一種應用應變量計算脆性地層孔隙度的方法
【技術領域】
[0001] 本發明渉及油氣地質勘探處理方法領域，特別是涉及到- '種應用應變量計算脆性 地層?L隙度的方法。
【背景技術】
[0002] 大量的勘探實踐表明，脆性地層中的孔洞和裂隙是油氣滲流的主耍通道和儲集空 間，因此地層孔隙度大小與該類型油藏具有密切的關系。對地層孔隙度的計算國內外學者 進行了較多的探索，大致可法可分為H類，即基于測井的孔隙度計算方法、基于地震及地質 統計的計算方法，W及基于構造成因的？L隙度計算方法。基于測井的裂縫孔隙度計算有兩 個途徑，--是利用雙側向測井資料計算，例如李善軍等應用基于平板模型的雙側向數值模 擬推導了裂縫孔隙度的計算模型（李善軍，19%)，但由于用雙側向計算的裂縫化隙度大小 與電阻率值大小存在很大的聯系，因此在由非裂縫因素引起的電阻率降低段，利用雙側向 計算裂縫孔隙度時仍存在較大問題（趙輝，2012)。另外一個是利用微電阻率成像測井資料 來計算，該方法可W精細的描述和定量評價儲層裂縫、孔洞，但由于成像測井成本高昂，限 制了其應用范圍。除此之外，應用測井計算地層孔隙度的方法只能獲得井點處的地層孔隙 度值，而對井點之外的地層，尤其是當地層均值性橫向變化大時，則無法準確推測地層孔隙 度。而基于地震資料計算地層孔隙度的方法，受地震資料分辨率的影響，預測精度及準確性 普遍不高。
[0003] 由于地層化隙度受沉積作用、成巖作用及構造作用的影響，對于脆性地層，構造作 用引起的地層變形使巖石中產生大量的次生裂縫和孔洞，成為影響脆性地層孔隙度大小的 主要因素。而研究證實，巖石變形與巖石產生次生裂縫和孔洞（破裂）的行為，W及巖石彈 性力學性質之間存在密切的關系。自20世紀70年代起，Brady和Duvall(1973)，Jeager 和cook(1976)，Brace和Kohlste化（1980)及He等（1990)等陸續對巖石破裂行為的全部 過程、發展階段、曲線變化W及相關力學物理現象進行了實驗、探討和總結，國內學者葛和 平（2004)，張學年（2011)等也對巖石破裂行為及其與巖石彈性力學參數的關系進行了研 究，發現在巖石的單軸和H軸破壞實驗中，巖石- '般經歷裂隙閉合壓密變形、孔隙緊縮彈性 變形、微觀劈裂擴展及宏觀破裂發展四個階段。基于^上對巖石形變及破裂成因的認識，已 有學者在數值模擬構造應力場的基礎上，建立了應力-巖石彈性力學參數-裂縫參數之間 的數學模型，通過計算裂縫相關參數（裂縫密度、開度等）對脆性地層的？L滲性（孔隙度、 滲透率）進行描述。如鄧攀等（2006)通過數值模擬H維構造應力場，依據格里菲斯準則及 庫倫-摩爾破裂準則，建立了應力場與裂縫破裂率的關系；季宗鎮等（2010)從巖石變形前 后能量守恒角度，推導了應力、裂縫表面能、巖石彈性力學參數與裂縫參數（裂縫開度、裂 縫孔隙度、滲透率）之間的關系式。然而，通過有限元法數值模擬構造應力場的過程，需要 構建合理的地質模型及賦予合理的邊界作用力，由于對古構造格局、模型邊界載荷的認識 具有很強的主觀性，W及簡化模型與復雜地質體之間的矛盾等問題，影響了預測出的裂縫 相關參數的可信度。
[0004] 另--方面，巖石在應力作用下會發生變形，變形后與原來尺寸的變化率稱為應變。 一般認為，對于脆性地層，應變量越大地層中的次生構造裂縫和孔洞越發育，地層的孔滲性 越好。例如，在構造變形過程中上盤地層經過斷層轉折后發生權皺變形，而經過斷層轉折次 數越多，獲得的累加應變越大，裂縫往往越發育，如權皺的前翼、背斜軸面等部位（何登發， 2005)。隨著構造恢復理論的完善和計算機性能的提高，目前可W通過H維構造恢復軟件， 如Geosec-3D、3DMove等，恢復地層變形前的形態，根據地層單元變形前后面積或體積的變 化率求取應變，并根據應變分布規律定性評價裂縫發育情況。例如管文勝等（2009)應用 SDMove對輪南碳酸鹽巖潛山進行了構造恢復和應變量求取，發現應變量大的位置往往對應 裂縫較發育區；管樹巍等（2010)在Gocad平臺上建立了面模型和體模型，利用H維恢復插 件開展了構造恢復，得出了地層的應變分布圖；韓波等（2013)基于H維構造恢復技術對侵 入巖體進行應變量求取，預測了裂縫發育程度。然而，通過H維構造恢復求取地層應變量的 方法，只能對裂縫發育和地層？L滲性做定性描述，而不能定量計算出裂縫?L隙度等裂縫參 數，通過應變量求取裂縫孔隙度的方法尚未報道。
[0005] 本發明針對W上問題，提出了一種應用應變量計算脆性地層孔隙度的方法，它是 通過H維構造恢復方法求取地層應變量，并依據巖石彈性變形理論建立起應變量、巖石彈 性力學參數與裂縫?L隙度的關系式，計算出裂縫孔隙度，并應用巖也孔隙度對其進行校正， 最終獲得脆性地層的孔隙度平面分布圖。該方法預測精度高、簡便易行，在提高油氣藏鉆探 成功率、回避施工風險及提高效率方面具有很好的應用前景。
【發明內容】
[0006] 本發明提供----種應用應變量計算脆性地層孔隙度的方法，依據巖石物理理論， 建立脆性地層巖石破裂模型，推導出應變量-孔隙度的關系式，應用H維構造恢復軟件 SDmove計算出地層應變量，結合脆性地層巖石彈性力學參數，簡單快捷的計算出脆性地層 裂縫孔隙度，W法到提島預測脆性地層孔隙度的準確度及精度，減少投入成本的目的。
[0007] 為實現上述目的，本發明采取如下技術措施來實現：
[0008] 一種應用應變量計算脆性地層孔隙度的方法，包括化下步驟：
[0009] 步驟1，通過分析脆性地層所在區域的地質背景，確定脆性地層裂縫發育的主要地 質時期，應用立維地震資料及鉆井、測井數據，制作人X合成地震記錄，W確定脆性地層裂 縫發育主耍地質時期所對應的地層及脆性地層在地震數據體上所對應的同向軸，對其進行 追蹤解釋得到時間域地層，并解釋出與__t述時間域地層交切的斷層數據；
[0010] 步驟2,利用解釋的時間域地層及斷層數據建立深度域地質模型；
[0011]步驟3,計算脆性地層的應變量e，是指若步驟2中定義X方向及Y方向上的網格 間距分別為a、b，則地層變形后的每個H角網格的面積Ai= (aXb)/2,經過構造恢復后對 應的地層初始的每個H角網格的面積Bi二（a'Xb' )/2,那么對應的地層變形后的每個 H角網格的應變量ei二iAi?Bi|/Bi;
[0012] 步驟4,利用H軸應力測試儀測定某井眼處脆性地層巖石的彈性力學參數：彈性 模量似及內摩擦角（口）；
[0013] 步驟5,利用下式計算出脆性地層的裂縫孔隙度O:
[0014]
陽O巧]其中，
[0017] e為地層應變量，E為彈性模量，科為內摩擦角，P為上覆地層平均古密度，g為 重力加速度化細g/N)，h'為脆性地層古埋深；
[0018] 步驟6,應用井眼處的鉆井、測井數據對計算出的裂縫化隙度&進行校正，得出脆 性地層的孔隙度平面分布圖。
[0019] 上述方案進一步包括：
[0020] 步驟1所述的H維地震資料是指經過疊前時間偏移處理或疊后時間偏移處理的 地震資料；所述的對脆性地層進行追蹤解釋，通常是在Geo化ame或Landmark解釋系統中， 利用已有的鉆井、測井數據進行精細的標定，識別出脆性地層所對應的同向軸后進行的橫 間追蹤解釋；
[0021] 步驟2所述的利用解釋的時間域地層及斷層數據建立深度域模型，是指應用H維 構造恢復軟件，選擇數據格式，選擇耍導入的時間域地層及斷層數據，在interval中定義 X方向及Y方向t的網格間距，選擇時深轉換模塊，輸入時深轉換參數，建立深度域地質模 型。
[0022] 步驟3所述的計算脆性地層的應變量e，是指應用H維構造恢復軟件SDmove,選 擇脆性地層數據，計算出地層變形后的每個H角網格的面積Ai;選擇斷層數據，選擇上盤地 層數據及下盤地層數據，得出脆性