1.一种正交各向异性页岩脆性指数预测方法,其特征在于,包括:根据正交各向异性页岩超声波速测试测定6个方向的纵波波速和3个方向的横波波速;
根据6个方向的纵波波速和3个方向的横波波速计算页岩各向异性刚度系数;
根据页岩各向异性刚度系数确定地层坐标下正交各向异性页岩的刚度矩阵CORT;
根据页岩各向异性刚度系数确定页岩各向异性弹性模量和泊松比;
根据页岩各向异性弹性模量和泊松比确定地层坐标下正交各向异性页岩的柔度矩阵SORT;
分别对地层坐标下的正交各向异性页岩刚度矩阵CORT、地层坐标下的正交各向异性页岩柔度矩阵SORT进行Bond变换后,并计算井眼观测坐标下的页岩弹性模量和泊松比;
根据常规页岩脆性指数预测的泊‑杨法和井眼观测坐标下的页岩弹性模量和泊松比,分别计算横沿x轴的各向异性脆性指数BI3_1、沿y轴的各向异性脆性指数BI3_2、沿z轴的各向异性脆性指数BI3_3;
所述横沿x轴的各向异性脆性指数BI3_1的计算公式为:式中: 为归一化的随α角和β角变化的x轴方向弹性模量;E1_αβ为随α角和β角变化的x轴方向弹性模量; 为归一化的随α角和β角变化的垂直于x轴且沿y轴泊松比;ν12_αβ为随α角和β角变化的垂直于x轴且沿y轴泊松比;BI3_1为横沿x轴的各向异性脆性指数;
所述沿y轴的各向异性脆性指数BI3_2的计算公式为:式中: 为归一化的随α角和β角变化的y轴方向弹性模量;E2_αβ为随α角和β角变化的y轴方向弹性模量; 为归一化的随α角和β角变化的垂直于y轴且沿z轴泊松比;ν23_αβ为随α角和β角变化的垂直于y轴且沿z轴泊松比;BI3_2为沿y轴的各向异性脆性指数;
所述沿z轴的各向异性脆性指数BI3_3的计算公式为:式中: 为归一化的随α角和β角变化的z轴方向弹性模量;E3_αβ为随α角和β角变化的z轴方向弹性模量; 为归一化的随α角和β角变化的垂直于z轴且沿x轴泊松比;ν31_αβ为随α角和β角变化的垂直于z轴且沿x轴泊松比;BI3_3为沿z轴的各向异性脆性指数。
2.根据权利要求1所述的一种正交各向异性页岩脆性指数预测方法,其特征在于,所述
6个方向的纵波波速包括沿x轴传播纵波波速VP‑x、沿y轴传播纵波波速VP‑y、沿z轴传播纵波波速VP‑z、xy平面内与x轴夹角成45°的纵波波速VP‑xy45°、zx平面内与z轴夹角成45°的纵波波速VP‑zx45°、在yz平面内与y轴夹角成45°的纵波波速VP‑yz45°;
所述3个方向的横波波速包括沿z轴传播且偏振方向为x轴的横波波速VSv‑x、沿z轴方向传播且偏振方向为y轴的横波波速VSv‑y、沿y轴方向传播且偏振方向为x轴的横波波速VSh。
3.根据权利要求2所述的一种正交各向异性页岩脆性指数预测方法,其特征在于,所述页岩各向异性刚度系数的计算公式为:
式中:c11、c12、c13、c22、c23、c33、c44、c55、c66分别为刚度矩阵中独立的刚度系数分量;ρ为岩石密度;VP‑x为沿x轴传播纵波波速;VP‑y为沿y轴传播纵波波速;VP‑z为沿z轴传播纵波波速;VSv‑x为沿z轴传播且偏振方向为x轴的横波波速;VSv‑y为沿z轴方向传播且偏振方向为y轴的横波波速;VSh为沿y轴方向传播且偏振方向为x轴的横波波速;VP‑xy45°为xy平面内与x轴夹角成45°的纵波波速;VP‑zx45°为zx平面内与z轴夹角成45°的纵波波速;VP‑yz45°为在yz平面内与y轴夹角成45°的纵波波速。
4.根据权利要求3所述的一种正交各向异性页岩脆性指数预测方法,其特征在于,所述地层坐标下正交各向异性页岩的刚度矩阵CORT的计算公式为:式中:CORT为地层坐标下正交各向异性页岩的刚度矩阵。
5.根据权利要求1所述的一种正交各向异性页岩脆性指数预测方法,其特征在于,所述页岩各向异性弹性模量和泊松比的计算公式为:式中:E1为沿x轴方向的弹性模量;E2为沿y轴方向的弹性模量;E3为沿z轴方向的弹性模量;v12为垂直于x轴且沿y轴的泊松比;v13为垂直于x轴且沿z轴的泊松比;v21为垂直于y轴且沿x轴的泊松比;v23为垂直于y轴且沿z轴的泊松比;v31为垂直于z轴且沿x轴的泊松比;v32为垂直于z轴且沿y轴的泊松比;G12为xy平面的剪切模量;G13为xz平面的剪切模量;G23为yz平面的剪切模量。
6.根据权利要求5所述的一种正交各向异性页岩脆性指数预测方法,其特征在于,所述地层坐标下正交各向异性页岩的柔度矩阵SORT的计算公式为:式中:SORT为正交各向异性页岩的柔度矩阵。
7.根据权利要求1所述的一种正交各向异性页岩脆性指数预测方法,其特征在于,所述地层坐标下的正交各向异性页岩刚度矩阵CORT、地层坐标下的正交各向异性页岩柔度矩阵SORT的Bond变换公式为:
T T
式中:M为Bond矩阵;N为矩阵M的逆矩阵;M为矩阵M的转置矩阵;N为矩阵N的转置矩阵;
α为井斜方位角;β为井斜角;A’、B’、C’、D’分别为中间变换矩阵;C为任意方位角和井斜角条件下的页岩刚度矩阵;S为任意方位角和井斜角条件下的页岩柔度矩阵。