简介:在岩石物性反演过程中,必须计算出作为孔隙度和矿物骨架性质函数的纵波速度(P波)和横波速度(S波)。然而,一些经验公式,比如时间平均方程或RHG公式只适用于单一均质,而不适用于混合矿物的情况;特别是碳酸盐岩地层,其骨架常常含有多种矿物并可能包含白云岩和石灰岩的混合物。本文中,我们建议使用有效介质近似方法(EMA)的均衡(或多晶质)变量来确定纵波速度和横波速度。介质的每一成分都被认为是一个三轴椭球体。颗粒和孔隙椭球体高宽比是孔隙度的函数。该技术由下列步骤组成:①确定孔隙和颗粒的高宽比,它们是孔隙度的函数;②对已知的矿物浓度和孔隙度,计算弹性速度。文中提供了双组分骨架(石灰岩和白云岩)的计算例子。我们认为孔隙高宽比与矿物学无关,它们仅仅是孔隙度的函数。为了确定固体颗粒的形状,我们假定各组分的颗粒高宽比与单组分的固体骨架的高宽比是相同的。为了求出高宽比,我们求解由EMA预测的和由经验岩石物性方程计算的纵波速度、电导率之间的非线性最小二乘差异问题。我们对各独立的固体成分,使用经验的RHG公式计算纵波速度,用Archies法则计算电导率。然后为确定组分的几何形状,我们就可以求得多组分岩石的横波速度。在石灰岩一白云岩混合的情况下,横波预测值接近Castanga等人(1993)根据多矿物岩石Vp估算Vs的经验关系。为了验证这种模拟技术,我们把计算的纵波速度Vp和横波速度Vs与混合碳酸盐岩的试验数据进行了对比,对比表明它们非常一致。
简介:在实验室对5块储层砂岩进行了模拟地层压力条件下的超声波速度测试。砂岩样品采自WXS凹陷的W地层,覆盖了从低到高的孔隙度和渗透率范围。实验选用了卤水和4种不同密度油作为孔隙流体,结合温度变化,实现了对流体粘度引致的速度频散研究。对实验结果的分析表明:(1)对于高孔隙度和渗透率的样品,无论是哪种流体饱和,观察到的超声波速度测试值和零频率Gassmann预测值的差异较小(约2-3%),基本上可以用Biot模型解释;对于中等孔隙度和渗透率的样品,低粘度流体(〈约3mP·S)的频散效应也可以用Biot模型得到合理解释;(2)对于低、中孔隙度和渗透率样品,当流体粘度增加时,喷射流机制起主导作用,导致严重的速度频散(可达8%)。对储层砂岩的微裂隙纵横比进行了估计并用于喷射流特征频率的计算,当高于该特征频率时,Gassmann理论的假设条件受到破坏,实验室测得的高频速度不能直接用于地震低频条件下的W地层砂岩的Gassmann流体替换研究。
简介:碳酸盐岩的孔隙类型多样,孔隙大小可以相差多个数量级。传统的孔隙分类方法都涉及孔隙结构的描述,但在与岩石物性的对比方面都比较欠缺。我们介绍了一种数字图像分析(DIA)方法,采用这种方法可以获取定量的孔隙空间参数,这些参数可以和碳酸盐岩的物理性质建立联系,具体地讲就是与声波速度和渗透率建立联系。由薄片获取的这些DIA参数可以反映二维孔隙大小(DomSize)、圆度(γ)、高宽比(AR)和孔隙网络复杂性(PoA)。把这些DIA参数和孔隙度、渗透率及纵波速度进行对比可以发现,除了孔隙度之外,微孔隙度、孔隙网络复杂性和宏孔隙大小这三个参数的共同作用对声波特性的影响最大。把这些参数和孔隙度相结合,可以把决定系数(R2)从0.542提高到0.840。研究发现,在孔隙度一定的条件下,单个孔隙规模大但微孔隙数量少的岩样,其声波速度要大于孔隙规模小但结构复杂的岩样。只根据孔隙度估算的渗透率,其准确度很低(R2=0.143),但在结合了孔隙几何形态信息PoA(R2=0.415)和DomSize(R2=0.383)之后,其准确度就会有大幅度的改善。此外,DIA参数与声波资料的对比结果显示,根据声波测井曲线往往不能把粒间孔隙和/或晶间孔隙与独立的孔洞孔隙区分开来;纵波速度并不完全受控于球形孔隙的百分比;根据声波资料可以定量估算孔隙的几何形态特征,并用于改善渗透率的计算。
简介:四川盆地及其周缘地区的筇竹寺组和五峰-龙马溪组页岩是目前国内页岩气勘探的主要层位之一,但其地震弹性性质响应规律的区域性特征需要开展相关的实验和理论研究工作予以明确。本研究对干燥状态下的筇竹寺组和五峰-龙马溪组页岩的露头样品进行了超声波速度测试,系统地分析了地震弹性性质随页岩岩石学特征的变化规律。研究结果表明,孔隙度与粘土矿物含量呈正相关、与脆性矿物含量呈负相关;粘土、石英、长石和碳酸盐构成页岩岩石基质,与孔隙共同构成页岩岩石骨架,而干酪根和黄铁矿主要赋存于孔隙中,与页岩骨架的耦合较弱。通过将全部连通性孔隙近似等效于仅存在于骨架粘土矿物之内和采用Gassmann流体替换类似的思路处理干酪根和黄铁矿,可以较为简单地将自相容近似(SCA)理论、微分等效介质模型(DEM)和Gassmann方程组合起来构建研究区页岩的地震岩石物理等效模型。该模型通过关键参数等效孔隙纵横比(采用研究区样品平均值或者由碳酸盐含量进行估算)可以较为准确地预测筇竹寺和五峰-龙马溪组页岩的纵波速度,验证了等效模型的有效性和较广的适用性,可为筇竹寺组和五峰-龙马溪组页岩气储层的测井解释和地震“甜点”预测提供依据。