压力及流体对岩石孔隙结构与黏弹性的影响规律研究:理论模型及实验观测

地质成因和构造/热应力导致地壳岩石中的孔隙结构（裂隙和粒间孔）的变化.影响岩石黏弹性的因素包括压力、孔隙度、孔隙中包含的流体和孔隙几何形状等.相对于岩石中的硬孔隙,岩石黏弹性（衰减和频散）受软孔隙（裂隙）的影响更大.本文选取三块白云岩样本,进行了不同围压和流体条件下的超声波实验测量.利用CPEM（Cracks and Pores Effective Medium,裂隙和孔隙有效介质）模型获得了岩石高、低频极限的弹性模量,并通过Zener体（标准线性体）模型将CPEM模型拓展到全频带而得到CPEM-Zener模型,用该模型拟合岩石松弛和非松弛状态下的实验数据,本文得到平均裂隙纵横比和裂隙孔隙度以及纵波速度和品质因子随频率的变化关系.结果表明,饱水岩石的平均裂隙纵横比和裂隙孔隙度均高于饱油岩石,随着压差（围压和孔隙压力的差值）的增加,饱油岩石中的裂隙首先闭合.并且压差在70 MPa以内时,随着压差增大,岩石的平均裂隙纵横比和裂隙孔隙度在饱水和饱油时的差值增大,此时流体类型对于岩石裂隙的影响越来越显著,此外,对饱水岩石,平均裂隙纵横比随压差增加而增大,这可能是由于岩石中纵横比较小的裂隙会随压差增大而逐渐趋于闭合.在饱水和饱油岩石中,裂隙孔隙度和裂隙密度都随着压差增加而减小.通过对裂隙密度和压差的关系进行指数拟合,本文获得压差趋于0时的裂隙密度,且裂隙密度随孔隙度增大而增大,增大速率随压差增加而降低.针对饱水和饱油的白云岩样本,CPEM-Zener模型预测的纵波频散随压差增大而减小,此变化趋势和实验测得的逆品质因子随压差的变化关系基本一致,由此进一步验证了模型的实用性.本研究对岩石的孔隙结构和黏弹性分析以及声波测井、地震勘探的现场应用有指导意义.     

孔隙-裂隙性质和黏土含量对页岩油层系致密岩石弹性波耗散规律的影响研究

作为一种非常规油气资源,页岩油储量丰富、分布范围广,具有巨大的勘探开发潜力,是近年来油气产业关注的重点与热点.然而,页岩油储层具有岩石矿物组分多样、低孔低渗、孔隙结构复杂、非均质性强等特征,与常规油气资源存在明显差异.本研究选取鄂尔多斯盆地中生界延长组长7油层组的10块致密砂岩样本,基于X射线衍射分析得到各样本的矿物组分,开展不同围压和流体条件下的超声波实验观测,进而获得样本的纵、横波速度和纵波衰减逆品质因子.基于实验测量获得变压力条件下的孔隙度,结合线性外推的方法,估算各样本的裂隙孔隙度,代入EIAS(Equivalent Inclusion-Average Stress,等效嵌入体应力平均)模型,求取对应的裂隙纵横比和裂隙密度,分析页岩油储层孔隙-裂隙性质对纵波衰减的影响.结果显示相对于衰减,致密砂岩总孔隙度、裂隙纵横比、裂隙密度和衰减变化量(不同围压下的衰减观测值与最大围压下的衰减观测值的差)之间的相关性更加明显.基于薄片分析,结果显示致密样本存在孔内黏土包体、微裂隙包体和粒间孔的三重孔隙结构,因此本文引入三重孔隙结构模型,定量估算各样本的孔内黏土含量,进而分析孔内黏土含量及总黏...