地震和超声波频率下碳酸盐岩弹性特征的实验室测量

饱含流体的岩石可视为粘弹性物质。粘弹性物质的速度和弹性模量随频率的增加而增加。因此,在高频和低频下观测的岩石弹性特征会有所不同。速度和弹性模量的实验室测定通常都是在高于地表地震数据的频率下进行,但是采用应力一应变实验方法,在地震频率下也可以在实验室测量岩样的模量和速度。     

NMR油藏流体表征新方法

MRF方法 ,即描述油藏流体横向磁化强度衰减的广义多相流体弛豫模型反演。广多相流体弛豫模型包括了油藏岩石中各种测量流体 ,关键组成部分是烃混合物唯象学微观组成黏度模型 (CVM ) ,该模型新颖 ,它链接了原油中自由扩散弛豫和分子扩散 ,大大提高了反演的强度 ,即使在盐水和原油的T1和T2 分布相互重叠情况下 ,也能正确进行流体表征。本文通过含气烃混合物和脱气烃混合物试验证明了CVM的有效性。对含盐水、油、气和油基泥浆滤液 (OBMF)的碳酸盐岩地层模型 ,MonteCarlo模拟结合表明 :反演方法稳健、正确。对含不同流体及其数量的不同类型的岩石 ,MonteCarlo模拟结果表明 :反演可定量确定总孔隙度、流体饱和度、束缚水体积、原油黏度、烃渗透率、原油的T1和T2 弛豫分布、原油扩散系数分布、盐水T2 分布以及盐水的表观T1/T2 比。同时 ,MRF方法还经过了实验室部分饱和贝雷 10 0和含油和盐水的Indiana灰岩试验     

基于孔隙纵横比谱反演的饱和岩石宽频段岩石物理模型

对于常规砂岩,速度主要受孔隙度、矿物成分和孔隙流体控制。然而,实验测量结果表明,岩石的孔隙结构同样是岩石的弹性参数的主要控制因素之一。岩石微观孔隙结构特征不仅影响岩石的弹性参数,也决定了流体饱和岩石中流体流动造成的频散与衰减效应。Gassmann理论模型忽略微观孔隙结构影响,往往不能解释岩石弹性性质的压力和频率依赖性,本文则对K-T模型进行扩展来表征压力对流体饱和岩石的弹性模量的影响,在此基础上,将喷射流模型计算的频变流体体积模量带入到K-T模型中建立岩石的频率依赖性。首先,基于速度-压力变化曲线与孔隙结构参数的函数关系,利用实测超声速度数据来反演孔隙纵横比分布及其孔隙度(即孔隙纵横比谱);其次,将干燥硬孔隙加入岩石基质,基于K-T等效介质模型计算岩石干骨架弹性模量,并带入流体频变体积模量,计算加入饱和软孔隙后的岩石“干骨架”的弹性模量;最后利用Gassmann流体替换理论计算硬孔隙中饱和流体的弹性模量。为了验证模型的准确性,对一块饱油致密砂岩样进行超声速度测量并与该模型预测结果相对比,结果表明相比于Gassmann模型,新模型能更好的解释测量结果,且能预测饱和岩石的速度的压力和频率依...     

非常规页岩岩石物理模型建立

介绍了采用解析模型计算层状均匀介质且富含固体有机质—干酪根的岩石干燥弹性模量。模型中弹性强度是固体矩阵模量、总孔隙度、孔隙形态因子和裂缝密度的函数。裂缝密度是一个采用超声波岩心测量进行校正的应力衰减函数,而孔隙形态因子则采用声波曲线进行校准。采用Gassmann方程计算层状均匀介质的饱含流体模量,即忽略各向异性。因此,可以建立一个计算有机页岩弹性模量的模型进行声波速度预测和孔隙压力校准。另外,模型证实了渗透性流体对有机页岩弹性性质影响巨大,特别是在超低有效应力条件下。然而,干酪根含量很大程度上影响着测井数据点在声波阻抗—横波阻抗域(AI-SI)从传统页岩向含油气砂岩产生异常偏移的程度。     

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。     

致密油储层孔隙结构核磁共振测井评价方法

对吉木萨尔凹陷芦草沟组致密油储层孔隙流体分布、微观润湿性和流体弛豫性质的分析认为,致密油储层的小孔隙主要含水且亲水,大孔隙主要含油且亲油。依据核磁共振测井T2谱评价孔径分布的公式、亲水孔隙表面弛豫率和亲油孔隙表面弛豫率的大小,将水弛豫信号和油弛豫信号分别转换为含油孔径和含水孔径分布,二者相加得到岩石总的孔径分布。通过对核磁共振测井资料的处理及其与岩心分析资料的对比分析,验证了本方法的有效性和可靠性。     

多孔介质的流体机制模型及其频散机理

当声波或弹性波在流体饱和多孔介质中传播时，孔隙或裂缝受其影响发生闭合或张开，流体产生相对运动，致使多孔隙岩石的宏观物理性质发生变化，从而引起弹性波传播速度的改变、能量的耗散和振幅的衰减。基于双相介质理论提出的Gassmann方程、Biot理论、喷流机制、BISQ模型和斑块饱和模型等岩石物理机制模型，以不同的流体流动机制描述了多孔介质中弹性波传播的动态耦合机理、耦合程度和耦合结果。许多岩石物理机制模型都试图模拟和解释岩石中速度频散和衰减的起因。根据现有各种机制模型的高限、低限频率和特征（弛豫）频率，可以粗略地计算出衰减和频散的影响。随着地震岩石物理学研究的深入与发展，人们对弹性波速度频散和衰减与岩石物理性质及本征条件之间关系的认识必将不断深化。     

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。     

致密气核磁共振测井观测模式及气水弛豫分析——以四川盆地为例

四川盆地致密储层岩性、储集类型复杂,隐蔽性与非均质性强,气水关系难以准确评价。核磁共振测井方法可以解决常规测井的多解性问题,实现对储层流体性质的准确评价。为此,针对该盆地致密储层特征,开展核磁共振测井观测模式对比分析,依据不同观测模式的核磁共振测井信息,结合试验井测试资料,优选了核磁共振测井观测模式;进而以岩石弛豫特征和气水弛豫特征为理论基础,对已测试的致密储层T_2气水弛豫特征进行分析,剖析致密储层受孔隙度、孔径尺寸、流体性质等因素影响的T_2横向弛豫分布谱。研究结果认为:(1)D9TWE3为四川盆地致密储层最合适的核磁共振测井观测模式;(2)储层致密化是致密碎屑岩储层气水弛豫分布特征的主要影响因素,致密砂岩储层气水弛豫分布特征为天然气的T_2弛豫时间比水的T_2弛豫时间长;(3)缝洞型碳酸盐岩储层气水弛豫分布特征为气层的T_2分布谱右峰靠前、水层的T_2分布谱右峰靠后。结论认为,所形成的四川盆地致密砂岩储层和碳酸盐岩储层的T_2气水弛豫判别标准,能有效甄别出孔隙度介于4%~10%的致密储层流体性质,为四川盆地致密储层的气水识别、天然气储量计算、产能建设提供了技术支撑。     

原油/表面活性剂体系界面扩张流变性影响因素研究

使用德国KR(U|¨)SS公司生产的DSA100界面扩张流变仪,采用小幅周期振荡法考察了55℃时ORS-41表面活性剂溶液与桩西原油接触界面的界面扩张流变性。通过测量界面扩张模量、弹性模量和黏性模量等参数,研究了实验条件和表面活性剂对界面性质的影响。结果表明:油滴大小和振幅对实验结果的影响较小;界面上发生的主要弛豫过程为扩散弛豫,扩张模量、弹性模量和黏性模量均随着振荡频率的增大而增大。适宜的实验条件为:ORS-41表面活性剂溶液质量分数0.01%,油滴振幅1.0μL,振荡周期10 s,表面活性剂平衡时间300 s。未加表面活性剂时,界面膜可以看作是弹性模,弹性模量和扩张模量分别为2.8409mN/m和2.8490mN/m,黏性模量近似为0。加入表面活性剂后,界面膜的弹性模量和扩张模量迅速降至0.1503 mN/m和0.1786 mN/m:而黏性模量则先增大后减小。     

岩性、孔隙及其流体变化对岩石弹性性质的影响

根据Gassmann方程推导出了流体模量与含流体岩石体积模量之间的关系。该关系反映出在流体置换过程中,流体模量及岩性变化等因素对含流体岩石弹性性质的影响。通过理论计算与分析表明,流体变化对刚性较强的(硬)岩石影响较小,而对刚性较小的(软)岩石影响较大。岩石孔隙度越低,含流体岩石体积模量对流体变化愈敏感。即地震波的纵波速度随孔隙度增大而减小。岩石孔隙度及流体模量较小时,纵波速度对流体变化比较敏感。通过对实际岩石样品进行流体驱替实验,发现实验结果与理论分析相一致。     

衰减和弥散

多孔岩石局部含水饱和对渗透率和纵、横波的影响 (Effect of partial saturation on permeability and waves in porous rocks),A.Nur,J.Wklls等 (C—87) 对含水饱和不同的几种砂岩、砂以及多孔隙玻璃体的纵波速度(V_P)横波速度(V_S)以及纵波衰减Q_P~(-1)和横波衰减(Q_S~(-1)作了精确的实验室测量。用小于1千赫频率对马西郎砂岩的测定结果表明,与千岩石相比较,全部和局部饱和水的岩石的横波衰减Q_S~(-1)较高,在局部饱和水的岩石中,纵波衰减Q_P~(-1)很高,但当全部饱和水时,又回到接近它原来干燥时的值。当岩石由干燥变为局部饱和水     

内部梯度对NMR测量的影响

砂岩NMR表面弛豫率大小的相似性使我们对所有砂岩T2束缚水饱和度截止值采用系统设定值，但是绿泥石包索的北Burbank砂岩应该作为一个例外，因为其T2分布与回波间隔有很强的依赖性，其T1／T2及ρ2／ρ1值比文献中报导的大多数值大。与Berea砂岩相比，由于内部梯度对NMR T2测量的影响，绿泥石包壳的北Burbank砂岩显示出更强的扩散弛豫，此内部梯度是因为绿泥石片状碎屑与孔隙流体间的高磁化率差异产生的，岩石中粘土类型及其分布确定了扩散弛豫对T2测量的影响程度，因为粘土经常呈顺磁性，并附着在孔隙壁上，因此绿泥石影响显得特别重要。我们完成了一系列绿泥石及高岭石／粘土悬浮液实验，在绿泥石／流体系统中存在着强内部磁场梯度的明显证据，相反，缺少铁的高岭石是逆磁性，因而显示较弱的扩散弛豫，由内部梯度产生的扩散驰豫重要性取决于和流体体弛豫以及表面弛豫产生的弛豫率相比它的影响的大小。     

小词典

Noise Log——噪声测井。也叫声测井(Sound Log)或音频示踪测井(Audio tracer Survey)。它是运用高能流体从地层裂缝中穿过会产生一种涡流噪声这一原理来检查固井质量,寻找管外漏失的一种生产测井方法。由于噪声幅度及其频率是随着流体数量、类型以及流体所通过的介质的不同而变化,因而,通过对噪声特征的测量,可以判断流体流动的类型和方位。噪声测井与井温及其它测井仪器组合,是监视水力压裂过程的一种新的手段。 Electromagnetic Propagation Logging—电磁波传播测井。这是一种新的测井方法,主要用于测量在井眼附近地层中传播的微波频率的相位移和能量衰减情况,只要矿化度不高,可以求出与地层水矿化度关系不大的孔隙度和含水饱和度,划分油水层。在淡水中测量,效果最好。     

核磁共振测井技术发展的一个新方向——纵向弛豫时间T1得以重新认识和应用

核磁共振是指某种原子核吸收强磁场中存在的一定频率的电磁辐射时而呈现自由进动的一种自然现象。核磁共振测井主要测量 2种信息 ,即纵向弛豫时间 (自旋弛豫时间 ,T1)和横向弛豫时间 (T2 )。从物理机理上看 ,T2 测量所获得的信息不如从T1所获得的信息丰富和有用。纵向弛豫时间 (T1)包含且只包含液 -固表面弛豫和体 -液弛豫的信息。T1既不受岩石内部磁场梯度的影响 ,又不受流体扩散率差异的影响。仪器测量过程中的人为因素对T1结果的影响远小于对T2 结果的影响。尽管早期在T1研究方面已经取得了大量的实验数据以及岩石学上的认识。然而 ,…     

储层砂岩纵波衰减的实验结果分析

在超声波频率下,利用脉冲透射法,探讨了实验室条件下流体饱和岩石的频散和衰减机制,对不同围限压力下的干燥和不同粘度流体饱和砂岩样品的衰减特征进行了系统的研究.给出了岩石样品衰减的测量方法,分别对干燥样品和流体饱和样品进行了频谱分析,对衰减机制进行了讨论.利用Biot流模型和BISQ模型分析了流体饱和岩石中与流体流动作用有关的衰减.定量分析了各种衰减机制对弹性波总衰减的相对贡献.讨论了将实验结果引入地震勘探时,与流体流动相关的各种衰减机制的适用性.     

一维频率域中观尺度虚岩石物理方法

地震波在地下含流体孔隙介质中传播时,双相介质中观尺度非均质性产生的流体流动是引起地震波在地震频带内衰减和频散的主要因素。基于两种不同的含流体孔隙地震波传播方程,构建一维虚岩石物理模型,采用频率域有限差分方法模拟地震波衰减和频散,与周期性层状斑块饱和介质模型解析解对比验证了方法的有效性;通过数值计算不同数量特征单元模型叠置情况的地震波衰减和频散,进一步说明了特征单元表征模型衰减信息的唯一性;分析了在相同含气饱和度条件下不同非均匀尺度和结构的地震波衰减和频散;最后利用上述方法模拟了三相流体周期性层状介质的地震波衰减和频散结果及其模型的位移与应力在频率域的空间分布特征,结果表明不同流体之间的中观尺度相对流动是诱导地震波在地震频带衰减的主控因素。     

低频条件下岩石孔隙水电容特性的蒸发实验研究

从束缚水、自由水的介电特性差异出发,测量相同几何尺寸岩样的电容值反映其介电特性,研究了一种新的岩石孔隙水分布状态分析方法并定量确定束缚水饱和度。采用岩石质量-电性参数自动测量系统实现岩石不同质量和不同频率下电容数据的连续采样。扫频测量的实验结果表明,100×103 Hz是一个比较理想的测量频率,该频率下水的分布状态对岩石电容-含水饱和度曲线的形态影响较大,岩石电容-含水饱和度曲线呈N形分布。将N形曲线上、下拐点作为吸附水、束缚水含量分界线来得到岩石吸附水和束缚水的饱和度。实验结果表明,采用介电实验研究岩石孔隙水分布状态的方法可行,并证明了岩石吸附水、微毛细管水和自由水具有不同的介电特性,且受测量频率和含水饱和度的影响。     

地震衰减—孔腔流体和摩擦滑移的作用

实验研究了地震波在岩石中的衰减,工作的主要目的在于弄清摩擦滑移和流体流动这两种衰减机制。通过使砂岩棒在500至9000赫芝的频率范围内共振的方法,研究了封闭压力、孔腔压力、饱和度、应变振幅和频率的影响。实验观测到衰减和速度随应变振幅变化,这被解释为颗粒接触处存在摩擦滑移。在地球中地震波传播的应变和封闭压力的典型条件下,这种振幅相关性消失。所以,我们推测摩擦滑移不是在位地震衰减的重要原因。部分水饱和使压缩波(P 波)和剪切波(S 波)的衰减比干岩石显著增加,从而导致 P 波衰减大于 S 波衰减。完全饱和使 S 波衰减达到最大,但引起 P 波衰减减小。这些效应能够借助于波引起孔腔流体的流动来解释,压缩衰减与剪切衰减的比值比起相应的速度比值能更灵敏和更实际地指示气体的部分饱和度,这方面的知识将可能应用于天然气和地热蒸汽资源的勘探。     

天然气水合物储层吸收衰减机制及岩石物理理论研究进展

似海底反射(BSR)特征作为天然气水合物存在的重要标志，虽能指示水合物的底部位置，却难以用于水合物含量的定量解释。近年来天然气水合物勘探技术的迅速发展，使人们认识到BSR上方存在的地震振幅“空白”带与地震波吸收衰减直接相关，故可将其作为天然气水合物分布及量化的一项指标。本文首先回顾了世界不同水合物探区(加拿大Mallik冻土带、日本南海海槽、阿拉伯海Makran增生楔、墨西哥湾、中国南海神狐海域)以及人工含水合物岩样的地震波吸收衰减特征，发现对于不同的水合物样品、使用不同的资料，地震波表现出不同的衰减特征。进而总结了水合物储层可能存在的衰减机制及相关岩石物理理论，主要包括：全局流动衰减(Leclaire模型)、喷射流(改进的Leclaire模型、亚微米水合物颗粒喷射的HEG模型或微米流体喷射的HBES模型)、骨架摩擦衰减(改进的Leclaire模型)等。目前存在的主要问题在于，虽然多个地区的水合物地层呈现较明显的吸收衰减特征，但由于不同地区水合物生成条件和地质环境存在差异，水合物在沉积物中的赋存状态不同，导致吸收衰减随水合物饱和度的变化关系尚不明确。另外，目前的实际观测资料和岩石物理实验测试的频带范围有限，难以全面地体现衰减随频率变化的特征。因此，需要进一步地开展岩石物理实验研究，并充分结合实际探区资料和人工岩心的制作及实验测量结果，深入研究水合物储层微观结构对衰减机制的附加作用，明确水合物储层地震波衰减的原因，以此为基础研发水合物饱和度的定量地震解释方法。