CN111898785A - 基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测方法及系统 - Google Patents

基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测方法及系统。该基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测方法包括：获取页岩的基础物性参数、页岩的纵横波属性参数和页岩的断裂韧性值；根据基础物性参数、纵横波属性参数和断裂韧性值建立多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式；对多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式进行多元回归分析，得到断裂韧性计算模型；输入测井参数至断裂韧性计算模型中，得到测井的断裂韧性值；输入地震数据体至断裂韧性计算模型中，得到地震的断裂韧性值；根据测井的断裂韧性值和地震的断裂韧性值得到准确的断裂韧性空间分布特征，进一步确定页岩气的分布范围。

Description

基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测方法及系统
技术领域
本发明涉及页岩气技术领域，具体地，涉及一种基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测方法及系统。
背景技术
页岩气甜点关键参数预测包括TOC(Total Organic Carbon，总有机碳)含量、含气性、孔隙度、脆性指数等参数，根据甜点参数及地质解释可以共同确定页岩气的分布，脆性指数则作为后期压裂开发页岩气的重要参数。但是脆性指数这个参数不具备实际的物理含义，也无法通过对岩石等材料进行实验室测得，在页岩气脆性指数预测中，一般的做法是根据其他弹性参数计算拟合而得到。然而与脆性指数相对应的材料学中的一个参数——断裂韧性参数则具备实际的物理含义，因此断裂韧性参数给页岩气的脆性和可压性评价带来了实际的意义，也有望实现脆性和可压性评价的准确预测。现有技术无法得到准确的断裂韧性空间分布特征，因此也无法确定页岩气的分布范围。
发明内容
本发明实施例的主要目的在于提供一种基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测方法及系统，以得到准确的断裂韧性空间分布特征，实现对页岩气甜点参数的有效预测，进一步确定页岩气的分布范围。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测方法，包括：
获取页岩的基础物性参数、页岩的纵横波属性参数和页岩的断裂韧性值；
根据基础物性参数、纵横波属性参数和断裂韧性值建立多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式；
对多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式进行多元回归分析，得到断裂韧性计算模型；
输入测井参数至断裂韧性计算模型中，得到测井的断裂韧性值；
输入地震数据体至断裂韧性计算模型中，得到地震的断裂韧性值；
根据测井的断裂韧性值和地震的断裂韧性值得到断裂韧性空间分布特征。
本发明实施例还提供一种基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测系统，包括：
获取单元，用于获取页岩的基础物性参数、页岩的纵横波属性参数和页岩的断裂韧性值；
关系式建立单元，用于根据基础物性参数、纵横波属性参数和断裂韧性值建立多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式；
断裂韧性计算模型单元，用于对多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式进行多元回归分析，得到断裂韧性计算模型；
第一计算单元，用于输入测井参数至断裂韧性计算模型中，得到测井的断裂韧性值；
第二计算单元，用于输入地震数据体至断裂韧性计算模型中，得到地震的断裂韧性值；
断裂韧性空间分布特征单元，用于根据测井的断裂韧性值和地震的断裂韧性值得到断裂韧性空间分布特征。
本发明实施例还提供一种计算机设备，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，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
获取页岩的基础物性参数、页岩的纵横波属性参数和页岩的断裂韧性值；
根据基础物性参数、纵横波属性参数和断裂韧性值建立多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式；
对多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式进行多元回归分析，得到断裂韧性计算模型；
输入测井参数至断裂韧性计算模型中，得到测井的断裂韧性值；
输入地震数据体至断裂韧性计算模型中，得到地震的断裂韧性值；
根据测井的断裂韧性值和地震的断裂韧性值得到断裂韧性空间分布特征。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取页岩的基础物性参数、页岩的纵横波属性参数和页岩的断裂韧性值；
根据基础物性参数、纵横波属性参数和断裂韧性值建立多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式；
对多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式进行多元回归分析，得到断裂韧性计算模型；
输入测井参数至断裂韧性计算模型中，得到测井的断裂韧性值；
输入地震数据体至断裂韧性计算模型中，得到地震的断裂韧性值；
根据测井的断裂韧性值和地震的断裂韧性值得到断裂韧性空间分布特征。
本发明实施例的基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测方法及系统，先根据基础物性参数、纵横波属性参数和断裂韧性值建立多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式，再对多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式进行多元回归分析，得到断裂韧性计算模型，然后输入测井参数至断裂韧性计算模型中，得到测井的断裂韧性值，输入地震数据体至断裂韧性计算模型中，得到地震的断裂韧性值，最后根据测井的断裂韧性值和地震的断裂韧性值得到准确的断裂韧性空间分布特征，实现对页岩气甜点参数的有效预测，进一步确定页岩气的分布范围。
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是本发明实施例中基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测方法的流程图；
图2是本发明实施例中基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测系统的结构框图。
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。
本领域技术技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。
鉴于现有技术无法得到准确的断裂韧性空间分布特征和页岩气的分布范围，本发明实施例提供一种基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测方法，以得到准确的断裂韧性空间分布特征，实现对页岩气甜点参数的有效预测，进一步确定页岩气的分布范围。以下结合附图对本发明进行详细说明。
图1是本发明实施例中基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测方法的流程图。如图1所示，基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测方法包括：
S101：获取页岩的基础物性参数、页岩的纵横波属性参数和页岩的断裂韧性值。
S102：根据基础物性参数、纵横波属性参数和断裂韧性值建立多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式。
S103：对多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式进行多元回归分析，得到断裂韧性计算模型。
具体实施时，可以分别计算根据每组关系式得到的断裂韧性值与实际断裂韧性值之间的相关系数。最大的相关系数对应的关系式为断裂韧性计算模型。
S104：输入测井参数至断裂韧性计算模型中，得到测井的断裂韧性值。
其中，测井参数包括偶极子声波测井数据或全波列声波测井数据，如测井的横波速度和测井的纵波速度。
S105：输入地震数据体至断裂韧性计算模型中，得到地震的断裂韧性值。
执行S105之前，可以先获取地震数据，再对地震数据进行地震反演以得到地震数据体。地震数据体包括地震的横波速度和地震的纵波速度。
S106：根据测井的断裂韧性值和地震的断裂韧性值得到断裂韧性空间分布特征。
S106包括：先根据测井的断裂韧性值和地震的断裂韧性值得到断裂韧性数据体，再根据断裂韧性数据体获得断裂韧性空间分布特征。
图1所示的基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测方法的执行主体可以为计算机。由图1所示的流程可知，本发明实施例的基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测方法先根据基础物性参数、纵横波属性参数和断裂韧性值建立多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式，再对多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式进行多元回归分析，得到断裂韧性计算模型，然后输入测井参数至断裂韧性计算模型中，得到测井的断裂韧性值，输入地震数据体至断裂韧性计算模型中，得到地震的断裂韧性值，最后根据测井的断裂韧性值和地震的断裂韧性值得到准确的断裂韧性空间分布特征，实现对页岩气甜点参数的有效预测，进一步确定页岩气的分布范围。
一实施例中，断裂韧性计算模型如下：
KIC＝4.282×10-5Vp+6.256×10-4Vs-0.8091；
其中，KIC为断裂韧性值，Vp为纵波速度，Vs为横波速度。
一实施例中，执行S101之前，还包括：测量页岩式样的几何参数，根据页岩式样的几何参数获取页岩的基础物性参数；对页岩式样进行声波测量，获取页岩的纵横波属性参数，对页岩式样进行断裂韧性测试，获取页岩的断裂韧性值。
具体实施时，可以根据从矿场取回的页岩样品制备人字形切槽巴西圆盘试样作为页岩式样，在测量页岩式样的几何参数后获取页岩的基础物性参数。其中，基础物性参数包括体积和密度，纵横波属性参数包括横波速度、纵波速度、衰减系数和波阻抗。
本发明的其中一个具体实施例如下：
1、根据从矿场取回的页岩样品制备人字形切槽巴西圆盘试样作为页岩式样。
2、测量页岩式样的几何参数，并根据页岩式样的几何参数获取页岩的基础物性参数。
3、对页岩式样进行声波测量，获取页岩的纵横波属性参数；对页岩式样进行断裂韧性测试，获取页岩的断裂韧性值。
4、根据基础物性参数、纵横波属性参数和断裂韧性值建立多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式。
5、对多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式进行多元回归分析，得到断裂韧性计算模型。例如，可以分别计算根据每组关系式得到的断裂韧性值与实际断裂韧性值之间的相关系数，最大的相关系数对应的关系式即为断裂韧性计算模型。
6、获取地震数据，对地震数据进行地震反演以得到地震数据体。
7、输入测井参数至断裂韧性计算模型中，得到测井的断裂韧性值；输入地震数据体至断裂韧性计算模型中，得到地震的断裂韧性值。
8、先根据测井的断裂韧性值和地震的断裂韧性值得到断裂韧性数据体，再根据断裂韧性数据体获得断裂韧性空间分布特征。
本发明可以应用在实际的页岩气地震工区的甜点预测中。从单井预测结果可以看到，本发明预测得到的断裂韧性值和脆性指数相对呈负相关关系，与实验室测量及模拟分析结果保持一致。在储层最好的发育层段可以看出断裂韧性值偏低，而脆性指数偏高的特征，符合地质认识。另外从井震联合断裂韧性预测结果也可以看到，本发明预测得到的断裂韧性值的特征与脆性指数特征呈相对负相关性，符合该区域的页岩地质认识。
综上，本发明实施例的基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测方法先根据基础物性参数、纵横波属性参数和断裂韧性值建立多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式，再对多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式进行多元回归分析，得到断裂韧性计算模型，然后输入测井参数至断裂韧性计算模型中，得到测井的断裂韧性值，输入地震数据体至断裂韧性计算模型中，得到地震的断裂韧性值，最后根据测井的断裂韧性值和地震的断裂韧性值得到准确的断裂韧性空间分布特征，实现对页岩气甜点参数的有效预测，进一步确定页岩气的分布范围。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测系统，由于该系统解决问题的原理与基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测方法相似，因此该系统的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
图2是本发明实施例中基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测系统的结构框图。如图2所示，基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测系统包括：
获取单元，用于获取页岩的基础物性参数、页岩的纵横波属性参数和页岩的断裂韧性值；
关系式建立单元，用于根据基础物性参数、纵横波属性参数和断裂韧性值建立多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式；
断裂韧性计算模型单元，用于对多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式进行多元回归分析，得到断裂韧性计算模型；
第一计算单元，用于输入测井参数至断裂韧性计算模型中，得到测井的断裂韧性值；
第二计算单元，用于输入地震数据体至断裂韧性计算模型中，得到地震的断裂韧性值；
断裂韧性空间分布特征单元，用于根据测井的断裂韧性值和地震的断裂韧性值得到断裂韧性空间分布特征。
在其中一种实施例中，基础物性参数包括体积和密度；
纵横波属性参数包括横波速度、纵波速度、衰减系数和波阻抗；
测井参数包括测井的横波速度和测井的纵波速度；
地震数据体包括地震的横波速度和地震的纵波速度。
在其中一种实施例中，断裂韧性计算模型如下：
KIC＝4.282×10-5Vp+6.256×10-4Vs-0.8091；
其中，KIC为断裂韧性值，Vp为纵波速度，Vs为横波速度。
在其中一种实施例中，获取单元具体用于：测量页岩式样的几何参数；
根据页岩式样的几何参数获取页岩的基础物性参数；
对页岩式样进行声波测量，获取页岩的纵横波属性参数；
对页岩式样进行断裂韧性测试，获取页岩的断裂韧性值。
综上，本发明实施例的基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测系统先根据基础物性参数、纵横波属性参数和断裂韧性值建立多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式，再对多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式进行多元回归分析，得到断裂韧性计算模型，然后输入测井参数至断裂韧性计算模型中，得到测井的断裂韧性值，输入地震数据体至断裂韧性计算模型中，得到地震的断裂韧性值，最后根据测井的断裂韧性值和地震的断裂韧性值得到准确的断裂韧性空间分布特征，实现对页岩气甜点参数的有效预测，进一步确定页岩气的分布范围。
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，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
获取页岩的基础物性参数、页岩的纵横波属性参数和页岩的断裂韧性值；
根据基础物性参数、纵横波属性参数和断裂韧性值建立多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式；
对多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式进行多元回归分析，得到断裂韧性计算模型；
输入测井参数至断裂韧性计算模型中，得到测井的断裂韧性值；
输入地震数据体至断裂韧性计算模型中，得到地震的断裂韧性值；
根据测井的断裂韧性值和地震的断裂韧性值得到断裂韧性空间分布特征。
综上，本发明实施例的计算机设备先根据基础物性参数、纵横波属性参数和断裂韧性值建立多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式，再对多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式进行多元回归分析，得到断裂韧性计算模型，然后输入测井参数至断裂韧性计算模型中，得到测井的断裂韧性值，输入地震数据体至断裂韧性计算模型中，得到地震的断裂韧性值，最后根据测井的断裂韧性值和地震的断裂韧性值得到准确的断裂韧性空间分布特征，实现对页岩气甜点参数的有效预测，进一步确定页岩气的分布范围。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取页岩的基础物性参数、页岩的纵横波属性参数和页岩的断裂韧性值；
根据基础物性参数、纵横波属性参数和断裂韧性值建立多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式；
对多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式进行多元回归分析，得到断裂韧性计算模型；
输入测井参数至断裂韧性计算模型中，得到测井的断裂韧性值；
输入地震数据体至断裂韧性计算模型中，得到地震的断裂韧性值；
根据测井的断裂韧性值和地震的断裂韧性值得到断裂韧性空间分布特征。
综上，本发明实施例的计算机可读存储介质先根据基础物性参数、纵横波属性参数和断裂韧性值建立多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式，再对多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式进行多元回归分析，得到断裂韧性计算模型，然后输入测井参数至断裂韧性计算模型中，得到测井的断裂韧性值，输入地震数据体至断裂韧性计算模型中，得到地震的断裂韧性值，最后根据测井的断裂韧性值和地震的断裂韧性值得到准确的断裂韧性空间分布特征，实现对页岩气甜点参数的有效预测，进一步确定页岩气的分布范围。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测方法，其特征在于，包括：
获取页岩的基础物性参数、页岩的纵横波属性参数和页岩的断裂韧性值；
根据所述基础物性参数、所述纵横波属性参数和所述断裂韧性值建立多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式；
对所述多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式进行多元回归分析，得到断裂韧性计算模型；
输入测井参数至所述断裂韧性计算模型中，得到测井的断裂韧性值；
输入地震数据体至所述断裂韧性计算模型中，得到地震的断裂韧性值；
根据所述测井的断裂韧性值和所述地震的断裂韧性值得到断裂韧性空间分布特征。
2.根据权利要求1所述的基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测方法，其特征在于，
所述基础物性参数包括体积和密度；
所述纵横波属性参数包括横波速度、纵波速度、衰减系数和波阻抗；
所述测井参数包括测井的横波速度和测井的纵波速度；
所述地震数据体包括地震的横波速度和地震的纵波速度。
3.根据权利要求2所述的基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测方法，其特征在于，所述断裂韧性计算模型如下：
KIC＝4.282×10-5Vp+6.256×10-4Vs-0.8091；
其中，KIC为断裂韧性值，Vp为纵波速度，Vs为横波速度。
4.根据权利要求1所述的基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测方法，其特征在于，获取页岩的基础物性参数之前，还包括：
测量页岩式样的几何参数；
根据所述页岩式样的几何参数获取页岩的基础物性参数；
对所述页岩式样进行声波测量，获取页岩的纵横波属性参数；
对所述页岩式样进行断裂韧性测试，获取页岩的断裂韧性值。
5.一种基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测系统，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取页岩的基础物性参数、页岩的纵横波属性参数和页岩的断裂韧性值；
关系式建立单元，用于根据所述基础物性参数、所述纵横波属性参数和所述断裂韧性值建立多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式；
断裂韧性计算模型单元，用于对所述多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式进行多元回归分析，得到断裂韧性计算模型；
第一计算单元，用于输入测井参数至所述断裂韧性计算模型中，得到测井的断裂韧性值；
第二计算单元，用于输入地震数据体至所述断裂韧性计算模型中，得到地震的断裂韧性值；
断裂韧性空间分布特征单元，用于根据所述测井的断裂韧性值和所述地震的断裂韧性值得到断裂韧性空间分布特征。
6.根据权利要求5所述的基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测系统，其特征在于，
所述基础物性参数包括体积和密度；
所述纵横波属性参数包括横波速度、纵波速度、衰减系数和波阻抗；
所述测井参数包括测井的横波速度和测井的纵波速度；
所述地震数据体包括地震的横波速度和地震的纵波速度。
7.根据权利要求6所述的基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测系统，其特征在于，所述断裂韧性计算模型如下：
KIC＝4.282×10-5Vp+6.256×10-4Vs-0.8091；
其中，KIC为断裂韧性值，Vp为纵波速度，Vs为横波速度。
8.根据权利要求5所述的基于页岩的断裂韧性空间分布特征预测系统，其特征在于，所述获取单元具体用于：测量页岩式样的几何参数；
根据所述页岩式样的几何参数获取页岩的基础物性参数；
对所述页岩式样进行声波测量，获取页岩的纵横波属性参数；
对所述页岩式样进行断裂韧性测试，获取页岩的断裂韧性值。
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以下步骤：
获取页岩的基础物性参数、页岩的纵横波属性参数和页岩的断裂韧性值；
根据所述基础物性参数、所述纵横波属性参数和所述断裂韧性值建立多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式；
对所述多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式进行多元回归分析，得到断裂韧性计算模型；
输入测井参数至所述断裂韧性计算模型中，得到测井的断裂韧性值；
输入地震数据体至所述断裂韧性计算模型中，得到地震的断裂韧性值；
根据所述测井的断裂韧性值和所述地震的断裂韧性值得到断裂韧性空间分布特征。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取页岩的基础物性参数、页岩的纵横波属性参数和页岩的断裂韧性值；
根据所述基础物性参数、所述纵横波属性参数和所述断裂韧性值建立多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式；
对所述多组断裂韧性值与几何参数，纵横波属性参数的关系式进行多元回归分析，得到断裂韧性计算模型；
输入测井参数至所述断裂韧性计算模型中，得到测井的断裂韧性值；
输入地震数据体至所述断裂韧性计算模型中，得到地震的断裂韧性值；
根据所述测井的断裂韧性值和所述地震的断裂韧性值得到断裂韧性空间分布特征。
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