含流体多孔介质的BISQ模型

BIOT流动和喷射流动是含流体多孔隙介质中固一流相互作用的两种重要力学机制,它们作为一个祸合过程同时对声波或弹性波的衰减和频散产生影响。传统方法将这两种力学机制分开、单独处理,并建立了基于宏观描述的BIOT理论和基于单个孔隙结构的喷射流动理论,这些理论在实际应用中暴露出很大的局限性。Dvorkin和Nur(1993)将BIOT流动机制和喷射流动机制综合起来,提出了统一的BISQ模型,这种BISQ模型将基于微观水平的喷射流动机制与固体和流体宏观性质联系起来,建立了弹性波相速度和衰减与固相弹性常数、孔隙率、渗透率、饱和度、流体私滞度、压缩性、频率以及特征喷射流动参数等之间的关系。对BISQ模型的综合研究表明:BISQ模型中的喷射流动机制是造成弹性波强衰减、高频散的主要原因;BISQ模型能更真实地预测波的衰减和频散,在采油动态监控和拾取渗透率等各向异性参数方面具有巨大的应用潜力,值得作进一步的研究和开发。     

基于斑块饱和模型利用地震波频散特征分析含气饱和度

本文应用斑块饱和岩石物理模型从理论上分析了不同固结程度岩石中含气饱和度对衰减介质垂直入射反射系数、速度和衰减的影响,结果表明局部含气储层在地震频带内会发生频散和振幅频变效应,地震反射系数频率梯度与频散具有一致性,两者均是对含气饱和度的敏感属性。通过含气饱和度—反射系数频率梯度—反射系数交会图,建立岩石物理量板,用于估计储层的含气饱和度。     

实验室岩心声学速度测试中的频散现象

本文主要对实验室岩心测试中由于高频引起的速度频散现象进行研究。研究中主要采用Gassmann方程计算了干岩样盐水饱和后的纵、横波速度,代替地震勘探频率下的纵、横波速度,并与盐水饱和样品的实测速度进行对比,由此估计速度频散的大小。通过对不同地区实例的研究发现:对物性较好的样品,频散现象较小,此时基于岩心测试数据所作的岩石物理研究可以用来指导地震勘探研究;而对物性较差的样品,频散现象较为明显,此时要审慎应用测试的数据。     

频散作用对储层砂岩速度实验结果的影响分析

在不同围限压力下，利用超声波脉冲透射法对一套物性参数变化较大的储层砂岩弹性波速度进行了实验测量。基于Biot流与喷射流机制的理论模型对实验结果进行了定量解释，给出了这2种速度频散机制对实验结果的影响，并分析了将实验高频速度应用于现场地震低频的可能性。根据研究结果指出，喷射流频散作用对速度的影响明显，对于以喷射流作用为主导频散机制的实验结果不能直接用于现场的地震频段；如果Biot流作用是主导频散机制，对实验速度结果影响不明显，可将实验结果直接用于地震频段。     

硬币型裂缝介质的频散与衰减

为了快速、准确地模拟硬币型裂缝的频散和衰减,同时避免求解Galvin硬币型裂缝频变弹性模量表达式中存在的奇异性问题,基于Gauss-Lobatto等效离散积分的求解方法,将求解的第二类Fredholm积分方程转变为有限区间内的离散积分,并利用高阶近似方法将远场多重散射方程在零极限的求解问题与离散积分过程统一;进一步利用各向异性Gassmann方程,结合线性滑移理论与Hudson硬币型裂缝模型,分别给出了裂缝介质在高、低频极限条件下各个弹性模量的解析式。相速度和黏弹性反射系数数值模拟表明：随裂缝密度变大,衰减峰值变大;随裂缝尺度变大或流体黏度增强,衰减峰值频率向低频移动;相对于平行裂缝方向,垂直方向的速度和衰减变化最大,且当介质饱气时,反射系数明显大于含水、含油介质。数值模拟结果表明裂缝密度影响衰减,裂缝尺度和流体黏度影响介质由弛豫向非弛豫过渡的频带位置。     

层状饱和多孔介质中Biot慢波的影响

本文基于Biot理论对P波在层状饱和多孔介质中的传播进行数值模拟。首先根据Kennett反射方法建立层状介质中地震波的数值模型，然后利用此模型研究层状饱和介质中Biot慢波对地震波性质的影响。文中分别在孔隙为弹性（考虑了P波扩散、Biot全局流及慢波影响）和黏弹性（可忽略慢波影响）两种情况下定量地分析了频率、孔隙率、层厚、渗透率以及岩石弹性模量对Biot慢波效应的影响。对比两种模型的数值模拟结果发现，在低频范围内，沉积盆地地层间液体压力的平衡作用（Biot慢波）能使P波产生显著的衰减；若这种衰减发生在浅层勘探地震波的频带内（几十到几百赫兹），则介质层厚必然在几厘米到几十厘米范围内；介质越柔顺，孔隙率越大，渗透性越好，则慢波影响越大；在高频段，只要地层足够薄，介质的柔顺性足够好，界面处产生的慢波对高P波散射也会有很大影响。     

孔隙流体分布对部分饱和储层砂岩速度实验结果的影响及理论分析

在实验室高频条件下，对储层砂岩样品采用常规吸入饱和法得到的纵波速度与饱和度的相关性表现出复杂的变化趋势，在压力较低时纵波速度随饱和度的增加表现出非线性增大，而压力较高时纵波速度先减小后增加，实验结果与地震勘探中用有效流体模型得到的理沦值不同。对基于有效流体模型和斑块模型的弹性波速度与饱和度的相关性理论进行了讨论，指出不均匀斑块饱和方式对速度的影响是频率相关的，它包含了多个孔隙的一种更大尺度上的频散作用。对低压力下的部分饱和储层砂岩样品的速度实验值进行了Blot流和喷射流频散作用校正，实验所得的纵波速度值落在了有效流体模型的下限速度值斑块模型和上限速度值所围成的区域内。     

裂缝性多孔介质纵波频变特性研究

各向异性介质地震波衰减的研究一般只针对横向各向同性介质,即包含一组垂向裂缝。实际储层中往往存在多组正交或斜交裂缝,因此研究含多组裂缝储层的地震波频散和衰减非常必要。Chapman建立了包含两组裂缝的中观尺度喷射流模型,但是没有讨论两组裂缝对特征频率、频散和衰减幅度的影响。为此,建立了计算含多组裂缝储层纵波频变特性的方法。首先对Chapman模型数值模拟,讨论裂缝参数对特征频率和频散、衰减幅度的作用;然后分析Chapman模型和标准线性固体模型之间的关系;最后建立利用广义标准线性固体模型计算包含多组裂缝储层的频变纵波模量的方法,即利用Chapman模型和各向异性Gassmann方程得到低频模量,利用Chapman模型得到高频模量。所提方法利用低频、高频极限模量和模量损失表征地震波的频散和衰减特性,其中模量损失可表征每组裂缝的贡献,并得出以下认识：1裂缝方位和地震波入射方向只影响频散幅度和衰减幅度,而不影响频散频带和衰减频带;2不同裂缝发育情况的纵波速度V_P(或纵波逆品质因子Q_P^-1)曲线间存在代数关系,因此可以利用单组裂缝的V_P(或Q_P^-1)曲线表示两组甚至多组裂缝的V_P(或Q_P^-1)曲线;3当地震波传播方向与裂缝平行时,V_P随频率的变化很小,P波衰减最小。所提方法对于研究各向异性介质的地震波场特征及地震响应机理具有一定实际意义。     

Gassmann模型机理分析及其应用

岩石物理理论模型是地震岩石物理研究的基础。分析了Gassmann模型的机理,探讨了该模型的适用性和关键参数。在此基础之上,提出了基于Gassmann模型正反演相结合的横波速度曲线优化估算方法,通过对Gassmann模型的解析和转换推导,分析了横波计算误差的影响因素,研究了孔隙流体区分的敏感属性参数优选方法。研究结果为利用地震资料进行储层表征和流体预测提供了实用技术系列和指导方法。     

岩石复电阻率频散模型及其参数的获取方法

介绍了克喇末－克朗克,德拜、幂函数和柯尔－柯及其复电阻率形式５种典型的电介质频散模型,并在复电阻率的柯尔－柯尔模型基础上提出了扩展的复电阻率和频散模型,给出了确定该模型参数的算法及实例,最后指出该西式和算法的应用前景。     

裂缝各向异性介质中纵波速度的变化及其对共中心点道集叠加的影响

在各向同性介质中引入裂缝张量因子，可以建立不同裂缝分布模式的地质模型。利用波动方程计算裂缝各向异性介质中沿不同方向传播的纵波速度，进而建立不同裂缝分布模型的地震响应，并探讨裂缝引起的共中心点道集动校正剩余时差以及带来的沿偏移距叠加和沿方位叠加的影响。结果表明，不同的裂缝分布模式对地震响应的影响是不同的，并且是不容忽视的。     

低渗透裂缝性砂岩油藏多孔介质渗吸机理研究

低渗透裂缝性油田开发比较复杂,其中水的自发渗吸对原油的开采十分有利。影响渗吸的因素有岩样大小、岩石特性(孔隙度、渗透率)、流体特性(密度、粘度和界面张力)、润湿性、初始含油饱和度以及边界条件等。利用常规室内渗吸实验和先进的核磁共振技术,系统地研究了低渗透裂缝性砂岩油藏中以上各种因素对渗吸的影响程度,得到了一些变化规律,从而为低渗透裂缝性砂岩油藏的开发提供了理论根据.     

特低渗透油藏CO2驱油多相渗流理论模型研究及应用

根据一系列实验成果,对特低渗透油藏CO₂驱油渗流数学描述进行了理论研究,建立了特低渗透油藏CO₂驱油渗流数学模型。该模型能反映特低渗透储层CO₂混相和非混相驱油过程中油和CO₂的混相作用以及水、油、溶剂(CO₂)的相互作用与传输、质量的相互转换,包括对流扩散、质量转换和气、液间的转换,并能反映各相流体的非达西渗流、相对渗透率及有效黏度等特性。运用该模型在扶杨油层进行了注CO₂开发试验,取得了较好效果。     

控压钻井回压压力波在井筒中传播的速度和时间规律

控压钻井过程中当监测到井底发生气侵尤其是溢流时,通常通过调节回压泵和节流管汇阀门给井筒施加回压来重新构建井底压力平衡。但气侵后回压压力波到达井底的时间有一个明显的滞后,如仍认为井口回压瞬间加载到井底,由此计算得到的井筒相关参数与实际井筒流动参数必然存在着较大的误差,有可能造成井控失效甚至引发井喷。为此,基于整体平均气液两相流模型,以回压压力波在井筒中传播速度和时间为研究对象,建立了环空气液两相流动的压力波传播方程,并引入气液相间作用力对方程组进行耦合求解。计算结果表明:(1)压力波波速随钻井液密度的增加而增大,随含气率、虚拟质量力系数的增加而呈现出减小的趋势,先急剧变化,之后变化幅度缓慢;(2)当含气率大于0.10或虚拟质量力系数大于0.20时,气液相间动量已充分交换,压力波波速的减小幅度变缓,趋于稳定。以四川盆地蓬莱9井为例,计算得到压力波单次传播的平均时间约为50 s,4个回合的总传播时间约为200s,占系统控制响应总时间的67%以上。结论认为,采用该方法计算得到的压力波在环空中的传播速度及传播时间更加符合实际井况,可大幅度提升MPD钻井系统控压响应时间的准确性和自适应节流阀控制的精度。