪切模量：
其中，
其中，fk、fcl、fm分别为有机质、粘土及骨架的体积相对含量，且fk+fcl+fm＝1，Kke、μke为含流体的有机质的等效体积模量和剪切模量，
与
为计算得到的等效体积模量与等效剪切模量，
分别含束缚水粘土部分的体积模量和剪切模量，Kme、μme分别为骨架部分的等效体积模量和等效剪切模量，α为粘土颗粒的纵横比。
7.如权利要求2所述的基于岩石物理模型的页岩有机质含量确定方法，其特征在于，根据页岩岩石样品对应的各向同性地层的等效体积模量和剪切模量，按照如下公式根据Backus平均模型求出页岩岩石样品对应的各向异性地层的等效体积模量和剪切模量：
其中，单元刚度矩阵C中的任一元素
为刚度系数，其物理意义为：
表示当单元的第j个节点有单位位移时，而其它节点位移为0时，需在单位的第i个节点位移方向上施加的节点力的大小；
其中，
其中，
其中，VP表示纵波速度；VS表示横波速度；ρ表示岩石的平均密度；K表示对应的体积模量；μ表示对应的等效剪切模量；
< >表示对括号内不同类型矿物组分弹性参数的加权平均，物理量x加权平均值定义为：
<x>＝fmxm+fcxc+fkxk；
其中，下标c、k和m分别表示层状粘土、层状有机质，以及所有其他矿物混合物；参数xm、xc和xk分别代入骨架矿物含量，层状粘土含量和层状有机质含量时的< >中各表达式；参数fm、fc和fk分别表示骨架矿物含量，层状粘土含量和层状有机质含量。
8.一种基于岩石物理模型的页岩有机质含量确定装置，其特征在于，包括：
页岩组分设定模块，用于设定页岩包括骨架、有机质、粘土和孔隙，其中，有机质包括层状有机质，粘土包括层状粘土，孔隙中包括水；
获取模块，用于获取页岩岩石样品的各组分含量、密度和速度；
反演模块，用于根据页岩岩石样品的各组分含量、密度曲线和速度曲线，基于页岩岩石物理模型，调整层状有机质含量和层状粘土含量，当页岩岩石物理模型速度与实测速度的差值在预设范围内时，反演得出页岩岩石样品的层状有机质含量和层状粘土含量，和骨架、有机质、粘土和整个页岩岩石的等效弹性模量；
所述获取模块还用于：根据实际测井资料数据，获取实际地层中的页岩岩石的密度曲线和声波时差曲线；
所述反演模块还用于：根据实际地层中的页岩岩石的密度曲线、声波时差曲线和各深度段的层状有机质含量和层状粘土含量，以及骨架、有机质、粘土和整个页岩岩石的等效弹性模量，基于页岩岩石物理模型，调整有机质含量、粘土含量和孔隙度，当页岩岩石物理模型速度与实测速度的差值在预设范围内时，反演出页岩有机质含量。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7任一项所述方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至7任一项所述方法的计算机程序。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012166228A1 (en) * | 2011-06-02 | 2012-12-06 | Exxonmobil Upstream Research Company | Joint inversion with unknown lithology |
| WO2013149656A1 (en) * | 2012-04-04 | 2013-10-10 | Statoil Petroleum As | Estimating a rock physics model parameter for a geological formation |
| WO2014008931A1 (en) * | 2012-07-10 | 2014-01-16 | Statoil Petroleum As | Anisotropy parameter estimation |
| CN103713320A (zh) * | 2013-12-31 | 2014-04-09 | 孙赞东 | 一种富有机质泥页岩岩石物理模型的建立方法 |
| CN104007482A (zh) * | 2014-04-16 | 2014-08-27 | 孙赞东 | 一种基于各向异性有效场的泥页岩岩石物理模型方法 |
| US10139519B2 (en) * | 2013-12-11 | 2018-11-27 | Exxonmobil Upstream Research Company | Method for automated rock physics modeling |
| CN109143373A (zh) * | 2017-06-28 | 2019-01-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 页岩气储层地层压力计算方法及计算机可读存储介质 |
| CN109655940A (zh) * | 2017-10-12 | 2019-04-19 | 中国石油化工股份有限公司 | 页岩各向异性岩石物理模型建模方法 |
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012166228A1 (en) * | 2011-06-02 | 2012-12-06 | Exxonmobil Upstream Research Company | Joint inversion with unknown lithology |
| WO2013149656A1 (en) * | 2012-04-04 | 2013-10-10 | Statoil Petroleum As | Estimating a rock physics model parameter for a geological formation |
| WO2014008931A1 (en) * | 2012-07-10 | 2014-01-16 | Statoil Petroleum As | Anisotropy parameter estimation |
| US10139519B2 (en) * | 2013-12-11 | 2018-11-27 | Exxonmobil Upstream Research Company | Method for automated rock physics modeling |
| CN103713320A (zh) * | 2013-12-31 | 2014-04-09 | 孙赞东 | 一种富有机质泥页岩岩石物理模型的建立方法 |
| CN104007482A (zh) * | 2014-04-16 | 2014-08-27 | 孙赞东 | 一种基于各向异性有效场的泥页岩岩石物理模型方法 |
| CN109143373A (zh) * | 2017-06-28 | 2019-01-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 页岩气储层地层压力计算方法及计算机可读存储介质 |
| CN109655940A (zh) * | 2017-10-12 | 2019-04-19 | 中国石油化工股份有限公司 | 页岩各向异性岩石物理模型建模方法 |
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| "富有机质页岩TOC含量的地球物理定量化预测";王健 等;《石油地球物理勘探》;20160630;第51卷(第3期);第596-604页 * |
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