[發(fā)明專利]含旋轉(zhuǎn)傾斜裂縫橫向各向同性巖石電性能檢測方法和系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111474604A
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓同城;顏韓
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(華東)
• 主分類號: G01V11/00
• 分類號: G01V11/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 孫楠

本發(fā)明涉及一種含旋轉(zhuǎn)傾斜裂縫橫向各向同性巖石電性能檢測方法和系統(tǒng)，包括：測量電導(dǎo)率參數(shù)，獲得背景巖石電導(dǎo)率張量K₀和裂縫電導(dǎo)率張量K*；對含裂縫的橫向各向同性巖石進行CT掃描，獲得裂縫的體積含量φ、裂縫縱橫比α、裂縫與背景各向同性面的夾角θ和旋轉(zhuǎn)角通過裂縫縱橫比α和裂縫與背景各向同性面的夾角θ表征裂縫形狀，并獲得取向的裂縫形狀張量H，并根據(jù)裂縫形狀張量H計算裂縫的電導(dǎo)率貢獻張量A；基于電學滑動理論獲得旋轉(zhuǎn)傾斜裂縫的橫向各向同性巖石電導(dǎo)率張量，根據(jù)電導(dǎo)率張量獲取巖石的電導(dǎo)率。其通過使裂縫圍繞背景巖石垂直軸的旋轉(zhuǎn)，能夠更加符合真實含裂縫地層的情況，能夠更真實的反應(yīng)實際巖石的電導(dǎo)率特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種含旋轉(zhuǎn)傾斜裂橫向各向同性巖石電性能檢測方法和系統(tǒng)，屬于勘探地球物理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

對于裂縫性地層，建立合適的電學巖石物理模型是應(yīng)用電法勘探精確評價裂縫特征的基礎(chǔ)。為了推動電法勘探技術(shù)的發(fā)展，研究者推導(dǎo)了許多能表征含裂縫巖石電導(dǎo)率的巖石物理模型。對于含裂縫各向同性背景巖石，當所有裂縫平行時，有效熱導(dǎo)率(同介質(zhì)電導(dǎo)率具有相似的推導(dǎo)過程和數(shù)學表達形式)的解的封閉形式由Hatta和Taya給出。對于含多種取向裂縫各向同性巖石的熱導(dǎo)率性質(zhì)，Shafiro和Kachanov通過引入取向分布函數(shù)(ODF)進行了表征。上述模型都假設(shè)含裂縫巖石的背景介質(zhì)為各向同性，然而，實際含裂縫地層會呈現(xiàn)明顯橫向各向同性特征。當背景巖石為橫向各向同性時，裂縫的存在對巖石電導(dǎo)率的影響會更加復(fù)雜。Barthelemy通過分析含裂縫各向異性介質(zhì)的Green函數(shù)給出了推導(dǎo)含任意取向裂縫各向異性巖石滲透率(同介質(zhì)電導(dǎo)率具有相似的推導(dǎo)過程和數(shù)學表達形式)的隱式方法，這為含傾斜裂縫橫向各向同性巖石的電導(dǎo)率推導(dǎo)提供了方向。隨后，Giraud等人研究了含裂縫橫向各向同性巖石的電學性質(zhì)，并在裂縫平行和垂直于背景巖石各向同性面兩種特殊情況下給出了有效電導(dǎo)率的閉合解。但在實際裂縫性地層中，在各種地質(zhì)作用的綜合影響下，裂縫并不是簡單地平行或垂直于背景巖石各向同性面，而是和巖石各向同性面以任意方向的斜交，即裂縫在傾斜于背景巖石各向同性面的前提下，還具有一個圍繞背景巖石垂直軸的旋轉(zhuǎn)。因此，現(xiàn)有的巖石電導(dǎo)率模型很難真實反映實際巖石的電導(dǎo)率特性。為了更加精確地表征含上述旋轉(zhuǎn)傾斜裂縫地層的實際電導(dǎo)率特征，本次發(fā)明針對含旋轉(zhuǎn)傾斜裂縫的橫向各向同性巖石提出了一種各向異性電導(dǎo)率的計算方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供了一種含旋轉(zhuǎn)傾斜裂縫橫向各向同性巖石電性能檢測方法和系統(tǒng)，其通過使裂縫圍繞背景巖石垂直軸的旋轉(zhuǎn)，能夠更加符合真實含裂縫地層的情況，能夠更真實的反應(yīng)實際巖石的電導(dǎo)率特性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種含旋轉(zhuǎn)傾斜裂縫橫向各向同性巖石電性能檢測方法，包括以下步驟：S1測量電導(dǎo)率參數(shù)，獲得背景巖石電導(dǎo)率張量K₀和裂縫電導(dǎo)率張量K_*；S2對含裂縫的橫向各向同性巖石進行CT掃描，獲得裂縫的體積含量φ、裂縫縱橫比α、裂縫與背景各向同性面的夾角θ以及旋轉(zhuǎn)角S3通過裂縫縱橫比α和裂縫與背景各向同性面的夾角θ表征裂縫形狀，并獲得當為零時裂縫的形狀張量H，并根據(jù)此時的裂縫形狀張量H聯(lián)合實際的值計算裂縫的電導(dǎo)率貢獻張量A，電導(dǎo)率貢獻張量A的公式為：

其中，I為二階單位張量；P為希爾張量；S4根據(jù)背景巖石電導(dǎo)率張量K₀、裂縫電導(dǎo)率張量K_*、裂縫的體積含量φ和裂縫的電導(dǎo)率貢獻張量A，基于電學滑動理論獲得旋轉(zhuǎn)傾斜裂縫的橫向各向同性巖石電導(dǎo)率張量，根據(jù)電導(dǎo)率張量獲取巖石的電導(dǎo)率。

進一步，旋轉(zhuǎn)傾斜裂縫的橫向各向同性巖石電導(dǎo)率張量K為：

K₁₁＝k_x+φ(k_*-k_x)A₁₁，