岩石孔隙结构的地震信号特征

岩石孔隙结构是控制砂岩和碳酸盐岩的地震波速度和渗透率的重要参数之一。如果两种类似的岩石其孔隙度一定,而渗透率不同,那么它们的声波速度相差2km/s,而渗透率两者则可能相差近6个数量级,即从0.01mD到20mO。在本文中我们总结了由一个广义孔隙弹性理论简化的一个双参数弹性速度模型，以描述孔隙结构对弹性波的影响。由于矿物和储层的流体是给定的,我们用孔隙度和骨架的柔性(挠性)因子来确定速度模型,这个模型可以用于地震反演和储层表征,已改善孔隙度和储量的计算骨架柔性因子可用于岩石结构(PST)类型的定量分类,并可以利用叠前、叠后的两种地震资料将其与孔隙的连通性和渗透率联系起来。本项研究同时也有助于说明为什么振幅与偏移距(AVO)分析用于流体检测在某些情况下失败。这是由于孔隙结构对地震波的影响能够掩盖所有流体效应，特别是在碳酸岩中。     

地层条件下砂岩含水饱和度对波速及衰减影响的实验研究

为了研究含气地层对地震波传播的影响，在地层温压条件下，用超声波测试了长庆油田苏里格气田砂岩样品在不同饱和度下的纵、横波速度和衰减Q值.实验表明砂岩样品的物性和流体含量对纵波的速度和衰减的影响均大于横波,含气饱和度大于60％时纵波Q值变化明显；物性越好，含气饱和度越高，纵波Q值越小，吸收越大.分析实验结果和相应的影响机理，给出了利用纵波的吸收衰减预测砂岩含气性的应用实例.     

基于Xu-White模型横波速度预测的误差分析

在砂泥岩剖面中,基于Gassmann方程和Xu-White岩石物理模型,利用常规测井资料及实验室岩石物理数据进行横波速度估算.模型中考虑了泥质砂岩中基质性质、泥质含量、孔隙度大小和孔隙形状以及孔隙饱含流体性质对岩石速度的影响.综合分析了模型中砂、泥岩和孔隙流体弹性参数以及孔隙纵横比等输入参数的误差对预测横波速度精度的影响.数值模型试验表明,在Xu-White模型中采用变化的孔隙纵横比估算出的横波速度远远比采用固定孔隙纵横比估算出的横波速度准确.     

砂岩和大理岩纵波速度及Q值实验研究

利用新近完成的弹性波参数测量系统,我们在静水压力(常压—32MPa)范围内,对不同饱和度砂岩和大理岩的纵波速度和Q 值进行了测试.结果表明,随着静水压力和饱和度的增加,砂岩和大理岩的纵波速度均增加;砂岩的Q 值随静水压力增加,但随饱和度减小.有关静水压力、孔隙流体对岩石纵波和Q 值的影响机理也作了简要论述.     

流体饱和度对裂缝—孔隙岩石频变纵波速度及其各向异性的影响

流体饱和度会改变裂缝性储层的纵波速度,从而影响地层速度的频散特性及各向异性程度,导致储层地震响应特征复杂,储层预测多解性强,流体识别难度大.本文根据多相流体饱和裂缝性储层的特点,借助于Norris和KG模型,建立部分饱和裂缝-孔隙等效介质模型,给出频变地震波速度随流体饱和度变化的精确关系式.数值模拟结果表明,当气、水两相共存时,随着含水饱和度的增加,高频段纵波相速度逐渐增大,各向异性程度逐渐减小;低频段纵波相速度逐渐减小,各向异性程度不变;相速度频散及其各向异性程度逐渐增强.组合已有的孔隙弹性理论模型,对实验室人工裂缝-孔隙砂岩岩样的纵波速度进行拟合,计算得到的曲线与实验室测量散点值吻合度较高,表明组合模型在给定参数下的有效性.该研究能够为多相流体饱和裂缝性储层的地震响应特征分析奠定扎实的理论基础,为提高储层预测的确定性和流体识别的准确性提供可靠的理论依据.     

含混合裂隙、孔隙介质的纵波衰减规律研究

地下多孔介质中的孔隙类型复杂多样,既有硬孔又有扁平的软孔.针对复杂孔隙介质,假设多孔介质中同时含有球型硬孔和两种不同产状的裂隙(硬币型、尖灭型裂隙),当孔隙介质承载载荷时,考虑两种不同类型的裂隙对于孔隙流体压力的影响,建立起Biot理论框架下饱和流体情况含混合裂隙、孔隙介质的弹性波动方程,并进一步求取了饱和流体情况下仅由裂隙引起流体流动时的含混合裂隙、孔隙介质的体积模量和剪切模量,随后,在此基础上讨论了含混合裂隙、孔隙介质在封闭条件下地震波衰减和频散的高低频极限表达式.最后计算了给定模型的地震波衰减和频散,发现地震波衰减曲线呈现"多峰"现象,速度曲线为"多频段"频散.针对该模型分析讨论了渗透率参数、裂隙纵横比参数以及流体黏滞性参数对于地震波衰减和频散的影响,表明三个参数均为频率控制参数.     

转换波叠前横波速度反演

摘要 地震波速度对地震资料偏移成像、岩性和岩相解释以及储层预测，均起着非常重要的作用. 在储层预测中，需要获得横波层速度信息，以减少仅用纵波速度在区分岩性和孔隙中流体类型以及含气饱和度方面的不确定性. 基于Zoeppritz方程组，提出了数值求解和速度扫描方法，对叠前转换波资料求取横波层速度. 理论模型和实际转换波资料的反演结果， 均表明该方法的效果较好.      

饱和多孔介质中孔隙压传播激波管实验及其数值分析技术

基于X-Ray CT扫描技术,利用激波管技术和光纤传感器测定饱和砂岩试样中孔隙压动态信号,识别孔隙压波的结构,分析孔隙压传播速度和衰减特征,讨论孔隙压与压缩波速度的关系.考虑流体和固体之间动量和能量输送机制,完善了非线性流固耦合模式及其高精度时空守恒(CE/SE)数值方法.     

天然气水合物和游离气饱和度估算的影响因素

讨论了不同水合物胶结类型的流体饱和多孔隙固体中地震波的衰减情况，分析了估算天然气水合物和游离气饱和度影响因素.结果表明, 地层孔隙度、纵波速度模型和弹性模量的计算方法是影响反演水合物和游离气饱和度的关键因素.含水合物地层的吸收与水合物胶结类型密切相关，当水合物远离固体颗粒,像流体一样充填在孔隙时，品质因子出现负异常，而当水合物胶结固体颗粒影响骨架的弹性性质，其品质因子出现正异常.根据布莱克海台地区164航次995井的测井资料，分别应用低频和高频速度模型估算了水合物和游离气饱和度.由低频速度模型得到的水合物饱和度(占孔隙空间的)10%～20%，游离气饱和度(占孔隙空间的)05%～1%；而由高频速度模型得到的水合物饱和度(占孔隙空间的)5%～10%,游离气饱和度(占孔隙空间的)1%～2%.     

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.     

流体饱和砂岩在高压下的物性参数

一、引言 岩石在高围压下的物性参数,包括岩石的体应变、裂纹孔隙度、密度、纵波速度、横波速度和波阻抗等,对石油地球物理勘探和其它许多地球物理学分支都具有十分重要的意义。当前岩性地震和油储地震的发展,为划分地下地层及油气层提供了可能性。由于地下地层构造和岩石物理性质都是未知因素,从而引起解释的不确定性。所以,在实验室内模拟地层环境,测量岩石的物性参数,具有重要参考价值。     

Determination of the elastic wave velocities in porous rocks with the change of overburden pressure and its universal significance

Typical rock samples with different lithologic characteristics were collected from exploring wells drilled in sandstone-conglomerate sedimental reservoirs with positive rhythm. In different pore fluid states (fully saturated with gas, water and oil), the velocities of compressional and shear waves (Vp, Vs) were measured under different overburden pressure in laboratory. The effects of pore fluid and different fluid types on the velocities were analyzed. The velocities (Vp, Vs) of the samples fully saturated with water were calculated by use of Gassmann's formula that is suitable for low frequency. The calculated values were compared with the experimental values obtained at high frequency. The result shows that Gassmann's theory can be used to calculate elastic wave velocities in porous rocks saturated with fluid. By this result, the change of elastic velocities with the change of fluid can be predicted. The error is allowable in petroleum engineering. This conclusion is useful for sonic logging interpretation and seismic datum processing.     

油藏水驱开采时移地震监测岩石物理基础测量

岩石物理测量是油藏水驱开采时移地震监测的基础.在实验室对来自胜利油田的5块岩石样品模拟储层条件进行了水驱和气驱动态岩石物理弹性测量，重点分析了流体替换、温度、孔隙压力对岩石纵、横波速度的影响.实验表明，在水驱情形下，由于流体替换和温度、孔隙压力变化所引起的岩石纵横波速度的变化均很小，实施时移地震监测具有较大的风险性.相比之下，气驱可能引起较为明显的纵波速度变化，有利于时移地震监测的实施.进一步完善实验方法、丰富实验内容、是今后时移地震岩石物理实验研究的主要任务.     

含不同孔隙流体的砂岩地震波速度随压力变化的实验研究

岩石的地震波性质是区域构造研究和浅部地震勘探应用的基础.延长油田是我国重要的油气生产基地之一,但目前仍缺乏地震波性质方面的基础资料.作者利用Autolab2000多功能岩石物性自动测试设备,在0~180MPa及饱含不同孔隙流体(干燥、饱水及饱油)条件下,研究了三种来自延长油田砂岩岩芯的纵波、横波速度.结果表明:三种砂岩的V_p、V_s1和V_s2均随压力增加(或降低)而基本呈对数曲线增大(或减小);干燥、饱水和饱油三种波速间的关系因砂岩类型不同而不同,这主要取决于岩石的有效弹性模量、孔隙流体性质以及岩石的内部结构等;含同种孔隙流体的不同类型砂岩,其V_p、V_s1和V_s2随压力变化的规律主要受岩石孔隙度和粒度的影响;而含不同孔隙流体的同种砂岩,其V_p、V_s1和V_s2随压力变化的规律则主要受控于岩石的有效弹性模量和流体密度.另外,含水或含油饱和度的变化对V_s1和V_s2基本没有影响.实验结果可以为该地区地震资料的解释及与声波测井之间的对比提供重要的基础数据和参考依据.     

有效应力变化对致密砂岩孔隙结构及弹性波响应的影响规律

致密砂岩气藏具有裂缝发育和有效应力高的特征,研究不同有效压力下孔、裂隙介质地震波传播特征,有利于地震解释与地下储层的识别.但是前人的研究较少考虑岩石内部微观孔隙结构特征与孔隙、裂隙间流体流动的关系.本文首先通过选取四川盆地典型致密砂岩岩样,在不同有效压力下对岩石样本进行超声波实验测量.然后基于实验测得的纵、横波速度进行裂隙参数反演,得到不同有效压力下致密砂岩样本的裂隙孔隙度.再将裂隙孔隙度和样本岩石物理参数代入双重孔隙介质模型,模拟得到不同有效压力下饱水致密砂岩样本纵横波速度频散和衰减的变化规律.结果表明模型预测的速度频散曲线与纵波速度实验测量结果能够较好的吻合.最后统计分析了致密砂岩裂隙参数,得到了致密砂岩储层裂隙参数随有效压力及孔隙度变化特征.依据实际岩石物理参数建立模型,其裂隙参数三维拟合结果能够较好描述致密砂岩裂隙结构与孔隙度、应力的关联,可为实际地震勘探中预测储层裂缝性质提供基础依据.     

饱和储层砂岩中流体粘度引起的超声波速度频散实验研究(英文)

在实验室对5块储层砂岩进行了模拟地层压力条件下的超声波速度测试。砂岩样品采自WXS凹陷的W地层,覆盖了从低到高的孔隙度和渗透率范围。实验选用了卤水和4种不同密度油作为孔隙流体,结合温度变化,实现了对流体粘度引致的速度频散研究。对实验结果的分析表明:(1)对于高孔隙度和渗透率的样品,无论是哪种流体饱和,观察到的超声波速度测试值和零频率Gassmann预测值的差异较小(约2-3%),基本上可以用Biot模型解释;对于中等孔隙度和渗透率的样品,低粘度流体(<约3mP?S)的频散效应也可以用Biot模型得到合理解释;(2)对于低、中孔隙度和渗透率样品,当流体粘度增加时,喷射流机制起主导作用,导致严重的速度频散(可达8%)。对储层砂岩的微裂隙纵横比进行了估计并用于喷射流特征频率的计算,当高于该特征频率时,Gassmann理论的假设条件受到破坏,实验室测得的高频速度不能直接用于地震低频条件下的W地层砂岩的Gassmann流体替换研究。     

APPLICATION OF PETROPHYSICAL MEASUREMENTS TO THE PREDICTION OF SEISMIC RESPONSES OF DIFFERING LITHOLOGYOR PORE FLUIDS1

Determination of petrography and pore fluid content is an ultimate goal of an integrated seismic-petrophysical study. For lack of a general inversion technique, forward modelling is useful in studying the relations between lithology, stratigraphy, pore fluid content and the seismic response. This report describes a study of two clastic sequences in Utah, from which 32 rock samples were analysed. A detailed petrographic study was done. Laboratory measurements were made of ultrasonic compressional- and shear-wave velocity as a function of pressure. We computed the velocities at seismic frequencies for the samples when dry, over-pressured, brine saturated, and oil saturated. The velocities were sensitive to the porosity, carbonate cementation and the depositional facies. We generated velocity profiles for hypothetical reservoirs for a range of saturation states. The velocity profiles were used to generate synthetic seismic shot gathers to study the seismic response of these clastic reservoirs. The fluid-saturation strongly affects the seismic respone, as does the presence of a coal seam. An amplitude change with offset is often observed. However, stratigraphy appears to have a stronger effect on the seismic response.     

华北北部克拉通地壳岩石的波速特征与地壳物质组成

在高温高压条件下对华北北部太古宙变质岩做了波速（ＶＰ）测定,经拟合公式处理后划分出代表岩石酸性程度的波速级数,结合地质、地震测深资料,认为这种变质岩现时期的上地壳组成为“克拉通岩石组合”,其成分为ＴＴＧ变质岩＋孔兹岩系＋花岗岩＋少量基性变质岩和含石榴石基性岩;下地壳由三部分物质组成：“克拉通岩石组合”物质,太古代后幔源基性和超基性物质,地幔岩浆侵入时“克拉通岩石组合”围岩部分熔融留下的残余基性物质,后两种物质的生成使原“克拉通岩石组合”地壳基性化;中地壳为“克拉通岩石组合”物质＋幔源基性物质