深层页岩油气地震勘探是未来我国油气增储上产的重要方向。研究深层页岩油气的岩石物理围观响应机制是深层页岩油气地震勘探的基础。与其他沉积岩相比，页岩的强弹性各向异性极为突出，这主要是由其黏土矿物的定向排列和板状性质造成的。特别是在地震储层表征中，正确的估计页岩弹性各向异性可以提高页岩地震反演与预测的精度。由于页岩经过长期压实、矿物重排以及生烃作用等，其微观结构和宏观结构更加复杂（图1），导致页岩具有明显的各向异性特征。
图1.压实作用以及生烃作用对岩石围观结构的影响
现有的方法缺乏考虑非板状颗粒对黏土板晶的影响，主要通过经验公式间接考虑，导致岩石物理模型适用性差且误差较大。为揭示黏土矿物各向异性的主要原因，利用实验数据和电子扫描观测结果，建立了考虑压实和非板状颗粒对黏土定向排列影响的理论模型。在理论分析的基础上，推导了基于压实和非板状颗粒作用的取向分布函数（ODF），该函数不仅考虑了压实的影响，还进一步考虑了石英等其他非板状颗粒的作用，使得建立的页岩各向异性岩石物理模型更加合理、准确。利用基于压实和非板状颗粒的ODF提出了改进的各向异性页岩岩石物理模型。预测结果表明，非板状颗粒的存在对黏土片晶的择优取向具有抑制作用（图2），并通过实测实验数据（图3）进行了验证，表明所提方法可靠有效。
图2 非平板颗粒以及压实作用对泥岩板晶ODF的影响
图3 岩石物理预测结果与实验测试结果对比
研究成果发表在地球物理领域国际重要期刊Geophysics上，第一作者为中国石油大学（华东）博士生骆坤，通讯作者为宗兆云教授，合作者包括中国石油大学（华东）印兴耀教授、中国石油大学（华东）杨亚明和中石化物探研究院纪利祥。
文章信息：Kun Luo, Zhaoyun Zong*, Xingyao Yin, Lixiang, Ji, and Yaming Yang, 2024. Shale anisotropic rock physics model incorporating the effect of compaction and non-plate mixtures on clay preferred orientation. Geophysics, 89, no.6.
