[發(fā)明專利]基于縱波速度計算多巖性有效應力系數(shù)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811292081.1
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109116422B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設計）人: 王鴻升;李紅梅;劉俊勝;閆昭岷;譚明友;韓宏偉;孫興剛
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司物探研究院
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所(普通合伙) 37224
• 代理人: 崔曉艷

本發(fā)明提供一種基于縱波速度計算多巖性有效應力系數(shù)的方法，包括：根據(jù)干燥巖石的泊松比近似等于礦物的泊松比推導出干燥巖石與巖石基質(zhì)體積模量之比K_dry/K_ma與干燥巖石與巖石基質(zhì)的縱波模量之比M_dry/M_ma的關系表達式；用巖石和礦物的縱波模量替代Gassmann方程中相應的體積模量建立M_dry/M_ma的近似表達式；建立基于縱波模量的干燥巖石與巖石基質(zhì)的體積模量之比K_dry/K_ma的近似表達式；由巖石的縱波速度V_p、體積密度ρ和孔隙度φ計算多巖性的有效應力系數(shù)n。該方法對地層壓力、地層應力、破裂壓力和坍塌壓力的估算，以及橫波速度估算的研究有促進作用，并且具有很大的應用價值。

技術領域

本發(fā)明涉及勘探地球物理技術領域，特別是涉及到一種基于縱波速度計算多巖性有效應力系數(shù)的方法。

背景技術

Biot和Willis(1957)發(fā)現(xiàn)低滲透性多孔介質(zhì)(例如巖石)不適合應用Terzaghi(1943)的有效應力原理，提出了修正后的有效應力原理，由此引入有效應力系數(shù)的定義，即

P_e＝P_c-nP_p

式中：P_c是圍壓,P_p是孔隙流體壓力，P_e是有效應力。K_dry為多孔干燥巖石的體積模量，K_ma為巖石基質(zhì)的體積模量，n是有效應力系數(shù)(也稱為Boit或Biot-Willis系數(shù)，有的文獻中用α表示有效應力系數(shù))。在兩種極端情況下：(1)當孔隙度φ＝0時，K_dry＝K_ma，n＝0為固結良好的沉積巖、致密的沉積巖。(2)當孔隙度φ≥φ_crit(φ_crit為臨界孔隙度)時，K_dry＝0，n＝1為未固結的沉積物，因此0≤n≤1。

有效應力系數(shù)n在地層壓力預測中是一項非常關鍵的參數(shù)，一直局限于實驗室的測量，并沒有得到廣泛的應用。有效應力系數(shù)的精確估算一直是一個難題，在地層壓力預測中n經(jīng)常被假設為1。Geertsma(1961)、Krief等人(1990)、Nur等人(1995)、Hilterman(2001)和馬中高(2008)根據(jù)實驗室測量方法，進一步簡化，將有效應力系數(shù)n看成是孔隙度φ的函數(shù)，提出了一些經(jīng)驗公式，但這些經(jīng)驗公式的計算精度往往受巖性和臨界孔隙度的影響，對于全區(qū)或者多巖性的應用，有時就受到了局限。為此我們發(fā)明了一種新的基于縱波速度計算多巖性有效應力系數(shù)的方法，解決了以上技術問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種通過巖石的縱波速度V_p、密度ρ和孔隙度φ就能較精確地計算多巖性的有效應力系數(shù)n的基于縱波速度計算多巖性有效應力系數(shù)的方法。

本發(fā)明的目的可通過如下技術措施來實現(xiàn)：基于縱波速度計算多巖性有效應力系數(shù)的方法，該基于縱波速度計算多巖性有效應力系數(shù)的方法包括：步驟1，根據(jù)干燥巖石的泊松比近似等于礦物的泊松比推導出干燥巖石與巖石基質(zhì)體積模量之比K_dry/K_ma與干燥巖石與巖石基質(zhì)的縱波模量之比M_dry/M_ma的關系表達式；步驟2，用巖石和礦物的縱波模量替代Gassmann方程中相應的體積模量建立M_dry/M_ma的近似表達式；步驟3，建立基于縱波模量的干燥巖石與巖石基質(zhì)的體積模量之比K_dry/K_ma的近似表達式；步驟4，由巖石的縱波速度V_p、體積密度ρ和孔隙度φ計算多巖性的有效應力系數(shù)n。

本發(fā)明的目的還可通過如下技術措施來實現(xiàn)：