饱和多孔岩石的衰减与孔隙度和饱和度的关系

地震波在岩石中的衰减实际上是指波的振动能量在岩石内部的损耗。本文通过作低应共振实验，获得了不同饱和流体砂岩的衰减与温度关系曲线，衰减与砂岩孔隙率线性关系曲线，发及衰减与饱和度关系曲线。从中可以看出：衰减峰的峰温随砂岩孔隙率的增大向低温方向移动；峰高随砂岩孔隙率的增大而增高；衰减量随砂岩孔隙率的增大而增加，也随砂岩饱和度的增加而增大。     

孔隙流体饱和砂岩的衰减与频率的相关性

为了研究砂岩的应力弛豫衰减随温度和频率的变化规律，笔者在０．１￣１０Ｈｚ的频率范围内进行了饱和砂岩强迫共振试验。实验结果证明：降低温度与增加频率是等效的；砂岩振动的衰减峰随饱和流体的黏滞系数的增加向高温方向移动；黏滞系数和频率对砂岩振动的衰减的影响起相同的作用；随着孔隙率的增大，砂岩振动的衰减也增大。     

致密砂岩岩石弹性各向异性实验研究

为研究致密砂岩岩样声波速度、弹性各向异性的影响因素及特点,选取四川盆地须家河组致密砂岩并在xx、yy、zz三个方向上钻取相同规格的岩心,利用实验仪器测量岩石的声学参数、基本物理参数,研究了含水饱和度、围压等因素对致密砂岩样品的声波速度、弹性各向异性参数的影响。研究结果表明岩样的纵横波声波速度随围压的增大而增大,随含水饱和度增加而增大。在干燥条件下,纵波各向异性参数γ随着围压增大而减小,横波各向异性参数ε随着围压增大而减小;在饱和水条件下,弹性各向异性参数随围压的变化规律与干燥条件时一致,不同的是变化幅度更加明显,说明了围压及饱和度对致密砂岩岩心各向异性影响较大。     

饱和砂岩中流体粘滞性对横波衰减的影响

含不同流体的饱和砂岩中,横波速度和衰减随温度变化的测量是以千赫频率为单位进行的。对于部分甘油饱和砂岩,在温度-80℃和100℃之间,我们观测到了两个衰减峰值,可认为它们是粘滞剪切张弛和喷流所造成的。而对于完全水饱和Berea砂岩来说,衰减是随裂隙密度的增加而减小的、喷流峰值的位移可由裂隙中心纵横比的增大造成的,所以,在衰减减小的情况下可见到这种位移。为了计算流体饱和岩石的切变横量,所以在O’Connell和Budiansky利用裂隙Cole-Cole分布的模型的基础上,我们提出了一个简单的粘弹性模型。该模型可令人满意地解释实验数据。实验资料证实,模型速度和衰减都是受裂隙纵横比的分布所控制。     

川西新场气田沙二段致密砂岩储层岩石力学性质

对川西新场地区侏罗系沙溪庙组二段致密储层样品所进行的岩石力学实验结果表明，岩石抗张及抗压强度随着岩石密度的增加而增大、岩石孔隙度的增加而减小，且随着岩石粒度的增加，抗张强度减小、抗压强度增大；砂岩的弹性模量明显高于泥岩，且随着岩石密度的增加而增加、孔隙度的增加而减小。与常温常压下相比，模拟地层条件下沙溪庙组泥岩饱和介质为气体时，抗压强度高3.2倍，弹性模量低2.35倍，泊松比高2倍；当砂岩饱和介质为水时，与饱和气体介质的砂岩相比，强度及弹性模量均降低，泊松比增大。这说明水介质对岩石有“软化效应”。进而在实验研究的基础上，应用测井、压裂资料计算了地层的岩石力学参数，通过对三种方法所得结果的对比分析，评价了地层条件下岩石力学参数，由此获得了较为合理、可信的地层岩石力学参数剖面。     

用应力—应变法研究饱和砂岩的黏弹性特征

应用Metravib热机械分析仪,选取适宜实验参数(固定静载为140N,正弦波动载荷为80N,且将总载荷控制在屈服点以下;温度为-30℃～150℃,升温速率为1.5℃/min;频率为1～1000Hz),对泵油饱和长石砂岩和彭山砂岩进行正弦波单轴循环加载,以研究饱和多孔岩石在弹性范围内的衰减、杨氏模量和弹性波波速随温度和频率的变化规律。实验结果表明,饱和多孔岩石的衰减峰峰位表现为随频率增高而向高温方向移动的热激活弛豫规律和Arrhenius关系。该实验与低频共振驻波实验取得了同样的热激活弛豫规律,说明热激活弛豫机制在饱和多孔岩石中具有一定的普适性。由分析实验数据还得知:杨氏模量和弹性波波速具有随频率增高而增大、随温度升高而下降的普遍规律;存在较强的频散效应,且频散效应具有随温度升高而减弱的趋势。     

岩石中应力弛豫的衰减和模量色散

本文在低频和声频范围内研究了砂岩、大理岩及花岗岩在不同饱和液体情况下的衰减和模量随温度的变化，同时还探讨了衰减与激发频率、共振振幅的关系。并根据时温等效原理，得出了饱和原油砂岩在衰减～温度港上28℃的衰减峰应该与衰减～频率港上8．9HZ的衰减峰相对应的结论。     

岩石中应力弛豫的衰减和模量色散

本文在低频和声频范围内研究了砂岩、大理岩及花岗岩在不同饱和液体情况下的衰减和模量随温的变化，同时还探讨了衰减与激发频率、共振振幅的关系。并根据时温等效原理，得出了饱和原油砂岩在衰减－温度谱上２８℃的衰减峰应该与衰减－频率谱上８．９Ｈｚ的衰减峰相对应的结论。     

岩石阻容频散特性及其与流体饱和度关系研究

讨论砂岩和灰岩岩心电阻率、电容率参数与岩石含水饱和度之间的关系。对砂岩和灰岩岩心样品进行高压(30 MPa)真空(-0.092 MPa)驱替饱和,使岩心样品饱和某一矿化度的盐溶液,测量这些岩心电阻率和电容率参数。对所测量的数据分析发现,在4Hz~5 MHz的频率范围内,每种岩性电阻率和电容率均随频率的增加而减小,但在同等条件下,电容率随频率的变化幅度更明显,其频散度更大。不同的频率段,岩心电阻率和电容率参数频散度不同,低频段(小于100kHz)频散度大,在高频段(大于100kHz)频散度小。根据岩性电阻率和电容率参数,建立了一种新型的岩石含水饱和度的计算方法。相比于传统岩电实验,利用该方法计算饱和度不需要测量岩石的胶结指数、饱和度增大系数、地层因数等Archie公式的相关参数。通过岩心的电容率可以直接计算岩石含水饱和度,可减少多个不同参数实验测量带来的误差。     

混合泥质砂岩双电层电导率理论模型

基于层状泥质与分散泥质砂岩并联导电理论,以及悬浮于电解液中三维周期排列带电球体导电理论,建立了分散泥质和层状泥质同时存在的混合泥质砂岩通用双电层电导率理论模型.分析了模型影响的因素.结果表明,随总含水饱和度的增大,分散枯土阳离子交换容量、胶结指数对混合泥质砂岩电导率与总含水饱和度关系曲线的影响增大;而饱和度指数对混合泥质砂岩电导率与总含水饱和度的关系曲线的影响在总含水饱和度较大时随总含水饱和度的增大而减小.通过2组分散泥质砂岩岩样和1组混合泥质砂岩岩样实验测量数据计算,表明该模型既适用于分散泥质砂岩地层解释,又适用于层状泥质砂岩地层解释,同时还适用于含有分散泥质和层状泥质的混合泥质砂岩地层解释.     

用纵波首波幅度识别砂岩气层的方法

从纯砂岩、泥质砂岩(人工岩样)与其含气情况下的纵波首波幅度比与含气饱和度的实验发现,当砂岩内含气饱和度大于20%时,纵波首波幅度的衰减可达到最大值。而且,纵波首波幅度对砂岩内的天然气响应比纵波首波频率和速度敏感。基于这一实验结果,本文提出了用纵波首波幅度识别砂岩气层的方法。目的层岩石的纵波首波幅度可由声波波形分析图求取,而该目的层岩石的纵波首波幅度背景值,可用邻近含水层或含油层(轻质油层除外)岩石的纵波首波幅度代替。这样,当目的层岩石的纵波首波幅度小于该层的幅度背景值30%±10%时,则指示此目的层岩石泥浆侵入带内存在天然气。据此,可识别此处目的层是气层。另外,文中还给出了描述含气层岩石和含水层岩石纵波首波幅度的数学模型及应用纵波首波幅度识别砂岩气层的两个实例。     

砂岩多重孔隙结构非均质评价方法

建立了砂岩孔隙结构评价的分形结构因子法,25块岩心压汞资料的计算结果表明,这种方法可以定量表示岩石的非均质性。和变异系数相比,分形结构因子与岩石渗透性、孔隙度、阈压、最小非汞饱和度、孔隙大小均值之间具有较好的相关性,说明分形结构因子能够更好地描述岩石孔隙结构的特征。最小湿相(湿相)饱和度与分形结构因子具有很好的线性关系,该关系式同时适用于绝对均质和绝对非均质岩石体。由于压汞过程中的汞对孔隙凸凹的填充,使得孔隙流通通道均匀化,因此和压汞过程相比,退汞过程的分形结构因子普遍较小,即退汞流动通道的均质性增强。     

含水饱和度对致密砂岩声波特性的影响研究

以四川盆地须家河致密砂岩为研究对象,研究了含水饱和度对致密砂岩声学特性的影响,以及致密砂岩的各向异性。采用透射法对干燥和饱和水的致密砂岩岩样进行声波测试,分别对干燥和饱和水岩样的声波传播规律进行研究。研究结果表明:对声波信号进行3层Db6小波分解后发现,岩石内部孔隙明显;致密砂岩岩样饱和水状态主频的能量较干燥条件下呈现不同程度的衰减,其中高频区域的能量衰减程度较大,低频区域信号能量所占比例增加,较高频率段纵波信号能量所占比例降低;随着含水饱和度增加,不同方向的岩样的声波速度和衰减系数变化趋势一致,但增加幅度不一致,即含水饱和度对致密砂岩岩样各向异性存在较大的影响。     

疏松砂岩储层物性参数敏感性物理模拟实验

利用物理模拟技术制作了一组微弱胶结、非固结高孔隙度人造样本.疏松砂岩储层物性参数的敏感性实验结果表明,与致密砂岩相比,疏松砂岩的弹性波速度对孔隙度的依赖性较弱,胶结物的性质对疏松砂岩岩石物理特性有重要影响.在纯砂岩中加入粘土或少量的粒间胶结物,会使弹性波速发生明显的变化;胶结温度影响岩样抗压强度.温度过低,会使胶结程度不够,固结强度较低;温度过高,岩样将变得松散.     

饱和砂岩滞弹性弛豫热激活过程机理探讨

物理模型实验揭示：流体饱和度、孔隙流体的特性，地震波的频率和岩石孔隙的纵横向尺寸比对地震波的衰减都有很大的影响。本文借鉴滞弹性弛豫热激活过程的研究来描述地震波在饱和砂岩中的衰减机理。     

裂缝对岩石电阻率的影响及其在含气饱和度计算中的应用

裂缝性致密砂岩储层含气饱和度计算的准确性取决于岩石电阻率测量值的可靠程度,而岩石电阻率的测量值又受控于裂缝的导电性、产状、宽度和密度等参数。因此,研究裂缝对岩石电阻率测量值的影响是正确建立致密砂岩储层含气饱和度计算公式的基础。在数值模拟基础上详细观察裂缝的导电性、产状、宽度和密度等参数对岩石电阻率测量值的影响,通过岩电实验对数值模拟结果进行检验,提出了一个适用于裂缝性致密砂岩储层含气饱和度计算的归一化岩石电阻率公式,改进了目前常用的双重孔隙介质模型。最后,将改进的双重孔隙介质模型用于塔里木盆地克深地区裂缝性致密砂岩储层的含气饱和度计算。计算结果表明,改进的双重孔隙介质模型符合克深地区岩石裂缝内含气饱和度高的特点,且与试油结论吻合度更高。     

泥质砂岩声频散性考察

在Ｂｉｏｔ理论的基础上，对泥质砂岩的声频散性进行了数值计算，在实验室内常温常压下，用不同声波频率的探分别对标准件、饱和盐水岩样进行声速测量，并对岩石的声频性进行分析和探讨。实验结果表明，高孔隙度高泥质含量的泥质砂岩存在纵波声频散，孔隙度大，泥质含量高，声频散明显；对纯砂岩，当孔隙度大于２８％时存在明显纵波声频散。根据实验导出了泥质砂声频散与孔隙度的泥质含量的关系式，认为泥质含量引起的声频散是孔隙度     

基于砂岩物理性质变化的声波特性研究

岩石的物理性质变化是控制声速和能量衰减特征的主要因素之一，同一岩石在不同的含气饱和度条件下，其声波速度和能量的衰减特征不同。通过对野外采集的不同孔隙度的砂岩岩样进行实验研究，测量其岩样在不同的含气饱和度条件下的声波特性参数，并建立声波特性参数与岩石特性参数的相关函数，确定相互关系，并应用岩石声学理论解释实验结果。所得出的试验分析结论可以用于实际的测井解释工作，提高了解释符合率。     

岩石声波主频漂移现象及其应用探讨

岩石超声测量分析结果表明,不同岩石具有不同的纵波或横波频率特性,岩石声衰减越大,其频率主值越低。纵波主频随孔隙流体性质变化较显著表明,不同岩石具有不同的纵波或横波频率特性。井孔模型中的声波全波列观测实验也指出,随着地层孔隙度及渗透率的增大,不仅各组分波的衰闰增大、速度减小,而且其主频也有不同程度的降低。特别是斯通利波的主频明显向低频方向漂移,高频组分波比低频组分波衰减更大。上述实验现象得到了实际声