基于各向异性介质弹性参数的页岩TOC及脆性预测方法

Total organic carbon (TOC) and brittleness are key indicators for shale gas exploration and development, and it’s insufficient to get them only from drilling. Compared with the conventional reservoirs, shale gas reservoir has stronger heterogeneity and anisotropy. The main scientific problems of this project are shale gas TOC evaluation and brittleness prediction under the condition of anisotropic media. Based on the rock physical parameters of rock samples, logging data analysis and response characteristics of logging, we will study the relationship between the TOC, brittleness and the formation of elastic parameters, especially with the anisotropy parameters. And we will obtain the elastic parameters and anisotropy parameters which are associated with TOC and brittleness by using pre-stack simultaneous inversion or multi-wave joint inversion, then establish TOC evaluation and brittleness prediction technique based on anisotropic elastic parameters. And this new method will be used in shale gas reservoir in the west of Sichuan basin to provide achievements for the shale hydrocarbon generating capacity prediction and looking for shale gas reservoir.

有机碳含量（TOC）与脆性是页岩气勘探开发的关键指标，单纯依赖钻孔获得这些参数是不现实的。相对于常规储层而言，页岩气储层具有更强的非均质性与各向异性。因此，研究TOC含量、脆性与弹性参数及其各向异性之间的关系，成为使钻孔指标通过地震资料向平面推广的重要桥梁。项目以各向异性条件下的页岩TOC含量确定及脆性系数预测为主要科学问题，以页岩样品的岩石物理测试、测井响应特征分析为基础，研究建立TOC含量、脆性与页岩地层弹性参数、特别是各向异性参数之间的关系；利用叠前反演或多波联合反演，获取与TOC、脆性相关的弹性参数及各向异性参数，并通过岩心样品及测井资料建立起来的参数转换关系，转换为有机碳含量和脆性系数，从而建立基于各向异性介质弹性参数的有机碳含量与脆性预测技术。拟将该方法应用于川南龙马溪组(或筇竹寺组)页岩气储层的勘探开发中，为解决页岩层生烃能力的预测、寻找页岩气储层"甜点"等复杂难题提供支撑。

有机碳含量（TOC）与脆性是页岩气勘探开发的关键指标，单纯依赖钻孔获得这些参数是不现实的。相对于常规储层而言，页岩气储层具有更强的非均质性与各向异性，因此本项目以各向异性条件下的页岩脆性及有机碳含量（TOC）预测为主要科学问题。完成了以下研究：首先，从岩石样品测试参数及测井数据出发，分析页岩有机碳含量（TOC）、页岩脆性与地震弹性参数及地震各向异性参数之间的关系；其次，以页岩样品的岩石物理测定为基础、以测井资料分析与测井响应特征研究为桥梁，建立页岩有机碳含量（TOC）与页岩地层弹性参数、特别是各向异性参数之间的关系，通过基于各向异性建模的TOC反演方法，获取与有机碳含量相关的弹性参数及各向异性参数，并通过测井建立的参数转换关系，转换为有机碳含量，从而实现储层空间上的页岩气层生烃能力的预测。第三，利用Thomsen(2013)提出的VTI介质弹性参数计算方法，推导出隐含各向异性参数ε、γ、δ的脆性系数计算公式，研究包含各向异性参数的页岩脆性系数表达式，建立基于各向异性的页岩脆性预测方法。基于VTI介质弹性理论的页岩脆性“甜点”预测技术，在客观认识页岩各向异性特征的基础上，采用弹性参数计算页岩的脆性系数，通过岩石物理、测井等页岩脆性响应特征分析，利用地震反演提取精确的脆性参数信息，实现页岩地层脆性力学特征评价。最后，利用基于各向异性弹性参数的页岩有机碳含量（TOC）及脆性预测的技术，在川南龙马溪组、筇竹寺组开展地震资料优质页岩储层“甜点”预测、脆性预测等研究，获得了较好的应用效果，为解决页岩层生烃能力的预测、寻找页岩气储层"甜点"等复杂难题提供支撑。总之，技术成果在川南多个页岩气工区获得了广泛应用，预测与综合评价了地质“甜点”、“脆性”有利区带，在川南页岩气勘探与开发部署中发挥了关键作用。