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...     

油藏运移特性与孔隙流体分布的地震特征

本文研究了渗透率、频率以及流体分布对岩石粘弹特性的影响。岩石对地震波的粘弹性响应取决于孔隙流体相对于固相的运动。流体运动部分取决于地震波引起的孔隙压力的分布。它反映了岩石的微孔隙结构与饱和度的大小之间的关系。我们认为由地震波引起的喷流有两种尺度:(1)最小尺度的非均匀饱和度局部微观流动(单孔隙);(2)大尺度流体饱和和干区块的宏观流动。我     

部分饱和岩石中超声波频率地震速度的估计

岩石中超声波频率地震速度不仅与孔隙的饱和度有关,而且与各种流体的分布有关。有两种尺度的饱和非均匀性是重要的,即1)薄的柔孔隙与大的硬孔隙之间的饱和度有差别;2)某一尺度上饱和孔隙和欠饱和孔隙的差分比任何孔隙都大。本文,我们提出     

在孔隙岩层中地震波的速度

对不同饱和状况下的孔隙岩层中的地震纵波和横波的速度已经从理论上作了计算,并与实验室资料作了比较。从理论上说,岩石可用固体基质、球状孔隙和扁椭球体状的孔隙来表示。在计算受额定压力影响的速度时,考虑了孔隙的密集程度和饱和压缩系数。如果其他参数固定不变,理论上的计算表明,在相同浓度中,扁孔隙(小纵横比)比成圆形的孔隙对弹性模量和速度的影响更大。饱和流体(气、油或水)的性质对压缩速度的影响比对切变速度的影响大。纵波速度在水饱和岩中比在干岩石或气饱和岩石中高。通常,横波的性质正好相反,切变速度在干岩石或气饱和岩石中则比在水饱和岩石中高。在实验室里,作为压力的函数测定的干的和水饱和的花岗岩、石灰岩、砂岩样品的切变速度与理论曲线相拟合,并计算了与资料相拟合的孔隙形状谱。要求从球状到相当细微的裂缝(纵横比为1至10~5)的孔隙形状的谱与资料相拟合。用这些模型计算的理论速度与在水饱和岩石、冻结的岩石中测得的速度以及局部饱和岩石中的纵波速度相拟合。在实验室资料基础上得来的岩石样品,对不同压力和温度下的气、油和卤水的完全或局部饱和储集层的理论地震速度作了计算。卤水饱和中的压缩速度最高,而气饱和中的压缩速度最低。随压力增大差异减小。当卤水中存在少量(5％)气体,成为不相容的混合物时,压缩速度显著下降,在某些压力下甚至低于完全气饱和中的数值。砂岩模型中,在对应于浅层和适当深度(约8000呎以内)的压力上,气——卤水界面纵波的反射系数是高的。当额定压力更大时,除了非常高的孔隙流体压力(气体压力)外,其反射系数变小。因此,深层的强反射或“亮点”可能表示过压层位。由于混合气体——卤水界面的反射系数低于纯气界面的反射系数。根据层速度和反射振幅可能有助于分辨混合气体——卤水储集。气饱和岩石的泊松比低于卤水饱和岩石。在较深的深层中,这些差异仍然存在。     

孔隙流体对砂岩弹性参数的影响

为研究孔隙流体类型及饱和度对岩石弹性参数的影响,在模拟地层温度、压力条件下采用超声脉冲透射法对不同流体状态的岩样进行了声学测量,采用流体指示因子定量评价了研究区岩石弹性参数对孔隙流体的敏感程度,进而优选敏感参数用于地震叠前反演的解释.理论数据与实验结果的对比分析认为,相对于纵横波速度而言的岩石拉梅系数、纵横波速度比、泊...     

地震勘探领域的岩石物理学发展

本文回顾了过去半个世纪以来岩石物理学的主要发展历史。主要描述了模拟和实验室试验的发展以及它们怎样应用于地震勘探、油藏描述和监测。本文特别记录了用来在声波和超声波频率下确定岩样中弹性波速度和衰减的实验室方法的发展。这遵循最初由Gassmann和Biot在1950年代发展的并用来描述流体饱和多孔介质中弹性波传播理论的有效性描述。作者简要描述了在地震频率下使用超声波测量来预测速度和衰减所存在的问题和解决方法。描述了地震到声波和超声波频率范固内的野外和实验室研究，并进行了成功的模拟。作者还描述了1950和1960年代在自相容和散射理论基础上根据孔隙构造和饱和程度来解释实验室测量所发展的方法。描述了用来测量各向异性物质弹性特性的实验室装备并对获得的结果进行了讨论，包括流体渗透率与地下应力状态预测之间的关系。最后，讨论了岩石物理学发展在油藏描述和监测中的应用，尤其是在时间推移地震监测中。     

孔隙流体对岩石物理弹性参数的影响及敏感属性参数优选——以济阳坳陷为例

针对济阳坳陷实验室岩石物理测试数据,分析了孔隙流体对岩石物理弹性参数的影响.基于Gassmann理论模型,提出了孔隙流体敏感属性参数的优选方法.通过所定义的流体指示因子,研究了岩石物理弹性参数在孔隙含气与饱和油、饱和水时的区别,优选了不同流体状态下的敏感属性参数.孔隙流体对速度的影响与岩石的分选和结构等有关.随着含油饱和度增大,速度均有减小的趋势,但不同类别岩性减小的趋势不同,岩石的致密程度越高,速度随含油饱和度变化的趋势越小.通过敏感弹性参数泊松比与其他弹性参数之间的交会分析能够较好地区分不同胶结状态岩石的气体和油、水状态,通过弹性组合参数与其他敏感弹性参数的交会分析能够较好地识别不同胶结状态岩石的饱和油、饱和水状态.     

岩石流体饱和度与纵波首波幅度、速度关系的实验研究

岩石中的纵波首波幅度和速度的变化不仅与岩性、孔隙度、渗透率等因素有关，而且与岩石孔隙中的流体类型、流体性质及其饱和条件有着非常密切的关系。在实验室超声条件下，就取心样品含水饱和度、含油饱和度与纵波首波幅度、速度的关系进行了实验研究和机理分析，结果表明它们之间存在非线性关系。     

动态Gassmann''''s方程:渗透性和部分饱和的影响

由岩石引起的地震波粘弹性响应取决于孔隙流体相对于固相运动。流体运动多半与内部波动引起的孔隙压力分布有关,而这种孔隙压力分布又取决于岩石孔隙的微观结构以及饱和度大小。我们在两种不同的尺度上讨论了波动引起的流体流动:(1)非均匀饱和度这一最小尺度上(如:在单孔中)的局部微观流动(喷流)。(2)饱和或干性区域大尺度内的宏观流动。本文的目的就是探索各种机理产生的多孔介质的粘弹性特性。我们在均匀围压(体积)条件下检测了这种流动,并将Gassmann's公式做了动态推广,使其在各种频率和各种饱和度情况下适用于速度和衰减的估算。我们通过理论模得到的重要结果是:(1)在渗入和排出时地震速度的滞后现象随饱和度变化。(2)在声波衰减的两个峰值中,低频的波峰是由于全局喷流所致,高频的小峰是由于局部流动引起。这两种理论结果都已得到实验数据的证实。     

不同压力条件下部分饱和砂岩速度实验结果及理论解释

在实验高频条件下，对储层砂岩样品采用常规饱和方法得到的弹性波速度随饱和度的变化呈现出复杂的样式，不同于地震勘探中用有效流体模型给出的理论结果，这种差异在低围限压力下更为明显。本文在变压力条件下，对部分饱和储层砂岩的纵、横波速度变化规律进行了系统实验研究及定量分析。研究表明，在实验高频条件下，两种不同孔隙尺度上流体分布的不均匀性明显影响实验结果，也是实验结果与有效流体模型理论值存在差异的主要原因：孔隙尺度上纵横比较小的裂隙中的饱和流体在高频条件下非“弛豫”作用对弹性波速度存在影响；较大尺度上（包含多个孔隙）孔隙流体不均匀的斑块分布对纵波速度存在影响。因此不论在实验室条件下，或是在实际地震勘探中分析弹性波速度时，应考虑这些因素影响。     

改进型随机斑块饱和模型及其在致密气层检测中的应用

致密砂岩储层中气、水的非均匀分布使地震弹性参数与储层参数间的关系变得复杂,导致定量解释多解性增强。针对致密砂岩储层复杂孔隙流体分布特点,改进了随机斑块饱和模型,改进后的模型可以更准确模拟岩石物性、孔隙流体等对地震波弹性参数的影响。基于改进型随机斑块饱和模型形成了多尺度岩石物理模板,经超声尺度、测井尺度和地震尺度地球物理数据标定后,应用于四川致密气层检测,预测的孔隙度、含气饱和度与试气结果较为一致。     

基于流体声速的碳酸盐岩地层孔隙压力求取方法

碳酸盐岩地层具有非均质性强、孔洞与裂缝发育和岩石骨架刚度较强的特点,以正常压实理论为基础建立的地层孔隙压力求取方法不适用于碳酸盐岩地层,为此,进行了碳酸盐岩地层孔隙压力求取方法的研究。碳酸盐岩岩样声速试验和理论分析发现,不同孔隙压力下的碳酸盐岩纵波速度变化主要是由孔隙流体纵波速度变化引起的。利用小波变换法提取和放大孔隙流体纵波速度小幅波动对岩石纵波速度的影响关系,确定碳酸盐岩地层的异常压力层,并与实测地层孔隙压力数据相结合,建立了碳酸盐岩地层孔隙压力预测模型,形成了基于流体声速的碳酸盐岩地层孔隙压力预测方法。应用实例表明,基于流体声速的碳酸盐岩地层孔隙压力预测方法可以预测碳酸盐岩地层的孔隙压力,误差小于15%,满足工程要求,为碳酸盐岩地层孔隙压力预测提供了一种新方法。      

双相不混溶流体饱和裂缝—孔隙岩石依赖频率的地震响应数值分析

裂缝—孔隙岩石中流体类型及其分布特征是影响弹性参数的重要因素,实际储层中流体大多不是单一流体,且在数值模拟过程中很少考虑流体间饱和状态的影响。为此,基于Chapman模型,针对饱含双相不混溶流体的裂缝—孔隙岩石,研讨了饱和度和毛细压力参数变化对砂岩储层频散衰减和地震响应的影响。数值分析结果表明：随着油气饱和度的增加,特征频率（不同于于单一流体介质情形）呈先减后增趋势,且在中间频段的变化最明显,地震响应存在时间延迟和波形畸变现象;当双相流体中存在气体时,频散衰减和地震响应对饱和度的变化更敏感;随着衡量流体间毛细压力的参数q值的增加,双相流体间由“斑块饱和”趋向“均匀饱和”状态,特征频率向着“高频低饱”方向移动。该数值模拟结果为储层流体识别提供了有效依据。     

纵波特性与岩石含水饱和度关系的实验研究

岩石中的纵波首波幅度和速度的变化不仅与岩性、孔隙度、渗透率等因素有关，而且与岩石孔隙中的流体类型及其饱和条件有着非常密切的关系。本文在实验室超声条件下，就取心样品含水饱和度与纵波首波幅度、速度的关系进行了实验研究和机理分析，结果表明它们之间存在非线性关系。     

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。     

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。     

碳酸盐岩超压岩石物理模拟实验及超压预测理论模型

碳酸盐岩地层超压预测目前仍然是超压研究的难点问题，常用的碎屑岩地层超压预测方法是建立在Terzaghi有效应力理论基础上的、经验性的、且需要有明确响应超压的测井和地震参数（主要是纵波速度）。这些经验性的方法不适用于岩性致密且物性极不均一的碳酸盐岩地层的超压预测。通过碳酸盐岩样品超压岩石物理模拟实验剖析岩石弹性性质与孔隙流体压力和有效应力的关系，基于含流体岩石多孔介质弹性理论和广义胡克定律，从分析碳酸盐岩地层应力-应变-孔隙压力本构关系着手，建立表征孔隙压力与岩石弹性参数定量关系的超压预测理论模型（超压预测量化模型）。利用实测碳酸盐岩样品矿物组分含量并结合Voigt-Reuss-Hill模型计算岩石基质弹性模量，利用Wood模型和Patchy模型计算孔隙流体弹性模量，然后再利用碳酸盐岩样品岩石物理模拟实验得到的实际有效应力与岩石骨架弹性模量相关关系，根据Biot有效应力定律，计算得到岩石样品的等效骨架弹性模量。利用上述获得的碳酸盐岩样品各弹性参数，通过超压预测量化模型计算碳酸盐岩超压，并与碳酸盐岩样品岩石物理模拟实验加载的孔隙流体压力进行对比，验证了超压预测量化模型的合理性，提出了基于实测资料的模型校正方法。该超压预测理论模型所需的岩石弹性参数也可通过研究测井和地震资料计算获得，并可利用地震资料实现碳酸盐岩地层的超压钻前预测。     

复杂孔隙结构储层地震岩石物理分析及应用

致密砂岩、碳酸盐岩气藏等多以低孔低渗储层为主,孔隙成因和类型复杂多样,孔隙度及渗透率对地震弹性模量和速度产生重要影响,为含气性预测带来很大困难。针对低孔低渗复杂孔隙介质,借助孔隙结构表征及地震岩石物理分析,评价孔隙结构的复杂性及孔隙流体分布的非均匀性对地震波速度的影响,揭示低孔低渗储层中地震波速度随物性、含流体性的变化规律。修正White模型描述低孔低渗储层地震频段纵波速度随含气饱和度的变化规律,建立低孔低渗储层含气饱和度定量预测模板,推动地震定量解释技术研发。研究成果在四川盆地须家河组致密砂岩气层含气饱和度地震定量预测应用中取得了良好效果。     

基于各向异性岩石物理模型的页岩气储层横波速度预测

通过融合各向异性微分等效介质(DEM)理论和Brown-Korringa各向异性流体替换模型,建立了有机页岩各向异性岩石物理模型,提出了根据纵波速度反演岩石等效孔隙纵横比进行页岩气储层横波速度预测的方法。首先,利用各向异性DEM模型和Brown-Korringa模型建立有机页岩各向异性岩石物理模型,得到有机页岩纵、横波速度与密度、孔隙度、饱和度和矿物组分等参数之间的关系;其次,将岩石孔隙等效为具有单一孔隙纵横比的理想椭球孔,应用二分法来寻找最佳的等效孔隙纵横比使得理论预测与实际测量的纵波速度之间的误差最小;最后,将反演得到的等效孔隙纵横比代入到所建立的岩石物理模型中,构建横波速度。实验室岩样数据的应用试验结果表明,由纵波速度构建的横波速度与实测横波速度吻合良好,验证了基于各向异性岩石物理模型的有机页岩横波速度预测方法的有效性。     

利用经典理论模型研究流体性质对岩石地震波速度及阻抗的影响

地震响应的变化源于地层结构和岩石弹性性质的变化,影响岩石弹性性质的因素主要有压力、温度、孔隙度及孔隙形态、流体类型及其饱和度等.根据Biot-Gassmann和Kuster-Toks(o)z理论模型,分析了不同孔隙度条件下流体性质及其饱和度对岩石弹性性质的影响,讨论了2种理论模型预测结果的差异.流体对岩石地震波速度的影响主要与孔隙度大小和孔隙形状有关,纵波阻抗对储层中流体变化最敏感,横波阻抗对流体变化不敏感,通过纵横波阻抗联合应用可以提高对储层流体变化的识别精度.