Elastic anisotropy and its influencing factors in organic-rich marine shale of southern China

Shale is observed to have strong anisotropy due to its unique mineralogy and microstructure, and this anisotropy property has significant impact on seismic and well-log data. The organic-rich marine shale in the southern and eastern Sichuan Basin is one of the most important shale-gas reservoir formations in China. To investigate the elastic anisotropy of this shale and its influencing factors, we performed ultrasonic velocity measurements, X-ray diffraction analysis, rock-eval pyrolysis and vitrinite reflectance measurement on the samples from the Upper Ordovician Wufeng Formation and the Lower Silurian Longmaxi Formation. The experimental results show the that:(1) the velocity anisotropy of the Wufeng-Longmaxi(WL) shale varies from 10% to 50%, and most samples have strong anisotropy;(2) the P-and S-wave anisotropy parameters(Thomsen's εand γ) increase with clay contents, but this relationship can be greatly affected by the clay orientation index;(3) organic matter content(OMC) is found to have little influence in seismic anisotropy for the over mature WL shale, whereas the OMC determines the magnitude of anisotropy of immature/mature shales(e.g. the Bakken shale or the Bazhenov shale) according to the published literatures, because organic matters in shales of different maturity have different morphologies and distributions;(4) the OMC of WL shale has positive correlation with quartz content, and this weakens the correlation between OMC and the magnitude of anisotropy to a certain extent. The results of this study provide an important rock-physics basis and data support for seismic anisotropy exploration, quantitative interpretation and resource evaluation of the organic-rich marine shales in southern China.

基于岩石物理模型的页岩油储层各向异性研究（英文）

针对沾化凹陷罗家地区泥页岩进行岩石物理建模,在Backus平均理论中引入粘土矿物压实指数,考虑粘土定向排列引起的各向异性,由Chapman多尺度理论考虑裂缝系统引起的各向异性。根据储层物性特征,以水平缝为主控因素开发基于模型的反演算法,计算裂缝密度和各向异性参数。结果表明,反演的水平裂缝密度与岩心实测的水平渗透率有很好的正相关性,说明裂缝密度可作为渗透率的有效指示参数,同时也表明研究层段泥页岩的裂缝密度与粘土和石英等陆源碎屑含量呈负相关,而与碳酸盐岩含量呈正相关。同时,裂缝的存在使得纵波各向异性大于横波各向异性,裂缝密度与纵波各向异性参数呈明显正相关,而粘土含量与横波各向异性具有明显正相关性。这充分证明了岩石物理建模方法与裂缝反演技术的有效性。

利用人造岩石样品开展地震岩石物理实验研究的新进展

人造岩石样品被用于油气勘探开发诸多环节中,在岩石物理学、岩石力学、油层物理等领域中取得了广泛应用。做为天然岩石的补充和有效替代样品,人造岩石在科学研究和工程应用中发挥着重要作用,为理解和分析复杂地层中油气赋存和运移、地球物理响应、物理化学机制等方面发挥重要作用。本文介绍了胶结法、烧结法、冷压法和热压法、3D打印技术、降温加压法等人造岩石样品的实验工艺,总结了针对复杂油气储层开展人造砂岩、双孔隙岩石、人造页岩、人造碳酸盐岩、天然气水合物模拟等实验方法,以及应用人造岩石样品开展地震波散射机制、地震各向异性、地震波衰减、震电效应、波致流机制、页岩脆性和甜点、水合物声电和力学等实验研究的进展。通过对人造岩石样品研究现状及发展趋势的总结表明,人造岩石样品与天然岩石具有越来越高的相似性,针对砂岩、含裂缝岩石、页岩、碳酸盐岩及天然气水合物等多种非常规储层的岩石类型,可以模拟孔隙度、渗透率、孔隙特征、矿物组分、流体饱和状态、微观结构等多种复杂岩石特征,参数可控的人造岩石样品可以实现单一物理量的变化,开展流体渗流、弹性性质、电磁学性质、力学性质等多方面的研究,定量的表征孔隙流体运移、弹性波传播、电场磁场、岩石破裂等多种物理化学过程中的机制,为降低油气勘探开发中的多解性、提高油气勘探开发精度提供支撑。利用人造岩石样品与天然岩石相结合开展研究可更好地揭示岩石物性对岩石物理特征的影响,但仍然存在一些问题。岩石力学性质与岩石孔隙结构、岩石矿物成分、岩石颗粒粒径、胶结方式和胶结强度等都有关,目前人造岩心在这方面的模拟还不太理想。同时,随着非常规复杂储层逐渐成为了目前油气勘探开发的主要目标,储层岩石的物性特征更加复杂,对人造岩石样品的模拟精度提出了更高的要求。与天然岩石相比,人造岩石样品有一些固有的不足,如孔隙结构相对比较单一、胶结方式和强度与天然岩石有差异、孔隙度和渗透率相对较高等,因此还需要在实验工艺上进一步提高人造岩石与天然岩石的相似程度。

页岩层系天然裂缝地震预测技术研究

页岩层系中多尺度天然裂缝是重要的储集空间和输导体系,具有一定的独特性,在页岩纹层结构和夹层背景下,高角度垂直缝、顺层层理缝和微裂缝同时发育,这些裂缝的预测难度大。在页岩层系天然裂缝属性特征研究的基础上,提出了地震预测天然裂缝的流程,首先基于页岩各向异性岩石物理模型,采用高精度曲率方法研究大尺度高角度垂直裂缝;再基于VTI介质各向异性反演预测顺层层理缝,推导了正交各向异性介质反射系数的简化公式,并预测小尺度裂缝;最后利用人工智能建立了多信息多尺度裂缝综合预测方法。该方法取得了一定的应用效果,为裂缝参数的定量预测奠定基础。

四川盆地含裂缝海相页岩储层正交各向异性岩石物理建模

含裂缝页岩具有复杂的各向异性,建立合理的岩石物理模型有助于裂缝参数的准确预测.针对四川威荣含裂缝五峰-龙马溪组页岩,在准确表征其固有各向异性(VTI)的基础上,建立了具有裂缝倾角分布特征的正交各向异性岩石物理模型.分析表明:页岩中高角度裂缝的倾角平均值、倾角标准差、倾角变化范围对方位各向异性有显著的影响;横波各向异性参数γ^((2))和γ^((3))仅对裂缝密度敏感,可用于裂缝密度的预测;纵波各向异性参数ε^((2))、δ^((2))、δ^((3))、ε^((3))受到裂缝密度和填充流体的影响,与横波各向异性参数相结合可用于裂缝流体的检测.将提出的岩石物理模型应用于实际测井数据,实现了井中各向异性参数的估测,为裂缝性五峰-龙马溪组页岩的地震裂缝预测提供了重要的理论依据.