Характеризация хрупкости сланцев и обогащения органическим веществом через модуль матрицы с использованием инверсии упругой импедансности на основе физики горных пород

Глубокие сланцевые газы, как важный нетрадиционный энергетический ресурс, играют всё более значимую роль в обеспечении энергоснабжения и в продвижении глобального перехода к низкоуглеродному развитию. В то же время глубокие сланцевые коллекторы обычно характеризуются выраженной гетерогенностью, сложным минералогическим составом и значительным обогащением органическим веществом, что затрудняет одновременную сейсмическую характеристику хрупкости и органического вещества. Для преодоления этих трудностей мы предлагаем инверсионную схему, основанную на физике горных пород, которая включает два диагностических параметра: модуль объёмной упругости матрицы (Km) и модуль объёмного нарушения (ΔK). Km описывает внутреннюю жёсткость минеральной матрицы и демонстрирует высокую чувствительность к содержанию хрупких минералов, в то время как ΔK отражает смягчающее влияние органического вещества на жёсткость породы и обеспечивает повышенную чувствительность к обогащению органикой. Сочетая эти два параметра, можно эффективно разграничивать вклад минералов и органики на сейсмическом масштабе. На этой основе мы выводим новое выражение коэффициента отражения, сформулированное через модуль матрицы, и разрабатываем схему инверсии упругой импедансности. Эта методика позволяет одновременно предсказывать хрупкость сланцев и степень обогащения органическим веществом по сейсмическим наблюдениям. Анализ на основе физики горных пород подтверждает, что Km высокочувствителен к содержанию хрупких минералов, тогда как ΔK при увеличении доли органического вещества может возрасти до 300%, что существенно превосходит отклик традиционных показателей — плотности (~20%) и P-волновой импедансности (~40%). Синтетические тесты показывают более 95% согласованности между предлагаемой моделью отражательности и точным решением Зёпприца в пределах углов падения до 30°. Валидация по каротажным данным даёт коэффициенты корреляции 0.77 между Km и индексом минеральной хрупкости и 0.81 между ΔK и содержанием органического вещества, что превосходит традиционные упругие индикаторы. Полевые применения демонстрируют более высокую точность предсказаний, лучшее вертикальное разрешение и улучшенную латеральную непрерывность по сравнению с существующими методами. Помимо сланцевого газа, предлагаемая методология представляет собой универсальную основу для характеристики нетрадиционных коллекторов, включая сланцевую нефть, керогеновые сланцы, плотные углеводороды и газогидраты, подчёркивая её значимость для будущей разведки и разработки энергетических ресурсов.