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。     

沉积岩的速度、衰减与岩石物理性质间的关系

本文用Toksoz等人提出的频谱振幅法对砂、泥岩样品的纵、横波速度(vP、vS)及其品质因子(QP、QS)进行了实验室测试,得到以下结论:对于干燥岩石,衰减与频率无关,且纵、横波速度之间存在着强相关性;纵波速度和纵波品质因子呈弱相关性,横波速度与横波品质因子呈强相关性;纵波品质因子与横波品质因子呈强相关性;孔隙率与纵、横波速度有线性关系;岩石的衰减受岩性的影响,泥岩的衰减大干砂岩的衰减,含砾砂岩衰减大干不含砾砂岩。     

鄂尔多斯盆地下石盒子组致密砂岩的弹性特征

根据鄂尔多斯盆地下石盒子组致密砂岩在地层条件和不同流体相态下(干燥与水饱和)岩石纵波速度、横波速度、密度、模量等岩心测试数据,统计分析了岩石弹性参数的变化规律。结果表明,岩石碎屑都比较纯净、颗粒之间呈接触胶结,造成致密砂岩密度与速度的变化关系不同于高孔渗砂岩;孔隙度降低造成致密砂岩的横波速度与纵波速度的斜率明显变小;岩石孔隙度增加10%,引起纵波和横波速度降低分别约17%和21%,而泥质含量增加10%,引起纵波和横波速度降低分别约6%和9%;孔隙度大于5%的干砂岩体积模量与剪切模量在数值上接近,相对误差不超过5%。这些规律的认识有助于指导低孔隙度储层预测和地震资料的岩石物理解释。     

砂岩含水饱和度对纵、横波参数的影响

对岩石含水饱和度与纵、横波参数间的相互关系进行机理分析的基础上，在实验室超声条件下，对岩心样品的纵、横波的速度、幅度、频率随含水饱和度的变化进行了实验研究，同时还进行了声波频谱分析初步探讨。研究结果表明岩石含水饱和度与纵、横波的速度、幅度、频率等参数之间均存在着一定的关系。并且对纵波参数的影响程度明显大于对横波的影响。     

致密含气砂岩核磁共振-声波速度联合实验

为研究致密含气砂岩有效储层划分、流体识别方法,选取了典型致密含气砂岩样品,开展核磁共振-声波速度联合实验。以核磁共振实验为基础,结合压汞曲线特征,研究了储层孔隙结构特征,分析了储层可储性;以岩石声学特性实验为基础,研究纵、横波速对储层含气性的敏感性;分析了核磁共振T₂谱与横波速度对岩石孔隙特征的共性反映,得出了T₂几何平均值(T_2gm)与横波速度之间的关系,进而建立了核磁共振-声波速度联合含气性识别图版。研究表明,目标区致密砂岩储层有4种孔隙结构,孔隙发育尺度与粗-细小喉道交互配位关系,决定了4种孔隙结构储层的储集和渗透能力。致密含气砂岩纵波速度对含气性敏感,利用纵波时差与纵、横波速比交会识别含气性效果良好;核磁共振T_2gm与横波速度呈幂函数关系,为利用核磁共振测井预测地层横波速度提供了帮助。进而将不同含气岩石纵波时差与核磁共振T_2gm进行交会,显示该方法对致密砂岩储层含气性具有较好的识别效果。     

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     

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利用超声波观测方法在实验室内分别研究了砂岩露头岩栗在不同孔隙流体压力和含气（水）饱和度条件下所引起的地震响应,由实验观测得出如下结论：（1）纵横波速度、品质因子、主频均随孔隙压力从低到高而逐渐减小。（2）随含水饱和度的增加或含气饱和度的减小,纵波速度在低含水饱和度基本保持不变,而当含水饱和度达到一定程度时,纵波速度明显增大;而随含水饱和度的增加,横波速度略有降低或基本保持不变;（3）砂岩部分气水饱和时,纵波在子和主频最小;而横波品质因子在低含水饱和度时,随含水饱和度的增加,横波品质因子和主频降低较快,当含水饱和度达到一定值后,横波品质因子和主频基本保持不变。这些认识可以作为利用地震方法来检测异常高压带和含气层的标志;同时也指明了用地面地震资料来检测异常高压带和含气层时应该使用的参数和方法。     

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。     

孔隙流体类型对地层声波速度的影响

根据实际井的岩心资料，对砂岩样品的纵、横波速度与孔隙度及所含流体类型间的关系进行了实验研究，回归出了饱和气、水和油岩样的纵、横波速度与孔隙度的关系式。结果表明，饱和不同流体岩石的声波速度不同，岩石饱和气时的纵波速度明显低于饱和油、水时的纵波速度，并且孔隙度相同时岩石饱和油时的纵波速度略大于饱和水时的纵波速度，孔隙流体类型对横波速度的影响较小。含不同流体类型的岩样，其纵、横波波速比具有明显差异，利用纵、横波波速比和纵波时差的交绘图可识别地层流体的类型。为了解气体的声波特性，识别气层和气一液界面位置，对天然气的声波速度随温度和压力的变化情况进行了实验研究，从实验结果可以看出，不同压力环境下天然气随温度的变化规律不同。     

含气储集层段纵波声速与孔隙度,泥质含量及含水饱和度的关系

根据对测井解释资料的分析,认为在纵波速度与孔隙度、泥质含量和含水饱和度的关系中,孔隙度和泥质含量的影响大于含水饱和度的影响。但低孔低岩石含气时,纵波速度与含水饱和度的关系应考虑岩性区别对待。另外,用现有方法由横波速度求得的孔隙度精度要低于纵波求出的孔隙度。因此由横波求出的孔隙度应慎重使用。