孔隙介质弹性波频散—衰减理论模型

储层地球物理学中,孔隙介质的各类弹性波模型常用于了解地层岩石物理性质.本文介绍了含油、气、水等物质的多相孔隙介质弹性波频散和衰减研究进展,给出了流体饱和与部分饱和孔隙介质中波传播的物理模型综述.根据孔隙介质中的固、流体分布情况,从相关基础理论和实验研究工作等方面出发,在宏观、微观和介观尺度上对流体替换、Biot孔隙力学、喷射流、Biot喷射流(BISQ)、等效球体癍块饱和、双重孔隙介质局部流动等现有主要合流体孔隙介质速度频散和衰减理论进行了回顾.研究表明,应力松弛过程是弹性波频散和衰减的基本机理,该过程由平衡特征时间刻画.该特征时间与孔隙介质的渗透率、流体粘性和体积模量紧密相关.当波频较低时,特征时间小于波周期,压力平衡得以发生,可以用等效流体模型描述波速;反之,当波频较高时,局部压差始终保持较高水平。整个骨架体积模量升高,等效模型面临困难,发展出斑块饱和模型.在分析了各类模型理论框架适用性以及所面临困难后,我们对未来研究方向给出了一些有意义的探讨.     

超深碳酸盐岩油气储层岩石弹性性质高温高压超声实验研究

面向超深碳酸盐岩油气勘探开发中储层精细地震刻画问题,研发了高温(200℃)、高压(200 MPa)岩石弹性性质超声测量系统.收集塔里木盆地9块奥陶系超深碳酸岩储层岩石样品,通过高温高压条件下超声纵、横波速度测量发现,在围压保持69.0 MPa不变的情况下,当温度从25℃上升到200℃时,干岩石样品的纵、横波速度以及体积模量与剪切模量随着温度的升高而下降,纵波速度与体积模量最大降幅分别达到3.54%和7.54%,横波速度与剪切模量最大降幅分别达到4.57%和8.93%;在温度保持200℃不变情况下,当围压从69.0 MPa上升到137.9 MPa时,干岩石样品的纵、横波速度以及体积模量与剪切模量随着围压的升高而升高,纵波速度与体积模量最大升幅分别达到1.78%和3.39%,横波速度与剪切模量最大升幅分别达到1.95%和5.26%.在超深碳酸盐岩油气储层环境下,温度对碳酸盐岩岩石骨架弹性性质的影响可能超过围压对岩石骨架弹性性质的影响.岩石样品温度与围压循环实验表明,干岩石弹性性质与温度以及围压的变化关系不具可逆性,碳酸盐岩岩石样品弹性模量与温度之间总体上存在线性关系,其截距与斜率由碳酸盐岩...     

含流体砂岩地震波频散实验研究

为了研究孔隙流体对不同渗透率岩石地震波速度的影响,在实验室利用跨频带岩石弹性参数测试系统得到了应变幅值10-6的2~2000Hz频段下的地震波速度和1 MHz频率下的超声波速度,利用差分共振声谱法得到了频率600Hz岩石干燥和完全饱水情况下岩石声学参数.实验表明,在低饱和度下,致密砂岩在地震和超声频段下没有明显的频散;在高饱和度下纵波速度的频散变得明显.从干燥到完全水饱和条件,不同频率测量的致密砂岩的体积模量随岩石孔隙度增高而降低,且体积模量的变化量受岩石微观孔隙结构的影响较大.高孔、高渗砂岩无论在低含水度下还是在高含水饱和度下频散微弱,并且在地震频段下围压对于岩石纵横波速度的影响要大于频率的影响.高孔、高渗砂岩和致密砂岩不同含水饱和度下的频散差异可应用于储层预测,油气检测等方面,同时该研究可以更好地帮助理解岩石的黏弹性行为,促进岩石物理频散理论的发展,提高地震解释的精度.     

雷州半岛南部玄武岩岩石物性与激发地震波属性关系研究

雷州半岛南部地区近地表火成岩发育、表层结构复杂、岩性横向变化大,激发接收条件变化剧烈,造成地震资料品质差.针对雷州半岛南部近地表玄武岩,本文通过岩心样品力学性质测试和岩石结构特征分析,获得了岩样抗压强度、波速、模量、弹性应变能特性以及在不同岩石微相激发的地震子波属性特征,研究了不同岩石微相的弹性模量、变形特征规律,建立了玄武岩岩石物性与地震激发子波属性的关系,提出一种选取最佳地震激发岩性的准则.地震数值模拟和实际资料对比表明,弹性应变能最大的溢流相中部亚相玄武岩具有最好的激发子波形态、激发能量中、频带宽是该地震地质条件下地震激发的最佳岩性;追踪最佳岩性激发的地震剖面连续性好、能量一致性更好,强反射层间的弱反射信号清楚,地震资料品质明显提高.     

微晶结构对碳酸盐岩地震弹性与储层物性特征变化规律的影响（英文）

碳酸盐岩储层是油气勘探的重要储层类型,不同地区的碳酸盐岩储层在沉积、成岩过程都存在着明显的差异,这种差异是引起其物性及地震弹性性质变化的的主要因素。为认识这种机制,在本文中我们对取自塔里木盆地不同地区碳酸盐岩储层不同层位的98块样品进行了岩石学特征、岩石微观结构特征、物性特征和地震弹性特征识别分析,并研究了样品物性对地震弹性性质的影响及其变化规律。研究结果表明,碳酸盐岩样品物性与地震弹性性质整体变化规律受微晶方解石结构特征的控制,而传统的岩石结构及孔隙结构分类不能完全反应上述特征的变化。依据形态特征可将样品微晶结构分为多孔微晶、紧密微晶体和致密微晶三种类型,随着上述三种微晶中晶体边界紧密缝合接触的程度增加,其微晶晶间孔隙度与孔喉半径逐渐减小,同时方解石晶体颗粒边界刚度特征与弹性均匀性的逐渐增强,致使样品渗透率与速度等地震弹性特征表现出随孔隙增大而逐渐减小的总体趋势。对于以致密微晶为主的低孔隙度样品(孔隙度φ5%),微晶孔隙对样品孔隙及渗透率贡献较小,同时微晶弹性性质接近岩石基质,致使岩石宏观物性特征与弹性性质受裂隙、溶蚀孔隙等的影响更为明显,样品物性与地震弹性性质的特征表征孔隙结构的控制作用。孔隙纵横比对孔隙类型也具有明显的指示作用,溶蚀孔隙的体积模量纵横比高于0.2,粒间孔体积模量纵横比介于0.1~0.2之间,多孔微晶与紧密微晶体积模量纵横比小于0.15,而致密微晶的体积模量纵横比接近于0.2。研究结果可为碳酸盐岩储层的分类以及相关储层的岩性及烃类地震检测提供依据。     

基于Kelvin-Voigt黏弹性骨架的含非饱和流体孔隙介质BISQ模型(英文)

本文综合考虑了在波传播过程中孔隙介质的三种重要力学机制——"Biot流动机制一squirt流动机制-固体骨架黏弹性机制",借鉴等效介质思想,将含水饱和度引入波动力学控制方程,并考虑了不同波频率下孔隙流体分布模式对其等效体积模量的影响,给出了能处理含粘滞性非饱和流体孔隙介质中波传播问题的黏弹性Biot/squirt(BISQ)模型。推导了时间-空间域的波动力学方程组,由一组平面谐波解假设,给出频率-波数域黏弹性BISQ模型的相速度和衰减系数表达式。基于数值算例分析了含水饱和度、渗透率与频率对纵波速度和衰减的影响,并结合致密砂岩和碳酸盐岩的实测数据,对非饱和情况下的储层纵波速度进行了外推,碳酸盐岩储层中纵波速度对含气饱和度的敏感性明显低于砂岩储层。     

致密砂岩气储层的岩石物理模型研究

根据鄂尔多斯盆地苏里格气田以往实测和新测的共17口井51块岩样超声波实验数据,得到304组不同孔隙度和不同含水饱和度下对应的纵横波速度、泊松比等弹性参数.重新优选计算体积模量和泊松比与含气饱和度的关系,表明苏里格气田上古生界二叠系石盒子组盒8致密砂岩储层的模型与Brie模型(e=2)相似度最高.由此建立的苏里格气田储层岩石物理模型,更好的表征了致密岩石储层物理参数随含气饱和度变化规律,为该区储层预测提供了理论依据.致密储层岩石物理模型研究成果应用于苏里格气田多波地震资料气水预测中,实际例子表明该模型适用于该区的储层和含气性预测,并取得了较好的效果.     

四川盆地侏罗系致密砂岩弹性特征及岩石物理建模

近年来围绕四川盆地侏罗系陆相致密砂岩已取得了勘探突破,其中川中—川西过渡带具备形成大气田的地质条件,但对该套致密砂岩弹性性质变化规律的研究还较少,致使利用地震方法进行"甜点"储层预测的精度不高.本文利用四川盆地侏罗系沙溪庙组32块样品开展了系统的声学测量,在此基础上,分析了样品弹性性质的变化规律.结合X射线衍射矿物组分分析、扫描电镜、铸体薄片和岩石薄片特征确定了不同成岩作用对岩石储集性能的影响.研究结果表明,研究区致密砂岩储层表现为孔隙型储层,受差异性成岩作用影响,黏土含量、钙质含量和硅质含量的差异以及它们分布特征之间的差异对岩石弹性性质造成了很大的影响.在研究区对岩石物性及弹性性质有明显影响的成岩作用包括早期的钙质胶结作用、压实作用和溶蚀作用,因此针对不同时期的成岩作用对岩石弹性及物性的影响,利用接触-胶结模型、微分等效模量模型和临界孔隙度校正的Hashin-Shtrikman上限模型建立了研究区致密砂岩的岩石物理模型.     

用孔隙、裂隙介质弹性波理论反演岩石孔隙分布特征

"孔隙、裂隙介质的弹性波动理论"描述了介质中孔隙与裂隙相互作用的弹性波特征,已被广泛用来模拟和解释实际岩石的声学性质.本文将该理论进一步扩展,用以描述孔隙与多形态裂隙体系的相互作用.扩展理论的一个重要应用是模拟实验室流体饱和岩石在压力加载条件下的弹性波速数据,利用不同形态的裂隙在压力作用下产生的波速变化来反演裂隙的纵横比分布谱.对高孔渗砂岩、致密砂岩和花岗岩岩芯数据的反演结果清晰地反映了不同岩性的岩石中裂隙的纵横比分布特征,且与这些岩芯的扫描电镜分析结果一致.本文的研究不仅为扩展理论提供了实验验证,而且给出了一种分析岩石孔隙结构特征的有效方法.     

流体体积模量计算方法研究

Wood模型、Patchy模型、Domenico模型及Brie的经验公式是常用的流体体积模量计算模型,目前低孔低渗或致密储层一般采用Brie的经验公式来计算流体体积模量.通过深入研究这几种模型,计算出流体体积模量的上下界,将上下界分别带入Gassmann方程反推出Brie干岩石剪切模量模型指数值范围,从指数范围内寻找一个最优值,使得纵横波预测误差最小,这个最优值即为剪切模型中的指数值.Brie剪切模型中采样点的指数值为固定值,将该固定值表示为随深度变化的变量,优化了Brie干岩石模量的计算方法.将优化后的Brie干岩石模型与Gassmann方程相结合反推出流体的体积模量.本文对Weyburn油田常规储层、胜利油田低孔低渗储层及苏里格气田致密储层进行研究,得出如下结论:(1)流体体积模量除了受各相流体的体积模量、含水饱和度、压力的影响外,还与孔隙的连通程度有关,即在有效压力不大的情况下,流体体积模量随含水饱和度的变化规律主要是连通性决定的;(2)低孔低渗、致密储层流体体积模量岩石物理模型与常规储层有很大的区别,Wood模型适用于常规储层流体体积模量的计算,而Wood模型和Domenico模型相结合的形式适用于低孔低渗和致密储层流体体积模量的计算.