各向异性参数反演方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本申请涉及地球物理勘探领域，特别地涉及一种各向异性参数反演方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

页岩油气储层由于内部的粘土、有机质、微裂隙的定向排列、复杂的矿物组分，使得页岩的弹性性质表现出强各向异性，在地震和测井上有显著的响应特征。页岩储层内部结构属性与各向异性参数之间关系的研究可以借助岩石物理理论模型和岩石物理实验。岩石物理理论模型，是一种依据数学公式、物理原理，旨在研究岩石组分、孔隙度、孔隙形态以及流体性质和岩石整体弹性参数规律的理论方法。而岩石物理实验，则是一种获取岩石测试结果，归纳岩石内在物性、弹性规律的实践方法。系统的岩石物理实验和理论模型研究能够针对页岩的弹性参数规律提供理论支撑和方法支持。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

基于对国内四川盆地五峰-龙马溪组页岩的研究表明，粘土含量和粘土定向排列是影响页岩各向异性的主要因素。由于国内针对粘土定向排列的理论研究开展工作较少，页岩的岩石物理建模中，多未考虑粘土定向排列和页岩微观结构对各向异性的影响。在测井资料的各向异性参数反演中，也多采用常规的各向异性岩石物理理论模型，最终导致反演结果即缺乏合理理论支撑，又没有实际岩石物理意义。因此，非常有必要建立起一种岩石物理实验与岩石物理理论联合的页岩层测井资料各向异性参数反演方法。

发明内容

针对上述问题，本申请提供一种各向异性参数反演方法、装置、设备及存储介质。

本申请提供了一种各向异性参数反演方法，包括：

S1：建立多矿物混合，复杂孔隙组合，含有各向异性粘土的页岩各向异性的岩石物理模型；

S2：进行岩石物理测试，获取岩石物理测试数据和岩石样品各向异性参数；

S3：结合岩石物理测试数据，进行岩石物理分析，获得适用页岩岩石结构和理论模型物理机制的岩石物理模型及相关参数；

S4：基于岩石物理分析的页岩的岩石物理模型对测井数据进行孔隙纵横比和粘土定向度反演；

S5：将反演取得的参数，代入页岩各向异性的岩石物理模型，并结合Thomsen各向异性参数的定义，求取出各向异性参数。

在一些实施例中，所述岩石物理模型中，反演的参数为孔隙纵横比α和粘土定向指数。

在一些实施例中，粘土作为各向异性元的弹性刚度矩阵组成形式为：

C

公式(1)中θ为矿物排列角度分布情况，C

孔隙纵横比对应岩石物理模型中岩石弹性参数。

在一些实施例中，所述进行岩石物理测试，获取岩石物理测试数据，具体包括：

岩心测试数据的矿物组分、声波速度、各向异性参数，孔隙度及孔隙结构信息；

所述声波速度的具体获得方法包括：对研究区的页岩岩石取样，进行各向异性参数实验，获取岩样在层理垂直方向、水平方向和45°方向上的声学速度信息；

各向异性参数数据的具体获得方法包括：

各向异性的岩石物理等效模型的对应的刚度矩阵为：

其中，

C

ρ：岩石密度；

V

V

V

V

V

结合Thomsen提出的各向异性参数表达式：

ε：V

/>

γ：V

δ：纵波变异参数。

在一些实施例中，所述进行岩石物理测试，获取岩石物理测试数据，具体还包括：岩石的孔隙纵横比及岩样的粘土定向指数；

所述岩石的孔隙纵横比及岩样的粘土定向指数在测井资料中不能直接获取，因此需要建立通用于岩心测试资料和测井资料处理的孔隙纵横比与粘土定向指数反演方法。

在一些实施例中，所述基于岩石物理分析的页岩的岩石物理模型对测井数据进行孔隙纵横比和粘土定向度反演的具体方法包括：

结合试数据的矿物组分，孔隙度以及密度信息，进行构建的岩石物理模型正演，采用网格搜索的方式，设置粘土定向指数上下边界以及孔隙纵横比变化范围为搜索区间，计算出页岩岩石物理模型的弹性参数C

通过弹性参数C

在一些实施例中，所述通过弹性参数C

目标函数：

其中,

θ：表示着粘土定向度，为粘土矿物排列程度的描述参数；

α：表示着页岩中脆性矿物的孔隙纵横比；

J：目标函数；

C

C

约束：误差在5％范围内的粘土矿物定向指数和孔隙纵横比。

本申请实施例提供一种各向异性参数反演装置，包括：

岩石物理模型建立模块、岩石物理测试模块、岩石物理分析模块、孔隙纵横比和粘土定向度反演模块和各向异性参数计算模块；

岩石物理模型建立模块：建立多矿物混合，复杂孔隙组合，含有各向异性粘土的页岩各向异性的岩石物理模型；

岩石物理测试模块：进行岩石物理测试，获取岩石物理测试数据和岩石样品各向异性参数；

岩石物理分析模块：结合岩石物理测试数据，进行岩石物理分析，获得适用页岩岩石结构和理论模型物理机制的岩石物理模型及相关参数；

孔隙纵横比和粘土定向度反演模块：基于岩石物理分析的页岩的岩石物理模型对测井数据进行孔隙纵横比和粘土定向度反演；

各向异性参数计算模块：将反演取得的参数，代入页岩各向异性的岩石物理模型，并结合Thomsen各向异性参数的定义，求取出各向异性参数。

本申请实施例提供一种各向异性参数反演设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，该计算机程序被所述处理器执行时，执行上述任意一项所述各向异性参数反演方法。

本申请实施例提供一种存储介质，该存储介质存储的计算机程序，能够被一个或多个处理器执行，能够用来实现上述任一项所述各向异性参数反演方法。

本申请提供的一种各向异性参数反演方法、装置、设备及存储介质，

计算的测井资料的各向异性参数的效果较好。反演充分考虑了孔隙结构与定向排列的粘土颗粒及复杂矿物组合对于页岩的各向异性的影响，结合岩石物理测试数据的监督优化，能够更好的保证测井资料各向异性参数的准确性以及模型本身的准确性。最后计算结果与实际资料吻合，对资料处理和解释具有一定的改善。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本申请进行更详细的描述。

图1为本申请实施例提供的一种各向异性参数反演方法的实现流程示意图；

图2为本申请实施例提供的页岩各向异性岩石物理模型示意图；

图3(a)-3(c)为本申请实施例提供的粘土颗粒排列示意图，图中M为纵波模量，G为剪切模量；C

图4为本申请实施例提供的粘土矿物弹性参数与角度(粘土定向指数)的关系图；

图5为本申请实施例提供的A井测井曲线数据图；

图6(a)-(b)为本申请实施例提供的A井页岩岩石物理各向异性参数求解效果图；

图7(a)-(b)为本申请实施例提供的B井测井曲线数据图；

图8(a)-(b)为本申请实施例提供的B井页岩岩石物理各向异性参数求解效果图；

图9(a)-(c)为本申请实施例提供的获取岩样在层理各方向上的声学速度信息的示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本申请的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。

如果申请文件中出现“第一第二第三”的类似描述则增加以下的说明，在以下的描述中，所涉及的术语“第一第二第三”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一第二第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

在介绍本申请实施例提供的一种各向异性参数反演方法之前，对相关技术中存在的问题进行简单介绍：

页岩油气储层由于内部的粘土、有机质、微裂隙的定向排列、复杂的矿物组分，使得页岩的弹性性质表现出强各向异性，在地震和测井上有显著的响应特征。页岩储层内部结构属性与各向异性参数之间关系的研究可以借助岩石物理理论模型和岩石物理实验。岩石物理理论模型，是一种依据数学公式、物理原理，旨在研究岩石组分、孔隙度、孔隙形态以及流体性质和岩石整体弹性参数规律的理论方法。而岩石物理实验，则是一种获取岩石测试结果，归纳岩石内在物性、弹性规律的实践方法。系统的岩石物理实验和理论模型研究能够针对页岩的弹性参数规律提供理论支撑和方法支持。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

基于对国内四川盆地五峰-龙马溪组页岩的研究表明，粘土含量和粘土定向排列是影响页岩各向异性的主要因素。由于国内针对粘土定向排列的理论研究开展工作较少，页岩的岩石物理建模中，多未考虑粘土定向排列和页岩微观结构对各向异性的影响。在测井资料的各向异性参数反演中，也多采用常规的各向异性岩石物理理论模型，最终导致反演结果即缺乏合理理论支撑，又没有实际岩石物理意义。因此，非常有必要建立起一种岩石物理实验与岩石物理理论联合的页岩层测井资料各向异性参数反演方法。

基于相关技术中存在的问题，本申请实施例提供一种各向异性参数反演方法，所述方法应用于各向异性参数反演设备，所述各向异性参数反演设备可以为电子设备，例如计算机、移动终端等。本申请实施例提供的各向异性参数反演方法所实现的功能可以通过电子设备的处理器调用程序代码来实现，其中，程序代码可以保存在计算机存储介质中。

本申请是利用岩石物理实验定量描述页岩微观结构和岩石物理特征的优势，发明了一种将井中岩心样品的岩石物理测试数据作为标签，对页岩岩石物理理论模型进行监督训练，获得符合实际储层的岩石物理模型参数，使岩石物理模型能够适用于多矿物组分、复杂孔隙裂缝结构、粘土定向排列的页岩层测井数据各向异性参数求解的方法。

本申请采用的页岩岩石物理模型，主要考虑了页岩的多矿物混合，复杂孔隙结构，以及粘土定向排列的特性。岩石物理模型的基质部分由粘土和脆性矿物及有机质组成，三种矿物有各自的孔隙结构与孔隙大小，共同组合代表了页岩的孔隙系统。将粘土矿物颗粒视为各向异性元，结合粘土矿物的定向性计算粘土矿物的弹性参数，脆性矿物的弹性参数计算采用的是Hashin-Shtrikman边界的平均值。

先将视为各向同性的有机质和脆性矿物分别结合微分等效介质(DEM)理论计算含孔隙脆性矿物、含孔隙的弹性参数。分别将两者根据总有机碳含量优选采用自相容近似(SCA)和微分等效介质(DEM)模型建立有无含孔隙脆性矿物和有机质的混合物物理模型有机碳含量小的时候，采用微分等效介质模型，脆性矿物为背景介质，有机质作为包含物形式添加；有机碳含量多的时候，可以视为有一部分起到了骨架支撑作用，采用SCA-DEM结合的联合模型。基于以上建立的混合模型，计算可获得含孔隙和不含孔隙混合物的弹性参数。

接着基于各向异性微分等效介质模型，计算含有孔隙和束缚水的粘土矿物的弹性参数。根据粘土含量多少，优选采用各向异性自相容近似和各向异性微分等效介质模型，来计算岩石基质和干岩石骨架的等效弹性参数。粘土含量较大时，粘土作为页岩岩石的背景介质，脆性矿物与有机质作为包含物，采用微分等效介质模型分别计算对应的页岩基质等效弹性参数和页岩干骨架等效弹性参数。若粘土含量较小时，脆性矿物与有机质的混合物作为页岩岩石的背景介质，粘土作为包含物，采用各向异性自相容近似模型和各向异性微分等效介质模型分别计算对应的页岩基质等效弹性参数和页岩干骨架等效弹性参数。

采用Wood公式计算油气水混合的弹性参数。用Brown-Korringa方程，计算得到饱和流体的各向异性岩石物理弹性参数。

本申请思路是将岩心测试数据作为标签，对页岩岩石物理模型进行监督训练，获取符合实际储层的岩石物理模型参数。再利用测井数据中的纵、横波速度与密度信息，岩石物理模型中的孔隙纵横比与粘土定向指数，代入到岩石物理模型中，最终计算得到页岩层测井的各向异性参数数值。

实施例一

本申请实施例提供一种各向异性参数反演方法，图1为本申请实施例提供的一种各向异性参数反演方法的实现流程示意图，如图1所示，包括：

S1：建立多矿物混合，复杂孔隙组合，含有各向异性粘土的页岩各向异性的岩石物理模型；

S2：进行岩石物理测试，获取岩石物理测试数据和岩石样品各向异性参数；

S3：结合岩石物理测试数据，进行岩石物理分析，获得适用页岩岩石结构和理论模型物理机制的岩石物理模型及相关参数；

S4：基于岩石物理分析的页岩的岩石物理模型对测井数据进行孔隙纵横比和粘土定向度反演；

S5：将反演取得的参数，代入页岩各向异性的岩石物理模型，并结合Thomsen各向异性参数的定义，求取出各向异性参数。

本申请提供的一种各向异性参数反演方法，计算的测井资料的各向异性参数的效果较好。反演充分考虑了孔隙结构与定向排列的粘土颗粒及复杂矿物组合对于页岩的各向异性的影响，结合岩石物理测试数据的监督优化，能够更好的保证测井资料各向异性参数的准确性以及模型本身的准确性。最后计算结果与实际资料吻合，对资料处理和解释具有一定的改善。

实施例二

基于前述的实施例，本申请实施例再提供一种各向异性参数反演方法，包括：

S1：建立多矿物混合，复杂孔隙组合，含有各向异性粘土的页岩各向异性的岩石物理模型；

在一些实施例中，所述岩石物理模型中，反演的参数为孔隙纵横比α和粘土定向指数；

S2：进行岩石物理测试，获取岩石物理测试数据和岩石样品各向异性参数；

S3：结合岩石物理测试数据，进行岩石物理分析，获得适用页岩岩石结构和理论模型物理机制的岩石物理模型及相关参数；

S4：基于岩石物理分析的页岩的岩石物理模型对测井数据进行孔隙纵横比和粘土定向度反演；

S5：将反演取得的参数，代入页岩各向异性的岩石物理模型，并结合Thomsen各向异性参数的定义，求取出各向异性参数。

本申请提供的一种各向异性参数反演方法，计算的测井资料的各向异性参数的效果较好。反演充分考虑了孔隙结构与定向排列的粘土颗粒及复杂矿物组合对于页岩的各向异性的影响，结合岩石物理测试数据的监督优化，能够更好的保证测井资料各向异性参数的准确性以及模型本身的准确性。最后计算结果与实际资料吻合，对资料处理和解释具有一定的改善。

实施例三

基于前述的实施例，本申请实施例再提供一种各向异性参数反演方法，包括：

S1：建立多矿物混合，复杂孔隙组合，含有各向异性粘土的页岩各向异性的岩石物理模型；

在一些实施例中，所述岩石物理模型中，反演的参数为孔隙纵横比α和粘土定向指数；

在一些实施例中，粘土作为各向异性元的弹性刚度矩阵组成形式为：

C

公式(1)中θ为矿物排列角度分布情况，C

θ角为0度时，对应的是粘土定向排列方向集中度高；θ角为90度时，则代表着粘土矿物颗粒随机分布，弹性特征为各向同性；θ角描述的是粘土矿物颗粒排列方向的概率密度分布图中曲线的分布形态；粘土定向排列的情况可以通过XRD衍射仪利用X射线衍射进行获取；

孔隙纵横比对应岩石物理模型中岩石弹性参数；孔隙纵横比的大小能够影响整体岩石物理模型的弹性参数数值大小，当孔隙纵横比偏小的时候，对应的岩石弹性参数数值也随之减小。可以通过电镜扫描获取或者CT扫描获取，但是一般情况下只能统计出一定范围内孔隙纵横比；

因此在岩石物理理论模型中，通常用来指定岩石物理模型孔隙纵横比的建议参数取值；

S2：进行岩石物理测试，获取岩石物理测试数据和岩石样品各向异性参数；

S3：结合岩石物理测试数据，进行岩石物理分析，获得适用页岩岩石结构和理论模型物理机制的岩石物理模型及相关参数；

S4：基于岩石物理分析的页岩的岩石物理模型对测井数据进行孔隙纵横比和粘土定向度反演；

S5：将反演取得的参数，代入页岩各向异性的岩石物理模型，并结合Thomsen各向异性参数的定义，求取出各向异性参数。

本申请提供的一种各向异性参数反演方法，计算的测井资料的各向异性参数的效果较好。反演充分考虑了孔隙结构与定向排列的粘土颗粒及复杂矿物组合对于页岩的各向异性的影响，结合岩石物理测试数据的监督优化，能够更好的保证测井资料各向异性参数的准确性以及模型本身的准确性。最后计算结果与实际资料吻合，对资料处理和解释具有一定的改善。

实施例四

基于前述的实施例，本申请实施例再提供一种各向异性参数反演方法，包括：

S1：建立多矿物混合，复杂孔隙组合，含有各向异性粘土的页岩各向异性的岩石物理模型；

在一些实施例中，所述岩石物理模型中，反演的参数为孔隙纵横比α和粘土定向指数；

在一些实施例中，粘土作为各向异性元的弹性刚度矩阵组成形式为：

C

公式(1)中θ为矿物排列角度分布情况，C

θ角为0度时，对应的是粘土定向排列方向集中度高；θ角为90度时，则代表着粘土矿物颗粒随机分布，弹性特征为各向同性；θ角描述的是粘土矿物颗粒排列方向的概率密度分布图中曲线的分布形态；粘土定向排列的情况可以通过XRD衍射仪利用X射线衍射进行获取；

孔隙纵横比对应岩石物理模型中岩石弹性参数；孔隙纵横比的大小能够影响整体岩石物理模型的弹性参数数值大小，当孔隙纵横比偏小的时候，对应的岩石弹性参数数值也随之减小。可以通过电镜扫描获取或者CT扫描获取，但是一般情况下只能统计出一定范围内孔隙纵横比；

因此在岩石物理理论模型中，通常用来指定岩石物理模型孔隙纵横比的建议参数取值；

S2：进行岩石物理测试，获取岩石物理测试数据和岩石样品各向异性参数；

在一些实施例中，所述进行岩石物理测试，获取岩石物理测试数据，具体包括：

岩心测试数据的矿物组分、声波速度、各向异性参数，孔隙度及孔隙结构信息；

所述声波速度的具体获得方法包括：对研究区的页岩岩石取样，进行各向异性参数实验，获取岩样在层理垂直方向、水平方向和45°方向上的声学速度信息；

各向异性参数数据的具体获得方法包括：

各向异性的岩石物理等效模型的对应的刚度矩阵为：

其中，

/>

C

ρ：岩石密度；

V

V

V

V

V

图9(a)-(c)为本申请实施例提供的获取岩样在层理各方向上的声学速度信息的示意图，如图9(a)-(c)所示，进行各向异性参数实验，获取岩样在层理垂直方向上的声学速度信息如图9(a)所示，90°样品即垂直层理样品的测试的纵波速度为V

结合Thomsen提出的各向异性参数表达式：

ε：V

γ：V

δ：纵波变异参数。

S3：结合岩石物理测试数据，进行岩石物理分析，获得适用页岩岩石结构和理论模型物理机制的岩石物理模型及相关参数；

S4：基于岩石物理分析的页岩的岩石物理模型对测井数据进行孔隙纵横比和粘土定向度反演；

S5：将反演取得的参数，代入页岩各向异性的岩石物理模型，并结合Thomsen各向异性参数的定义，求取出各向异性参数。

本申请提供的一种各向异性参数反演方法，计算的测井资料的各向异性参数的效果较好。反演充分考虑了孔隙结构与定向排列的粘土颗粒及复杂矿物组合对于页岩的各向异性的影响，结合岩石物理测试数据的监督优化，能够更好的保证测井资料各向异性参数的准确性以及模型本身的准确性。最后计算结果与实际资料吻合，对资料处理和解释具有一定的改善。

实施例五

基于前述的实施例，本申请实施例再提供一种各向异性参数反演方法，包括：

S1：建立多矿物混合，复杂孔隙组合，含有各向异性粘土的页岩各向异性的岩石物理模型；

在一些实施例中，所述岩石物理模型中，反演的参数为孔隙纵横比α和粘土定向指数；

在一些实施例中，粘土作为各向异性元的弹性刚度矩阵组成形式为：

C

公式(1)中θ为矿物排列角度分布情况，C

θ角为0度时，对应的是粘土定向排列方向集中度高；θ角为90度时，则代表着粘土矿物颗粒随机分布，弹性特征为各向同性；θ角描述的是粘土矿物颗粒排列方向的概率密度分布图中曲线的分布形态；粘土定向排列的情况可以通过XRD衍射仪利用X射线衍射进行获取；

孔隙纵横比对应岩石物理模型中岩石弹性参数；孔隙纵横比的大小能够影响整体岩石物理模型的弹性参数数值大小，当孔隙纵横比偏小的时候，对应的岩石弹性参数数值也随之减小。可以通过电镜扫描获取或者CT扫描获取，但是一般情况下只能统计出一定范围内孔隙纵横比；

因此在岩石物理理论模型中，通常用来指定岩石物理模型孔隙纵横比的建议参数取值；

S2：进行岩石物理测试，获取岩石物理测试数据和岩石样品各向异性参数；

在一些实施例中，所述进行岩石物理测试，获取岩石物理测试数据，具体包括：

岩心测试数据的矿物组分、声波速度、各向异性参数，孔隙度及孔隙结构信息；

所述声波速度的具体获得方法包括：对研究区的页岩岩石取样，进行各向异性参数实验，获取岩样在层理垂直方向、水平方向和45°方向上的声学速度信息；

各向异性参数数据的具体获得方法包括：

各向异性的岩石物理等效模型的对应的刚度矩阵为：

其中，

/>

C

ρ：岩石密度；

V

V

V

V

V

结合Thomsen提出的各向异性参数表达式：

ε：V

γ：V

δ：纵波变异参数。

在一些实施例中，所述进行岩石物理测试，获取岩石物理测试数据，具体还包括：岩石的孔隙纵横比及岩样的粘土定向指数；

所述岩石的孔隙纵横比及岩样的粘土定向指数在测井资料中不能直接获取，因此需要建立通用于岩心测试资料和测井资料处理的孔隙纵横比与粘土定向指数反演方法；

S3：结合岩石物理测试数据，进行岩石物理分析，获得适用页岩岩石结构和理论模型物理机制的岩石物理模型及相关参数；

S4：基于岩石物理分析的页岩的岩石物理模型对测井数据进行孔隙纵横比和粘土定向度反演；

S5：将反演取得的参数，代入页岩各向异性的岩石物理模型，并结合Thomsen各向异性参数的定义，求取出各向异性参数。

本申请提供的一种各向异性参数反演方法，计算的测井资料的各向异性参数的效果较好。反演充分考虑了孔隙结构与定向排列的粘土颗粒及复杂矿物组合对于页岩的各向异性的影响，结合岩石物理测试数据的监督优化，能够更好的保证测井资料各向异性参数的准确性以及模型本身的准确性。最后计算结果与实际资料吻合，对资料处理和解释具有一定的改善。

实施例六

基于前述的实施例，本申请实施例再提供一种各向异性参数反演方法，包括：

S1：建立多矿物混合，复杂孔隙组合，含有各向异性粘土的页岩各向异性的岩石物理模型；

在一些实施例中，所述岩石物理模型中，反演的参数为孔隙纵横比α和粘土定向指数；

在一些实施例中，粘土作为各向异性元的弹性刚度矩阵组成形式为：

C

公式(1)中θ为矿物排列角度分布情况，C

θ角为0度时，对应的是粘土定向排列方向集中度高；θ角为90度时，则代表着粘土矿物颗粒随机分布，弹性特征为各向同性；θ角描述的是粘土矿物颗粒排列方向的概率密度分布图中曲线的分布形态；粘土定向排列的情况可以通过XRD衍射仪利用X射线衍射进行获取；

孔隙纵横比对应岩石物理模型中岩石弹性参数；孔隙纵横比的大小能够影响整体岩石物理模型的弹性参数数值大小，当孔隙纵横比偏小的时候，对应的岩石弹性参数数值也随之减小。可以通过电镜扫描获取或者CT扫描获取，但是一般情况下只能统计出一定范围内孔隙纵横比；

因此在岩石物理理论模型中，通常用来指定岩石物理模型孔隙纵横比的建议参数取值；

S2：进行岩石物理测试，获取岩石物理测试数据和岩石样品各向异性参数；

在一些实施例中，所述进行岩石物理测试，获取岩石物理测试数据，具体包括：

岩心测试数据的矿物组分、声波速度、各向异性参数，孔隙度及孔隙结构信息；

所述声波速度的具体获得方法包括：对研究区的页岩岩石取样，进行各向异性参数实验，获取岩样在层理垂直方向、水平方向和45°方向上的声学速度信息；

各向异性参数数据的具体获得方法包括：

各向异性的岩石物理等效模型的对应的刚度矩阵为：

其中，

/>

C

ρ：岩石密度；

V

V

V

V

V

结合Thomsen提出的各向异性参数表达式：

ε：V

γ：V

δ：纵波变异参数。

在一些实施例中，所述进行岩石物理测试，获取岩石物理测试数据，具体还包括：岩石的孔隙纵横比及岩样的粘土定向指数；

所述岩石的孔隙纵横比及岩样的粘土定向指数在测井资料中不能直接获取，因此需要建立通用于岩心测试资料和测井资料处理的孔隙纵横比与粘土定向指数反演方法；

S3：结合岩石物理测试数据，进行岩石物理分析，获得适用页岩岩石结构和理论模型物理机制的岩石物理模型及相关参数；

S4：基于岩石物理分析的页岩的岩石物理模型对测井数据进行孔隙纵横比和粘土定向度反演；

在一些实施例中，所述基于岩石物理分析的页岩的岩石物理模型对测井数据进行孔隙纵横比和粘土定向度反演的具体方法包括：

结合试数据的矿物组分，孔隙度以及密度信息，进行构建的岩石物理模型正演，采用网格搜索的方式，设置粘土定向指数上下边界以及孔隙纵横比变化范围为搜索区间，计算出页岩岩石物理模型的弹性参数C

通过弹性参数C

S5：将反演取得的参数，代入页岩各向异性的岩石物理模型，并结合Thomsen各向异性参数的定义，求取出各向异性参数。

本申请提供的一种各向异性参数反演方法，计算的测井资料的各向异性参数的效果较好。反演充分考虑了孔隙结构与定向排列的粘土颗粒及复杂矿物组合对于页岩的各向异性的影响，结合岩石物理测试数据的监督优化，能够更好的保证测井资料各向异性参数的准确性以及模型本身的准确性。最后计算结果与实际资料吻合，对资料处理和解释具有一定的改善。

实施例七

基于前述的实施例，本申请实施例再提供一种各向异性参数反演方法，包括：

S1：建立多矿物混合，复杂孔隙组合，含有各向异性粘土的页岩各向异性的岩石物理模型；

在一些实施例中，所述岩石物理模型中，反演的参数为孔隙纵横比α和粘土定向指数；

在一些实施例中，粘土作为各向异性元的弹性刚度矩阵组成形式为：

C

公式(1)中θ为矿物排列角度分布情况，C

θ角为0度时，对应的是粘土定向排列方向集中度高；θ角为90度时，则代表着粘土矿物颗粒随机分布，弹性特征为各向同性；θ角描述的是粘土矿物颗粒排列方向的概率密度分布图中曲线的分布形态；粘土定向排列的情况可以通过XRD衍射仪利用X射线衍射进行获取；

孔隙纵横比对应岩石物理模型中岩石弹性参数；孔隙纵横比的大小能够影响整体岩石物理模型的弹性参数数值大小，当孔隙纵横比偏小的时候，对应的岩石弹性参数数值也随之减小。可以通过电镜扫描获取或者CT扫描获取，但是一般情况下只能统计出一定范围内孔隙纵横比；

因此在岩石物理理论模型中，通常用来指定岩石物理模型孔隙纵横比的建议参数取值；

S2：进行岩石物理测试，获取岩石物理测试数据和岩石样品各向异性参数；

在一些实施例中，所述进行岩石物理测试，获取岩石物理测试数据，具体包括：

岩心测试数据的矿物组分、声波速度、各向异性参数，孔隙度及孔隙结构信息；

所述声波速度的具体获得方法包括：对研究区的页岩岩石取样，进行各向异性参数实验，获取岩样在层理垂直方向、水平方向和45°方向上的声学速度信息；

各向异性参数数据的具体获得方法包括：

各向异性的岩石物理等效模型的对应的刚度矩阵为：

其中，

/>

C

ρ：岩石密度；

V

V

V

V

V

结合Thomsen提出的各向异性参数表达式：

ε：V

γ：V

δ：纵波变异参数。

在一些实施例中，所述进行岩石物理测试，获取岩石物理测试数据，具体还包括：岩石的孔隙纵横比及岩样的粘土定向指数；

所述岩石的孔隙纵横比及岩样的粘土定向指数在测井资料中不能直接获取，因此需要建立通用于岩心测试资料和测井资料处理的孔隙纵横比与粘土定向指数反演方法；

S3：结合岩石物理测试数据，进行岩石物理分析，获得适用页岩岩石结构和理论模型物理机制的岩石物理模型及相关参数；

S4：基于岩石物理分析的页岩的岩石物理模型对测井数据进行孔隙纵横比和粘土定向度反演；

在一些实施例中，所述基于岩石物理分析的页岩的岩石物理模型对测井数据进行孔隙纵横比和粘土定向度反演的具体方法包括：

结合试数据的矿物组分，孔隙度以及密度信息，进行构建的岩石物理模型正演，采用网格搜索的方式，设置粘土定向指数上下边界以及孔隙纵横比变化范围为搜索区间，计算出页岩岩石物理模型的弹性参数C

通过弹性参数C

在一些实施例中，所述通过弹性参数C

目标函数：

其中,

θ：表示着粘土定向度，为粘土矿物排列程度的描述参数；

α：表示着页岩中脆性矿物的孔隙纵横比；

J：目标函数；

C

C

约束：误差在5％范围内的粘土矿物定向指数和孔隙纵横比。

S5：将反演取得的参数，代入页岩各向异性的岩石物理模型，并结合Thomsen各向异性参数的定义，求取出各向异性参数。

本申请提供的一种各向异性参数反演方法，计算的测井资料的各向异性参数的效果较好。反演充分考虑了孔隙结构与定向排列的粘土颗粒及复杂矿物组合对于页岩的各向异性的影响，结合岩石物理测试数据的监督优化，能够更好的保证测井资料各向异性参数的准确性以及模型本身的准确性。最后计算结果与实际资料吻合，对资料处理和解释具有一定的改善。

实施例八

基于实施例七方法，本申请在四川某页岩测井曲线上模拟使用了该申请对测井数据的各向异性参数反演给出的实施例，图1为本申请实施例提供的向异性参数反演方法的实现流程示意图，如图1所示，包括：

1)获取井中岩心，进行岩石物理测试，得到岩心三个方向上的速度信息，根据Thomsen公式计算得到岩样的各向异性参数。同时进行岩石物理的CT扫描测试，XRD光学衍射测试等一系列岩石物理测试，获取较为全面的岩心测试信息。

2)将获取得到的岩心样品的速度及各向异性参数等信息作为标签，对于岩石物理模型进行岩石物理分析，得到比较合适的岩石物理模型参数。

3)利用测井曲线纵、横波速度等资料，结合岩石物理分析过后的岩石物理模型，建立起反演目标函数，进行孔隙纵横比和粘土定向指数反演。

4)将反演出的孔隙纵横比、黏土定向指数等参数代入到岩石物理模型中，计算得到页岩层井的各向异性参数。

图2为页岩岩石物理模型构建的示意图，

具体的岩石物理模型构建步骤如下，详见图2所示的示意图：

1)岩石物理模型的基质部分由粘土和脆性矿物及有机质组成，孔隙结构与孔隙大小，共同组合代表了页岩的孔隙系统。将粘土矿物颗粒视为各向异性元，结合粘土矿物的定向性计算粘土矿物的弹性参数，脆性矿物的弹性参数计算采用的是Hashin-Shtrikman边界的平均值。

2)先将视为各向同性的有机质和脆性矿物分别结合微分等效介质(DEM)理论计算含孔隙脆性矿物、含孔隙有机质的弹性参数。分别将两者根据总有机碳含量优选采用自相容近似(SCA)和微分等效介质(DEM)模型建立有无含孔隙脆性矿物和有机质的混合物物理模型。

有机碳含量少的时候，采用微分等效介质模型，脆性矿物为背景介质，有机质作为包含物形式添加；有机碳含量多的时候，可以视为有一部分起到了骨架支撑作用，采用SCA-DEM结合的联合模型。基于以上建立的混合模型，计算可获得含孔隙和不含孔隙混合物的弹性参数。

3)接着基于各向异性微分等效介质模型(ani-DEM)，计算含有孔隙和束缚水的粘土矿物的弹性参数。根据粘土含量多少，优选采用各向异性自相容近似和各向异性微分等效介质模型，来计算岩石基质和干岩石骨架的等效弹性参数。

粘土含量较多时，粘土作为页岩岩石的背景介质，脆性矿物与有机质作为包含物，采用微分等效介质模型分别计算对应的页岩基质等效弹性参数和页岩干骨架等效弹性参数。若粘土含量较小时，脆性矿物与有机质的混合物作为页岩岩石的背景介质，粘土作为包含物，采用各向异性自相容近似模型和各向异性微分等效介质模型分别计算对应的页岩基质等效弹性参数和页岩干骨架等效弹性参数。

4)采用Wood公式计算油气水混合的弹性参数。用Brown-Korringa方程，(各向异性流体替换方程)计算得到饱和流体的各向异性岩石物理弹性参数。

具体地，岩石干骨架的弹性参数计算：

1)分别计算对应的含孔的脆性矿物弹性参数、含孔的有机质弹性参数、含孔的带有束缚水的各向异性粘土的弹性参数。

2)获取含孔的脆性矿物与含孔的有机质的混合物的弹性参数，结合含孔的带有束缚水的粘土获取整体页岩干岩石骨架。

岩石基质的弹性参数计算：采用不加入孔隙的方法对上述物质进行混合计算，最终获得基质的弹性参数。

对最终结果采用Brown-Korringa方程，结合上述计算得到的弹性参数，可以得到饱和流体的各向异性岩石物理弹性参数。

图3(a)-(c)为粘土颗粒排列示意图，图3(a)代表着随机分布的粘土颗粒，整体上表现为各向同性。图3(b)和图3(c)分别代表者不同程度的粘土颗粒排列程度，垂直和水平方向上的速度就产生差异。

图4为粘土矿物弹性参数与角度θ(粘土定向指数)的关系，图中，Angle为粘土定向度，Velovity为速度，速度与粘土矿物颗粒排列程度的关系。可以看出当角度为时0°，两个方向上的速度差异比较大，而当角度角度θ(粘土定向指数)为90°时，对应的两个方向上的速度会保持一致性。

图5为A井数据，图中，GR曲线，纵波速度Vp，横波速度Vs，密度DEN，孔隙度Porosity，矿物组分Vol.fract。

最后一个图的图例是Clay:粘土，Calcite方解石,Pyrite黄铁矿，Quartz石英，Toc:总有机碳；pore：孔隙度。来自中国四川盆地，主要处理地层为龙马溪组。测井曲线展布于3580m-3741m深度。为了方便研究，将该测井从上到下分为13段。每一段都包含了伽马曲线、纵、横波速度、密度、孔隙度、以及矿物组分信息。可以看出这是低孔隙度的测井曲线，里面主要由黏土以及方解石和石英组成，还具有有机质以及黄铁矿填充，属于比较复杂的多矿物模型。密度曲线显示的比较平稳，在区分度上面只能将3700m以下的矿物区分出来。

图6(a)-(b)为A井数据进行岩石物理各向异性参数求解的效果解释图件，具有相同的横纵坐标，图中，伽马曲线GE、纵波速度Vp、横波速度Vs、密度DEN、各向异性参数ε，各向异性参数γ、各向异性参数δ。其中图6的子图(2)和(3)中黑色曲线分别代表着原始测井数据的纵、横波曲线，红色曲线则表示的是通过岩石物理模型计算出来的垂直方向的纵波速度和横波速度，蓝色曲线代表着通过岩石物理模型计算出的水平方向的纵波速度和横波速度，绿色散点数据分别代表着岩心资料的垂直方向的纵、横波速度，紫色散点分别代表着岩心资料的水平方向的纵、横波速度。通过对比垂直方向测井原始资料纵、横波速度信息，可以看出，岩心测试数据(绿色散点)能够很好的匹配上测井资料数据(黑色曲线)。岩石物理模型计算出来的纵、横波速度(红色曲线)可以看出模型数据与实际测井资料(黑色曲线)的拟合效果比较好。而模型预测的水平方向的纵、横波速度(蓝色曲线)与岩心测试资料(紫色散点)具有一致的趋势性，在一定程度上，验证了各向异性参数反演的准确性。图6的子图(4)中散点是岩心测试的密度信息，红色曲线代表着模型计算组合的密度信息，黑色曲线是原始测井密度曲线。图6的子图(5)、(6)、(7)为通过岩心测试获取的各向异性散点数据和岩石物理模型计算出来的各向异性参数曲线，可以看出岩石物理模型反演的各向异性参数是比较可靠的。

图7(a)-(b)为B井数据，和A井都是同一区块的资料,具有相同的横纵坐标，图中GR曲线，纵波速度Vp，横波速度Vs，密度DEN，孔隙度Porosity，矿物组分Vol.fract。测井曲线展布于4050m-4250m深度。密度孔隙度等矿物组分分布与A井具有一致性，都是具有复杂矿物组合的页岩储层测井资料。密度曲线显示的比较平稳，在区分度上面只能将4180m以下的矿物区分出来。

图8(a)-(b)为B井数据进行岩石物理各向异性参数求解的效果解释图件，具有相同的横纵坐标。图中，伽马曲线GE、纵波速度Vp、横波速度Vs、密度DEN、各向异性参数ε，各向异性参数γ、各向异性参数δ。可以看出各向异性参数预测效果比较稳定，能够在不同井之间使用。综合两个测井数据的分析，可以看出粘土的含量和粘土的定向性对页岩的各向异性的影响具有一定的相关性。

本申请提供的一种各向异性参数反演方法，计算的测井资料的各向异性参数的效果较好。反演充分考虑了孔隙结构与定向排列的粘土颗粒及复杂矿物组合对于页岩的各向异性的影响，结合岩石物理测试数据的监督优化，能够更好的保证测井资料各向异性参数的准确性以及模型本身的准确性。最后计算结果与实际资料吻合，对资料处理和解释具有一定的改善。

实施例九

基于前述的实施例，本申请实施例提供一种各向异性参数反演装置，包括：

岩石物理模型建立模块、岩石物理测试模块、岩石物理分析模块、孔隙纵横比和粘土定向度反演模块和各向异性参数计算模块；

岩石物理模型建立模块：建立多矿物混合，复杂孔隙组合，含有各向异性粘土的页岩各向异性的岩石物理模型；

岩石物理测试模块：进行岩石物理测试，获取岩石物理测试数据和岩石样品各向异性参数；

岩石物理分析模块：结合岩石物理测试数据，进行岩石物理分析，获得适用页岩岩石结构和理论模型物理机制的岩石物理模型及相关参数；

孔隙纵横比和粘土定向度反演模块：基于岩石物理分析的页岩的岩石物理模型对测井数据进行孔隙纵横比和粘土定向度反演；

各向异性参数计算模块：将反演取得的参数，代入页岩各向异性的岩石物理模型，并结合Thomsen各向异性参数的定义，求取出各向异性参数。

需要说明的是，本申请实施例中，如果以软件功能模块的形式实现上述的各向异性参数反演方法，并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read Only Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。这样，本申请实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

相应地，本申请实施例提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中提供的各向异性参数反演方法中的步骤。

实施例十

本申请实施例提供一种各向异性参数反演设备包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，该计算机程序被所述处理器执行时，所述处理器配置为执行存储器中存储的各向异性参数反演方法的程序，以实现以上述实施例提供的各向异性参数反演方法中的步骤。

以上显示设备和存储介质实施例的描述，与上述方法实施例的描述是类似的，具有同方法实施例相似的有益效果。对于本申请计算机设备和存储介质实施例中未披露的技术细节，请参照本申请方法实施例的描述而理解。

这里需要指出的是：以上存储介质和设备实施例的描述，与上述方法实施例的描述是类似的，具有同方法实施例相似的有益效果。对于本申请存储介质和设备实施例中未披露的技术细节，请参照本申请方法实施例的描述而理解。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(ROM，Read Only Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，本申请上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台控制器执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。