一种碳酸盐岩储层横波速度估算方法

根据岩石物理理论,使用相关岩石物理模型分别计算岩石基质、干燥岩石骨架以及饱和岩石的弹性模量,进而计算碳酸盐岩储层的横波速度。基于碳酸盐岩孔隙的形状和连通性,将孔隙划分为孔洞、粒间孔隙、裂隙及泥质孔隙四种类型,对应地分别计算各类孔隙的纵横比和孔隙度,确定碳酸盐岩储层孔隙微结构参数。提出基于自适应遗传算法的矿物组分弹性模量计算方法,使用实测纵波速度作为约束条件反演求取岩石矿物组分的体积模量和剪切模量,确定碳酸盐岩储层的岩性参数。将该横波速度计算方法用于实际研究区的测井资料,取得了较好的效果,证明了方法的有效性,为复杂碳酸盐岩储层预测提供了有利的帮助。     

岩石声波压实效应的实验研究

选用不同地区2口井的具有代表性的不同岩性的砂岩、泥岩样品,研究孔隙结构、孔隙流体性质、岩石骨架在声波压实效应过程中所起的作用.研究发现: (1) 纵波时差(Tp)的压实效应随孔隙度(φ)增大而趋明显,孔隙度越大,时差随压力变化越快; (2)随着上覆有效压力(p)的增大,时差与孔隙度的线性相关程度减弱,说明Wyllie时间平均方程在较低压力范围内敏感; (3) 孔隙中所饱和的流体对横波速度(vs)影响不明显,而对于纵波,气饱和样品的波速明显小于液体饱和的波速,且气饱和样品的波速在低压时随压力的变化率比液体饱和的大; (4) 对于砂岩,在泥质含量与颗粒分选一定的情况下,颗粒分选差的岩石其杨氏模量比分选好的岩石大,颗粒分选差的岩石的杨氏模量随压力增大近似呈线性上升,颗粒分选好的岩石呈指数上升趋势;对于砂泥岩,弹性模量随着砂质含量的增大而增大.     

一种碳酸盐岩流体替换新方法

针对碳酸盐岩的基质矿物类型非单一且孔隙结构复杂多变的特点,提出一种适用于碳酸盐岩的流体替换方法。以常规Gassmann方程为基础,采用流体因子分析的基质矿物体积模量反演方法和碳酸盐岩岩石物理模型的孔隙结构反演方法,得到岩石基质矿物的体积模量,并考察复杂孔隙结构的影响,实现碳酸盐岩的流体替换。岩石物理测试分析数据和实际测井资料的计算结果均证明了新方法的正确性和有效性。     

Love波在预应力流体饱和双重孔隙介质层中传播的特性

基于扩展的Biot理论,研究了覆盖于各向异性不均匀弹性半空间上的受预应力流体饱和双重孔隙介质中Love波的传播.推导了速度的频散方程以及Love波速的上下界限,讨论了孔隙率、不均匀性、各向异性和预应力等参数对波速的影响.通过数值计算,结果发现孔隙介质层基质孔隙的孔隙率、裂隙孔隙率及基质孔隙的孔隙率占总孔隙率的比重越大,Love波的波速越大;随着不均匀程度的提高及各向异性系数的增大,Love波的波速增大.无论是在双重孔隙介质层中还是弹性半空间中,预拉应力会使Love波的波速提高,而预压应力会降低Love波的波速.     

三相流体非均匀饱和多孔岩石声学模拟与分析

多孔岩石岩性、孔隙度、渗透率变化,导致流体饱和度在储层中非均匀分布.传统的基于流体均匀混合的双相介质模型不能用于计算流体非均匀饱和岩石的声学性质（纵、横波速度）.依据三相流体Brooks-Corey模型、Gassmann理论和边界理论提出了有效计算中观尺度下非均质多孔岩石三相流体非均匀饱和时岩石声学性质的方法,为研究三相流体非均匀分布对岩石声学性质影响提供理论与方法,并建立了在毛管压力平衡状态下非均匀饱和多孔岩石声学性质与总含水饱和度的定量关系.揭示了不同流体饱和状态下纵、横波速度随总含水饱和度的变化规律.实例模拟分析表明,多种岩性岩石组成的多孔岩石储层三相流体非均匀饱和时,纵波速度随总含水饱和度的变化趋于连续变化,而流体均匀饱和岩石,仅在接近完全含水时,纵波速度有明显变化.流体饱和度分布均匀与否对横波速度没有影响,但岩石三相流体饱和与两相流体饱和时相比,横波速度随总含水饱和度的变化特征更加复杂.     

岩石的孔隙弹性研究

论述了在干燥和饱和两种情况下,玫瑰 有效体积模量于孔隙弹性模量的关系。孔隙弹性模量描述了孔隙对岩石等多孔材料的弹笥性质的影响,利用其可导出在地震勘探和石油测井界应用很广的Ｇａｓｓａｍａｎｎ,该方程建立在线性弹性假设之上并仅限于低频范围。还阐述了有效压力的概念和计算方法。提出孔隙流体变化时岩石有效模量的计算,及利用孔隙弹性模量辨别储层中不同汉体类型的计算方法。     

岩石结构对碎屑岩储层弹性参数影响的数值研究

结合岩石颗粒粒径分布,通过过程模拟法构建3维数字岩心,利用有限元方法研究了岩石颗粒尺寸比、颗粒大小以及颗粒分选性对岩石弹性特性的影响.结果表明岩石颗粒的大小、分选性均会对岩石的物性以及孔隙结构产生影响,引起岩石弹性模量和纵横波速度的变化.颗粒尺寸比对岩石弹性的影响是非线性的,随着大颗粒含量的增大,岩石体积模量先增大至最大值,然后再减小至趋于不变,随着颗粒尺寸比的变大,大颗粒含量对岩石弹性模量的影响增强.粒径对饱和水岩石弹性的影响弱于对干岩石的,并且粒径越小,岩石体积模量对孔隙流体的变化越敏感.随颗粒分选性变差,岩石体积模量和剪切模量及纵横波速度变大.     

流体饱和多孔介质中的声强

根据Biot多孔介质声学理论中的应力-应变关系、能量关系、声波方程,采用与在均匀固体介质中平行的方法,推导了流体饱和多孔介质中的声强表达式,进一步完善了多孔介质声学理论。运用该公式导出了多孔介质界面声学边界条件,并可作为研究多孔介质中声波能量的一个基本方程。     

双应力变量的饱和介质非线性体积本构关系

为获得考虑组分基质变形的饱和多孔介质体积本构关系,根据混合物理论,把饱和多孔介质的固相体应变分为固相体积分数应变与固相基质体应变之和.通过推导和分析体积变形功守恒方程,在小应变条件下揭示了Terzaghi有效应力唯一决定固相体积分数应变和固相基质压力唯一决定固相基质体应变的变形规律,并据此提出双应力原理:Terzaghi有效应力与固相基质压力共同决定饱和多孔介质的固相体应变.当忽略固相基质压缩性时,双应力原理退化为有效应力原理.根据上述理论研究成果,结合Lade和De Boer模型试验数据建立了饱和多孔介质非线性体积本构关系式,以验证上述理论的可行性及正确性.最后,基于双应力变量模型讨论了Biot系数、孔压系数和孔隙比随Terzaghi有效应力的变化规律.     

利用弹性参数识别气、水层

摘要：对于复杂孔隙结构储层而言,孔隙结构对电阻率的影响程度可能远大于流体类型对电阻率的影响,这就使得气、水层的电阻率特征差别不明显,利用电阻率不能有效区别气、水层。基于孔隙中天然气与油、水体积模量的显著差别,根据孔隙流体体积模量的大小来识别气、水层。研究采用了纵横波速度比（vp/vs）和孔隙流体的体积模量这两个与电阻率无关的弹性参数来判别储层的流体类型。理论模拟表明含有少量气体时可使纵波速度及其纵横波速度比显著减小,横波对气体含量不敏感,水层的 vp/vs显著大于气层。采用 vp/vs与横波交会法识别气、水层可消除孔隙和岩性的影响而突出流体类型的影响。     

Effective stress law for anisotropic double porous media

An effective stress law is derived analytically to describe the effect of pore (fracture pore and matrix-block pore) fluid pressure on the linearly elastic response of anisotropic saturated dual-porous rocks, which exhibit anisotropy. For general anisotropy the difference between the effective stress and the applied stress is not hydrostatic simply multiplied by Biot coefficient. The effective stress law involves four constants for transversely isotropic response;these constants can be expressed in terms of the moduli of the single porous material, double porous material and of the solid material. These expressions are simplified considerably when the anisotropy is structural rather than intrinsic, i.e. in the case of an isotropic solid material with an anisotropic pore structure. In this case the effective stress law involves grain bulk modulus, four moduli and two compliances of the porous material for transverse isotropy. The law reduces, in the case of isotropic response, to that suggested by Li Shuiquan (2001). And reduction to the single-porosity (derived analytically by Carroll (1979)) is presented to demonstrate the conceptual consistency of the proposed law.     

川东北地区碳酸盐岩储层孔隙度预测方法研究

许多研究都已经证实在碳酸盐岩储层中孔隙结构对声波速度影响很大,因此在孔隙度反演时必须考虑孔隙结构的影响。通过对Gassmann方程的合理简化并引入Eshelby-Walsh干燥岩石椭球包体近似公式;导出了计算岩石孔隙结构参数的公式,并统计分析出岩石孔隙结构与其它弹性参数间的变化规律。利用这种统计规律推出了考虑碳酸盐岩孔隙结构孔隙度计算公式。由于该式计算孔隙度时考虑了纵波速度、横波速度、密度、岩石孔隙结构参数的影响,使求取孔隙度更加合理。最后测井数据试算结果与川东北地区应用实例都证实利用该方法预测碳酸盐岩孔隙度精度高于常规方法。     

致密储层各向异性地震岩石物理建模及应用

针对致密砂岩储层低孔低渗及微裂缝发育的特点,提出一种适合致密孔隙裂缝型储层的岩石物理模型构建方法:首先,在岩石基质中利用有效介质理论添加含流体孔隙,然后利用结合Hudson理论和各向异性Gassmann理论推导得到的各向异性流体替代方程添加含流体裂缝。基于构建的岩石物理模型,定量分析裂缝密度、裂缝形状、充填流体等储层岩石的物理性质对饱含流体岩石的纵横波速度的影响。采用某研究区实际井资料对该方法进行试算,完成纵横波速度的估算和裂缝储层各向异性参数的提取,纵横波速度的估算值与其实测值的吻合程度较高,且各向异性参数能够较好地反映裂缝发育位置,证明了本文方法的有效性。     

Hashin-Shtrikman弹性模量边界的转换

当孔隙内介质为流体时,用经典的Hashin-Shtrikman弹性模量边界模型估算线弹性各向同性双相孔隙介质整体弹性模量将存在问题。首先基于整体介质与宏观各向同性组分满足的应力和应变组分关系,推导出整体介质弹性矩阵与组分弹性矩阵之间的显式关系,联合其应变关系,定义和分析了对应的两个系数张量,并据此导出了相关场变量位于统一坐标系时整体介质体积模量与剪切模量的关系;然后将经典的Hashin-Shtrikman弹性模量边界模型与上述关系式结合,得到4个新的整体介质弹性模量的估算公式,再与原始的Hashin-Shtrikman弹性模量边界进行了比较,最后针对饱和水纯净砂岩介质进行了试算。结果显示,孔隙介质整体与组分的应力应变、弹性矩阵以及弹性模量之间存在组分加权关系;新的弹性模量表达式计算值在组分弹性模量满足一定条件下位于原始的Hashin-Shtrikman边界内,这在一定程度上弥补了经典Hashin-Shtrikman边界模型对于整体弹性模量特别是孔隙度小于20%时剪切模量估算的不足。     

冻融循环作用下泥岩的力学特性及损伤机理研究

为研究冻融循环作用下岩石的损伤特性及发展规律,以泥岩为例,对泥岩在不同次数冻融循环条件下进行了单轴压缩和超声波检测试验,并分析在不同冻融循环条件下泥岩的力学特性。结果表明:随着冻融循环次数的增加,试样的原生裂隙受到反复冻胀荷载的作用引起损伤,试样脆性减小、延性增大,单轴抗压强度、弹性模量以及纵波波速均减小;对各力学参数的劣化规律及损伤机理进行了研究,建立了呈指数型衰减的模型,结果表明单轴抗压强度、弹性模量和纵波波速的劣化随冻融循环次数的增加而增大,但增大速率却逐渐减小,趋于稳定;最后,基于波阻抗为损伤变量,建立泥岩的冻融损伤方程,结果表明泥岩的损伤随着冻融循环次数的增加而增大,但增大速率逐渐降低。     

多孔介质声波传播

基于二维有限差分给出了Ｂｉｏｔ声波方程的一种数值解方法，模拟了声波在多孔介质中的传播。研究发现，骨架和粘滞性孔隙流体中，同时存在两种纵波，即快纵波和慢纵波，两种纵波骨架振动势函数与流体相对骨架振动势函数相不同，幅度也不同；但具有相同的传播速度，粘滞性和渗透率主要影响能量传播；孔隙度和骨架弹性参数主要影响波速；慢纵波和界面波的存在是地震波能量损失的重要原因。