CN105386756B - 一种应用应变量计算脆性地层孔隙度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用应变量计算脆性地层孔隙度的方法，即首先对脆性地层、断层进行构造解释，应用解释数据建立深度域地质模型，然后通过三维古构造恢复方法计算脆性地层的累加应变量，利用钻井取芯测试求取脆性地层的岩石弹性力学参数，根据建立的应变量‑弹性力学参数‑裂缝孔隙度关系式计算脆性地层的裂缝孔隙度，并应用岩心孔隙度进行校正，编制孔隙度平面分布图。本发明提高了脆性地层孔隙度的预测精度，且方法简便易行，在提高油气藏钻探成功率、回避施工风险及提高效率方面具有很好的应用前景。

Description

一种应用应变量计算脆性地层孔隙度的方法

技术领域

本发明涉及油气地质勘探处理方法领域，特别是涉及到一种应用应变量计算脆性地层孔隙度的方法。

背景技术

大量的勘探实践表明，脆性地层中的孔洞和裂隙是油气渗流的主要通道和储集空间，因此地层孔隙度大小与该类型油藏具有密切的关系。对地层孔隙度的计算国内外学者进行了较多的探索，大致可法可分为三类，即基于测井的孔隙度计算方法、基于地震及地质统计的计算方法，以及基于构造成因的孔隙度计算方法。基于测井的裂缝孔隙度计算有两个途径，一是利用双侧向测井资料计算，例如李善军等应用基于平板模型的双侧向数值模拟推导了裂缝孔隙度的计算模型(李善军，1996)，但由于用双侧向计算的裂缝孔隙度大小与电阻率值大小存在很大的联系，因此在由非裂缝因素引起的电阻率降低段，利用双侧向计算裂缝孔隙度时仍存在较大问题(赵辉，2012)。另外一个是利用微电阻率成像测井资料来计算，该方法可以精细的描述和定量评价储层裂缝、孔洞，但由于成像测井成本高昂，限制了其应用范围。除此之外，应用测井计算地层孔隙度的方法只能获得井点处的地层孔隙度值，而对井点之外的地层，尤其是当地层均值性横向变化大时，则无法准确推测地层孔隙度。而基于地震资料计算地层孔隙度的方法，受地震资料分辨率的影响，预测精度及准确性普遍不高。

由于地层孔隙度受沉积作用、成岩作用及构造作用的影响，对于脆性地层，构造作用引起的地层变形使岩石中产生大量的次生裂缝和孔洞，成为影响脆性地层孔隙度大小的主要因素。而研究证实，岩石变形与岩石产生次生裂缝和孔洞(破裂)的行为，以及岩石弹性力学性质之间存在密切的关系。自20世纪70年代起，Brady和Duvall(1973)，Jeager和cook(1976)，Brace和Kohlstedt(1980)及He等(1990)等陆续对岩石破裂行为的全部过程、发展阶段、曲线变化以及相关力学物理现象进行了实验、探讨和总结，国内学者葛和平(2004)，张学年(2011)等也对岩石破裂行为及其与岩石弹性力学参数的关系进行了研究，发现在岩石的单轴和三轴破坏实验中，岩石一般经历裂隙闭合压密变形、孔隙紧缩弹性变形、微观劈裂扩展及宏观破裂发展四个阶段。基于以上对岩石形变及破裂成因的认识，已有学者在数值模拟构造应力场的基础上，建立了应力-岩石弹性力学参数-裂缝参数之间的数学模型，通过计算裂缝相关参数(裂缝密度、开度等)对脆性地层的孔渗性(孔隙度、渗透率)进行描述。如邓攀等(2006)通过数值模拟三维构造应力场，依据格里菲斯准则及库伦-摩尔破裂准则，建立了应力场与裂缝破裂率的关系；季宗镇等(2010)从岩石变形前后能量守恒角度，推导了应力、裂缝表面能、岩石弹性力学参数与裂缝参数(裂缝开度、裂缝孔隙度、渗透率)之间的关系式。然而，通过有限元法数值模拟构造应力场的过程，需要构建合理的地质模型及赋予合理的边界作用力，由于对古构造格局、模型边界载荷的认识具有很强的主观性，以及简化模型与复杂地质体之间的矛盾等问题，影响了预测出的裂缝相关参数的可信度。

另一方面，岩石在应力作用下会发生变形，变形后与原来尺寸的变化率称为应变。一般认为，对于脆性地层，应变量越大地层中的次生构造裂缝和孔洞越发育，地层的孔渗性越好。例如，在构造变形过程中上盘地层经过断层转折后发生褶皱变形，而经过断层转折次数越多，获得的累加应变越大，裂缝往往越发育，如褶皱的前翼、背斜轴面等部位(何登发，2005)。随着构造恢复理论的完善和计算机性能的提高，目前可以通过三维构造恢复软件，如Geosec-3D、3DMove等，恢复地层变形前的形态，根据地层单元变形前后面积或体积的变化率求取应变，并根据应变分布规律定性评价裂缝发育情况。例如管文胜等(2009)应用3DMove对轮南碳酸盐岩潜山进行了构造恢复和应变量求取，发现应变量大的位置往往对应裂缝较发育区；管树巍等(2010)在Gocad平台上建立了面模型和体模型，利用三维恢复插件开展了构造恢复，得出了地层的应变分布图；韩波等(2013)基于三维构造恢复技术对侵入岩体进行应变量求取，预测了裂缝发育程度。然而，通过三维构造恢复求取地层应变量的方法，只能对裂缝发育和地层孔渗性做定性描述，而不能定量计算出裂缝孔隙度等裂缝参数，通过应变量求取裂缝孔隙度的方法尚未报道。

本发明针对以上问题，提出了一种应用应变量计算脆性地层孔隙度的方法，它是通过三维构造恢复方法求取地层应变量，并依据岩石弹性变形理论建立起应变量、岩石弹性力学参数与裂缝孔隙度的关系式，计算出裂缝孔隙度，并应用岩心孔隙度对其进行校正，最终获得脆性地层的孔隙度平面分布图。该方法预测精度高、简便易行，在提高油气藏钻探成功率、回避施工风险及提高效率方面具有很好的应用前景。

发明内容

本发明提供一种应用应变量计算脆性地层孔隙度的方法，依据岩石物理理论，建立脆性地层岩石破裂模型，推导出应变量-孔隙度的关系式，应用三维构造恢复软件3Dmove计算出地层应变量，结合脆性地层岩石弹性力学参数，简单快捷的计算出脆性地层裂缝孔隙度，以达到提高预测脆性地层孔隙度的准确度及精度，减少投入成本的目的。

为实现上述目的，本发明采取如下技术措施来实现：

一种应用应变量计算脆性地层孔隙度的方法，包括以下步骤：

步骤1，通过分析脆性地层所在区域的地质背景，确定脆性地层裂缝发育的主要地质时期，应用三维地震资料及钻井、测井数据，制作人工合成地震记录，以确定脆性地层裂缝发育主要地质时期所对应的地层及脆性地层在地震数据体上所对应的同向轴，对其进行追踪解释得到时间域地层，并解释出与上述时间域地层交切的断层数据；

步骤2，利用解释的时间域地层及断层数据建立深度域地质模型；

步骤3，计算脆性地层的应变量ε，是指若步骤2中定义X方向及Y方向上的网格间距分别为a、b，则地层变形后的每个三角网格的面积A_i＝(a×b)/2,经过构造恢复后对应的地层初始的每个三角网格的面积B_i＝(a′×b′)/2,那么对应的地层变形后的每个三角网格的应变量ε_i＝|A_i-B_i|/B_i；

步骤4，利用三轴应力测试仪测定某井眼处脆性地层岩石的弹性力学参数:弹性模量(E)及内摩擦角

步骤5，利用下式计算出脆性地层的裂缝孔隙度Φ：

其中，

ε为地层应变量，E为弹性模量，为内摩擦角，ρ为上覆地层平均古密度，g为重力加速度(9.8Kg/N)，h′为脆性地层古埋深；

步骤6，应用井眼处的钻井、测井数据对计算出的裂缝孔隙度Φ进行校正，得出脆性地层的孔隙度平面分布图。

上述方案进一步包括：

步骤1所述的三维地震资料是指经过叠前时间偏移处理或叠后时间偏移处理的地震资料；所述的对脆性地层进行追踪解释，通常是在Geoframe或Landmark解释***中，利用已有的钻井、测井数据进行精细的标定，识别出脆性地层所对应的同向轴后进行的横向追踪解释；

步骤2所述的利用解释的时间域地层及断层数据建立深度域模型，是指应用三维构造恢复软件，选择数据格式，选择要导入的时间域地层及断层数据，在interval中定义X方向及Y方向上的网格间距，选择时深转换模块，输入时深转换参数，建立深度域地质模型。

步骤3所述的计算脆性地层的应变量ε，是指应用三维构造恢复软件3Dmove，选择脆性地层数据，计算出地层变形后的每个三角网格的面积A_i；选择断层数据，选择上盘地层数据及下盘地层数据，得出脆性地层裂缝发育时期的古埋深h′，计算出经过构造恢复后对应的地层初始的每个三角网格的面积B_i，同时根据ε_i＝|A_i-B_i|/B_i，计算出对应的地层变形后的每个三角网格的应变量ε_i。

步骤4所述的利用三轴应力测试仪测定某井眼处脆性地层岩石的弹性力学参数，是指取脆性地层裂缝不发育井段的岩芯，并结合脆性地层的地质背景，估算脆性地层裂缝发育时期的地层平均密度,并应用步骤3中求取的脆性地层裂缝发育时期的古埋深h′，并根据下述公式计算脆性地层古静岩压力(P)范围

P＝ρgh′

ρ为上覆地层平均古密度，g为重力加速度(9.8Kg/N)，h′为脆性地层古埋深

取古静岩压力中值为测试围压，利用三轴应力测试仪加载σ₁、σ₂、σ₃至测试围压，保持σ₁、σ₂不变，逐渐卸载σ₃至岩石发生破裂，绘制脆性地层岩芯的应力-应变关系曲线，根据E＝σ/ε，即弹性模量E为应力-应变曲线的斜率，计算求得脆性地层岩石弹性模量；改变测试围压(测试围压在古静岩压力范围内)，利用三轴应力测试仪加载σ₁、σ₂、σ₃至测试围压，保持σ₁、σ₂不变，逐渐卸载σ₃至岩石发生破裂，测试不同σ₁值下岩石破裂时的σ₃值，绘制莫尔圆及莫尔包络线，莫尔包络线和水平线的夹角即为脆性地层岩芯的内摩擦角

步骤6所述的应用井眼处的钻井、测井数据对计算出的裂缝孔隙度Φ进行校正，是指应用相关系数公式计算钻井、测井实测孔隙度与步骤5中计算的裂缝孔隙度的相关系数，若相关系数小于某一设定阈值，重复步骤1～5,若相关系数大于某一设定阈值,则应用反距离加权校正法对步骤5中计算的裂缝孔隙度值进行校正。

本发明的更优化的技术方案包括以下步骤：

步骤1，通过分析脆性地层所在区域的地质背景，确定脆性地层裂缝发育的主要地质时期，应用三维地震资料及钻井、测井数据，制作人工合成地震记录，以确定脆性地层裂缝发育主要地质时期所对应的地层及脆性地层在地震数据体上所对应的同向轴，对其进行追踪解释得到时间域地层，并解释出与上述时间域地层交切的断层数据；

所述的三维地震资料是指经过叠前时间偏移处理或叠后时间偏移处理的地震资料；

所述的对脆性地层进行追踪解释，通常是在Geoframe或Landmark解释***中，利用已有钻井的测井解释成果进行精细的标定，识别出脆性地层所对应的同向轴后进行的横向追踪解释；

步骤2，利用解释的时间域地层及断层数据建立深度域地质模型；

所述的利用解释的时间域地层及断层数据建立深度域模型，是指应用三维构造恢复软件3Dmove，在3Dmove软件菜单栏中点击File，点击Import，选择数据格式Ascii，选择要导入的时间域地层及断层数据，点击Create Surfaces，点击OK。在菜单栏中点击Edit，点击Resample，选择Grid，在interval中定义X方向及Y方向上的网格间距。在菜单栏点击Operation，选择时深转换模块Depth Conversion，点击Time->Depth,点击Depth TimeFunction，选择Exponential，输入时深转换参数，点击Apply，建立深度域地质模型。

步骤3，计算脆性地层的应变量e；

所述的计算脆性地层的应变量ε，是指若步骤2中定义X方向及Y方向上的网格间距分别为a、b，则地层变形后的每个三角网格的面积A_i＝(a×b)/2,经过构造恢复后对应的地层初始的每个三角网格的面积B_i＝(a′×b′)/2,那么对应的地层变形后的每个三角网格的应变量ε_i＝|A_i-B_i|/B_i。

所述的计算脆性地层的应变量ε，是指应用三维构造恢复软件3Dmove，在菜单栏点击Analysis，点击Strain，选择脆性地层数据，在Strain Analysis窗口点击Apply，计算出地层变形后的每个三角网格的面积A_i。在菜单栏点击Restoration，选择Move On Fault，选择Inclined Shear算法,在Fault栏选择选择断层数据，在Hanging wall栏选择上盘地层数据。选择Variable Heave，在Heave Editor窗口点击Heave band，点击Create，选择上盘地层数据及下盘地层数据，点击Apply，在Inclined Shear窗口点击start进行构造恢复，得出脆性地层裂缝发育时期的古埋深h′。在Strain Analysis窗口点击Apply，计算出经过构造恢复后对应的地层初始的每个三角网格的面积B_i，同时根据ε_i＝|A_i-B_i|/B_i，计算出对应的地层变形后的每个三角网格的应变量ε_i。

步骤4，利用三轴应力测试仪测定某井眼处脆性地层岩石的弹性力学参数；

所述的利用三轴应力测试仪测定某井眼处脆性地层岩石的弹性力学参数，是指取脆性地层裂缝不发育井段的岩芯，并结合脆性地层的地质背景，估算脆性地层裂缝发育时期的地层平均密度,并应用步骤3中求取的脆性地层裂缝发育时期的古埋深h′，并根据下述公式计算脆性地层的古静岩压力(P)范围

P＝ρgh′

ρ为上覆地层平均古密度，g为重力加速度(9.8Kg/N)，h′为脆性地层古埋深

取古静岩压力中值为测试围压，利用三轴应力测试仪加载σ₁、σ₂、σ₃至测试围压，保持σ₁、σ₂不变，逐渐卸载σ₃至岩石发生破裂，绘制脆性地层岩芯的应力-应变关系曲线，根据E＝σ/ε，即弹性模量E为应力-应变曲线的斜率，计算求得脆性地层岩石弹性模量；改变测试围压(测试围压在古静岩压力范围内)，利用三轴应力测试仪加载σ₁、σ₂、σ₃至测试围压，保持σ₁、σ₂不变，逐渐卸载σ₃至岩石发生破裂，测试不同σ₁值下岩石破裂时的σ₃值，绘制莫尔圆及莫尔包络线，莫尔包络线和水平线的夹角即为脆性地层岩芯的内摩擦角

步骤5，利用下式计算出脆性地层的裂缝孔隙度Φ：

其中，

ε为地层应变量，E为弹性模量，为内摩擦角，ρ为上覆地层平均古密度，g为重力加速度(9.8Kg/N)，h′为脆性地层古埋深。

所述步骤5中，采用基于岩石物理建立的数学模型，依据岩石力学基础理论，来推导出脆性地层应变量与孔隙度关系式，具体推导过程如下：

(1)根据脆性岩石破裂的应力-应变的规律(根据葛和平，2004)，建立如下数学模型：假设岩石变形前的初始体积是V₁，应力达到岩石强度极限(σ_c)时的体积是V₂，此时对应的应变为岩石破裂张应变(ε_c)，即岩石的形变使岩石内部产生裂隙但没有发生宏观破裂，假设岩石仅发生脆性破裂，且岩石发生宏观破裂后，岩石的应变是由破裂的体积扩大造成的，岩石破裂后最终的体积是V₃，其对应的应变量为岩石总的应变量(ε)。则当岩石总的应变量(ε)大于岩石破裂张应变量(ε_c)时，则有

因此可以建立应变量-孔隙度公式为：

ε_c为岩石达到极限强度σ_c时的张应变量，即破裂张应变量；ε为岩石的应变量。

(2)根据广义胡克定律，在三轴应力下应力-应变的关系式是：

假定构造变形仅发生在σ₁-σ₃平面内，沿最小主应力(σ₃)方向发生伸展变形，而中间主应力方向(σ₂)不产生应变(ε₂＝0)，则由(2)式可得：

(3)根据库仑-莫尔破裂准则：

为内摩擦角

(4)根据中科院地质与地球物理所张年学(2011)的研究，脆性岩石泊松比(μ)与内摩擦角的关系为：

则根据以上关系式，可以推导出最大主应力(σ₁)与最大张应变(ε₃)的关系式：

其中

因此可推导出当最大主应力(σ₁)达到岩石破裂极限(σ_c)时，对应的岩石的破裂张应变(ε_c)的小大：

按照Andeson断层经典模式，伸展盆地最大主应力方向为重力方向，若不考虑地层孔隙流体压力，则最大主应力为上覆地层产生垂向压力,即古静岩压力(P)：

P＝ρgh′

ρ为上覆地层平均古密度，g为重力加速度(9.8Kg/N)，h′为脆性地层古埋深

而岩石发生破裂产生正断层的过程是，当最大主应力即上覆地层垂向压力(P)保持不变时，最小主应力不断减小，当应力莫尔圆与剪破裂线相切时，岩石发生破裂，因此

σ_c≈ρgh′

则推导出

综合上述公式可得

其中，

ε为地层应变量，E为弹性模量，为内摩擦角，ρ为上覆地层平均古密度，g为重力加速度(9.8Kg/N)，h′为脆性地层古埋深。

步骤6，应用井眼处的钻井、测井数据对计算出的裂缝孔隙度进行校正，得出脆性地层的孔隙度平面分布图。

应用相关系数公式计算钻井、测井实测孔隙度与步骤5中计算的裂缝孔隙度的相关系数，计算相关系数的公式为：

r为实测孔隙度与计算孔隙度的相关系数，假设有n口参与计算的井，Φ_i为第i口井的实测孔隙度值，为n口井实测孔隙度的平均值，Φ′为第i口井的计算孔隙度值，为n口井计算孔隙度的平均值。

若相关系数r小于某一设定阈值，重复步骤1～5,若相关系数r大于某一设定阈值,则应用实测钻井、测井等实测孔隙度值对计算的裂缝孔隙度值进行校正，可以应用反距离加权法校正，其计算公式为：

Φ(x，y)为坐标为(x，y)点处的孔隙度值，Φ_i为第i口井的实测孔隙度值，d_i为(x，y)点到第i口井的距离。

本发明的有益效果：

本发明克服了测井及钻井取芯测试地层孔隙度范围局限、测试价格昂贵等缺点，同时受地震资料分辨率的影响较小，结合脆性地层岩石物理参数，应用应变量简便快捷的计算出地层孔隙度，提高了预测脆性地层孔隙度的准确度及精度，减少了投入成本。

附图说明

图1为本发明一种应用应变量计算脆性地层孔隙度的方法具体实施例的流程图；

图2为建立的深度域地质模型；

图3为应用三维构造恢复软件计算的脆性地层的应变量分布图；

图4为应用应变量-孔隙度关系式计算的脆性地层裂缝孔隙度分布图；

图5为实测孔隙度与计算孔隙度相关运算的交汇图；

图6为应用反距离加权法校正后的脆性地层的孔隙度平面分布图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施附图1-6，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

步骤1，通过分析脆性地层所在区域的地质背景，确定脆性地层裂缝发育的主要地质时期，应用三维地震资料及钻井、测井数据，制作人工合成地震记录，以确定脆性地层裂缝发育主要地质时期所对应的地层及脆性地层在地震数据体上所对应的同向轴，对其进行追踪解释得到时间域层位数据(假设脆性地层裂缝发育主要地质时期对应的时间域层位为T₁、脆性地层对应的时间域层位为T₂)，并解释出与上述时间域地层交切的断层数据；

步骤2，利用解释的时间域层位及断层数据建立深度域地质模型；

应用三维构造恢复软件3Dmove，在3Dmove软件中点击File，点击Import，选择数据格式Ascii，选择要导入的时间域层位(T₁、T₂)及断层数据，点击Creat Surfaces，点击OK。在菜单栏中点击Edit，点击Resample，选择Grid，在interval中定义X方向及Y方向上的网格间距分别为300，300。点击Operation，选择时深转换模块Depth Conversion，点击Time->Depth,点击Depth Time Function，选择Exponential，在时深转换公式D＝a×e^bT+c中，分别赋予时深转换参数a＝3846、b＝0.000244、c＝-3846，点击Apply，建立深度域地质模型(参照图2)。

步骤3，计算脆性地层的应变量ε；

应用三维构造恢复软件3Dmove，在菜单栏点击Analysis，点击Strain，选择脆性地层(T₂)，在Strain Analysis窗口点击Apply，计算出脆性地层(T2)变形后的每个三角网格的面积A_i＝300×300/2，则任意两个格网Grid1、Grid2的面积A₁＝300，A₂＝300。在菜单栏点击Restoration，选择Move On Fault，选择Inclined Shear算法,在Fault栏选择选择断层数据，在Hanging wall栏选择T₁、T₂上盘地层数据。选择Variable Heave，在Heave Editor窗口点击Heave band，点击Create，选择T₁上盘地层数据及T₁下盘地层数据，点击Apply，在Inclined Shear窗口点击start进行构造恢复，完成构造恢复过程，得出脆性地层(T₂)在裂缝发育时期，即T₁沉积时期的古埋深h′。在Strain Analysis窗口点击Apply，计算得出脆性地层(T₂)每个三角网格初始的面积B_i，根据ε_i＝|A_i-B_i|/B_i，计算出脆性地层(T₂)每个三角网格变形后的应变量ε_i(参照图3)。假设经过构造恢复后对应的脆性地层(T₂)任意两个三角网格Grid1、Grid2初始面积B₁＝250，B₂＝350，则

ε₁＝|300-250|/250＝0.2

ε₂＝|300-350|/350＝0.142

步骤4，利用三轴应力测试仪测定某井眼处脆性地层岩石的弹性力学参数：弹性模量(E)及内摩擦角

取脆性地层裂缝不发育井段的岩芯，并结合脆性地层的地质背景，估算脆性地层裂缝发育时期的地层平均密度ρ＝2.3×10³Kg/m³，并应用步骤3中求取的脆性地层裂缝发育时期的古埋深h′，得出1350m≤h′≤2200m，则根据公式

P＝ρgh′

ρ为上覆地层平均古密度，g为重力加速度(9.8Kg/N)，h′为脆性地层古埋深

计算得出古静岩压力P：30.4MPa≤P≤49.6MPa。

取古静岩压力中值即40MPa，利用三轴应力测试仪加载σ₁、σ₂、σ₃至40MPa，保持σ₁、σ₂不变，逐渐卸载σ₃至岩石发生破裂，绘制脆性地层岩芯的应力-应变关系曲线，根据E＝σ/ε，弹性模量E为应力-应变曲线的斜率，计算求得脆性地层岩石弹性模量为17.6GPa；改变围压大小，测试σ₁分别在30MPa、50MPa时岩芯破裂的σ₃值，绘制莫尔圆及莫尔包络线，测量莫尔包络线和水平线的夹角，即为脆性地层岩芯的内摩擦角，计算得出脆性地层内摩擦角为36°。

步骤5，利用依据岩石力学基础理论推导出的脆性地层应变量与孔隙度关系式，结合步骤3计算出脆性地层的应变量ε及古埋深h′，步骤4测试得到的脆性地层的弹性模量E及内摩擦角计算出脆性地层的裂缝孔隙度Φ。

其中，

ε为地层应变量，E为弹性模量，内摩擦角，ρ为上覆地层平均古密度，g为重力加速度(9.8Kg/N)，h′为脆性地层古埋深。

假设根据步骤3求得上述脆性地层(T₂)任意两个三角网格Grid1、Grid2的古埋深h′₁＝1350m，h′₂＝1600m，根据

ε_c1＝2.3×10³Kg/m³×9.8N/Kg×1350m×0.083/17.6GPa＝0.146

ε_c2＝2.3×10³Kg/m³×9.8N/Kg×1650m×0.083/17.6GPa＝0.179

由于ε₁＝0.2，ε₂＝0.142

ε₁＞ε_c1，故Φ₁＝(ε₁-ε_c1)/(ε₁+1)＝0.045＝4.5％

ε₂＜ε_c2，故Φ₂＝0

对脆性地层(T₂)每个三角网格按上述公式进行计算，得到每个三角网格的裂缝孔隙度值，计算结果如图4。

步骤6，应用井眼处的钻井、测井实测孔隙度数据对计算出的裂缝孔隙度进行校正，得出脆性地层的孔隙度平面分布图。

应用相关系数公式计算钻井、测井实测孔隙度与步骤5中计算的孔隙度的相关系数，计算相关系数的公式为：

r为实测孔隙度与计算孔隙度的相关系数，假设有n口参与计算的井，Φ_i为第i口井的实测孔隙度值，为n口井实测孔隙度的平均值，Φ′为第i口井的计算孔隙度值，为n口井计算孔隙度的平均值。

设定相关系数r阈值为0.55，r＜0.55时重复步骤1～5,若r≥0.55时应用实测钻井、测井等实测孔隙度值对计算的裂缝孔隙度值进行校正。图5为实测孔隙度与计算孔隙度相关运算的交汇图，共有38口井参与计算，得出实测孔隙度与计算孔隙度相关系数r＝0.62，由于r＞0.55，因此应用反距离加权法对计算的裂缝孔隙度值进行校正，其计算公式为：

Φ(x，y)为坐标为(x，y)点处的孔隙度值，Φ_i为第i口井的实测孔隙度值，d_i为(x，y)点到第i口井的距离。

图6为应用反距离加权法校正后的脆性地层的孔隙度平面分布图，图中在井点处孔隙度值与实际一致，井点之外的孔隙度值具有较高的可靠性。

由以上可见，本发明是现有复杂数学计算和软件模拟的有效补充，提高了脆性地层孔隙度的预测精度，方法简便易行，在提高油气藏钻探成功率、回避施工风险及提高效率方面具有很好的应用前景。

Claims (6)

1.一种应用应变量计算脆性地层孔隙度的方法，其特征是包括以下步骤：

步骤1，通过分析脆性地层所在区域的地质背景，确定脆性地层裂缝发育的主要地质时期所对应的地层，应用三维地震资料及钻井、测井数据，制作人工合成地震记录，以确定脆性地层在地震数据体上所对应的同向轴，对该同向轴进行追踪解释，对该同向轴进行追踪解释的结果即为脆性地层的时间域地层数据，并解释出与上述时间域地层数据交切的断层数据；

步骤2，利用解释的时间域地层数据及断层数据建立深度域地质模型；

步骤3，计算脆性地层的应变量ε，是指若步骤2中定义X方向及Y方向上的网格间距分别为a、b，则地层变形后的每个三角网格的面积A_i＝(a×b)/2,经过构造恢复后对应的地层初始的每个三角网格的面积B_i＝(a′×b′)/2,那么对应的地层变形后的每个三角网格的应变量ε_i＝|A_i-B_i|/B_i；

步骤4，利用三轴应力测试仪测定某井眼处脆性地层岩石的弹性力学参数:弹性模量E及内摩擦角

步骤5，利用下式计算出脆性地层的裂缝孔隙度Φ：

其中，

ε为地层应变量，E为弹性模量，为内摩擦角，ρ为上覆地层平均古密度，g为重力加速度，h′为脆性地层古埋深；

步骤6，应用岩芯实测孔隙度对计算出的脆性地层裂缝孔隙度Φ进行校正，得出脆性地层的孔隙度平面分布图。

2.根据权利要求1所述的应用应变量计算脆性地层孔隙度的方法，其特征是：

步骤1所述的三维地震资料是指经过叠前时间偏移处理或叠后时间偏移处理的地震资料；所述的对该同向轴进行追踪解释，是在Geoframe或Landmark解释***中，利用已有的钻井、测井数据进行精细的标定，识别出脆性地层所对应的同向轴后进行的横向追踪解释。

3.根据权利要求1或2所述的应用应变量计算脆性地层孔隙度的方法，其特征是：

步骤2所述的利用解释的时间域地层及断层数据建立深度域模型，是指应用三维构造恢复软件，选择数据格式，选择要导入的时间域地层及断层数据，在interval中定义X方向及Y方向上的网格间距，选择时深转换模块，输入时深转换参数，建立深度域地质模型。

4.根据权利要求3所述的应用应变量计算脆性地层孔隙度的方法，其特征是：步骤3所述的计算脆性地层的应变量ε，是指应用三维构造恢复软件3Dmove，选择脆性地层数据，计算出地层变形后的每个三角网格的面积A_i；选择断层数据，选择上盘地层数据及下盘地层数据，得出脆性地层裂缝发育时期的古埋深h′，计算出经过构造恢复后对应的地层初始的每个三角网格的面积B_i，同时根据ε_i＝|A_i-B_i|/B_i，计算出对应的地层变形后的每个三角网格的应变量ε_i。

5.根据权利要求4所述的应用应变量计算脆性地层孔隙度的方法，其特征是：步骤4所述的利用三轴应力测试仪测定某井眼处脆性地层岩石的弹性力学参数，是指取脆性地层裂缝不发育井段的岩芯，并结合脆性地层的地质背景，估算脆性地层裂缝发育时期的地层平均密度,并应用步骤3中求取的脆性地层裂缝发育时期的古埋深h′，并根据下述公式计算脆性地层古静岩压力P

P＝ρgh′

ρ为上覆地层平均古密度，g为重力加速度，h′为脆性地层古埋深

取古静岩压力中值为测试围压，利用三轴应力测试仪加载σ₁、σ₂、σ₃至测试围压，保持σ₁、σ₂不变，逐渐卸载σ₃至岩石发生破裂，绘制脆性地层岩芯的应力-应变关系曲线，根据E＝σ/ε，即弹性模量E为应力-应变曲线的斜率，计算求得脆性地层岩石弹性模量；增大或减小测试围压，利用三轴应力测试仪加载σ₁、σ₂、σ₃至测试围压，保持σ₁、σ₂不变，逐渐卸载σ₃至岩石发生破裂，测试不同σ₁值下岩石破裂时的σ₃值，绘制莫尔圆及莫尔包络线，莫尔包络线和水平线的夹角即为脆性地层岩石的内摩擦角

6.根据权利要求5所述的应用应变量计算脆性地层孔隙度的方法，其特征是：步骤6所述的应用井眼处的钻井、测井数据对计算出的裂缝孔隙度Φ进行校正，是指应用相关系数公式计算钻井、测井实测孔隙度与步骤5中计算的孔隙度的相关系数，若相关系数小于某一设定阈值，重复步骤1～5,若相关系数大于某一设定阈值,则应用反距离加权校正法对步骤5中计算的孔隙度值进行校正。