岩石物理 Rock Physics

1 岩石的物理力学性质岩石是由固体相、液体相和蔼体相组成的多相体系。

理论以为，岩石中固体相的组分和三相之间的比例关系及其相互作用决定了岩石的性质。

在研究和分析岩石受力后的力学表现时，必然要联系到岩石的某些物理性质指标。

岩石物理性质：岩石由于其固体相的组分和三相之间的比例关系及其相互作用所表现出来的性质。

主要包括基本物理性质和水理性质。

岩石在受到外力作用下所表现出来的性质称为岩石的力学性质。

岩石的力学性质主要有变形性质和强度性质，在静荷载和动荷载作用时，岩石的力学性质是有所不同的，表如今性质指标的差异上。

岩石的物理力学性质通常经过岩石物理力学性质测试才干确定。

1.1 岩石的基本物理性质指标 反映岩石组分及结构特征的物理量称为岩石的物理性质指标，这里主要是指一些基本属性：密度、比重、孔隙性、水理性等。

反映了岩石的组分和三相之间的比例关系。

为了测定这些指标，一股都采用岩样在室内作试验，，必要时也可以在天然露头上或探洞(井)中举行现场试骀。

在选用岩样时应思量到它们对所研究地质单元的代表性并尽可能地保持其天然结构。

最好采用同一岩样逐次地测定岩石的各种物理性质指标。

下面分述各种物理性质指标。

1.1.1 岩石的密度和重度(容重)1、定义密度：单位体积岩石(包括岩石内空隙体积在内)所具有的质量。

重度(容重)：单位体积岩石所受的重力。

2、计算式密度：V M =ρ(g/cm 3，t/m 3)容重度：V MgV W ==ρ(kN/m 3)密度与重度的关系：γ=ρg。

上述各式中，M —岩石质量；W —岩石分量；V —岩石体积(包括空隙在内)；g 为重力加速度，g=9.8m/s 2，工程上普通取10m/s 2。

密度与容重的种类：天然密度ρ、干密度ρd 、饱和密度ρsat 。

天然密度与干密度的关系：ρ=ρd (1+0.01ω)(ω为含水率，以百分数计)。

3、影响因素 影响岩石密度大小的因素：矿物成分、孔隙及微裂隙发育程度、含水量。

岩石物理学讲义一、内容简介本课程是地球物理探测专业的一门专业课。

课程目的是通过各种教学环节，使学生正确认识和理解地球中岩石的诸多物理性质(尤其是岩石的弹性性质)与岩石本身特性间的一些基本关系，熟悉基本的岩石物理概念和理论，了解获取岩石物理性质的一些基本方法和岩石物理参数应用方面的知。

为以后从事与地震勘探、资源环境和地质灾害方面的工作和科学研究打下基础。

本课程内容主要针对油气地球物理探测领域，其中包括：岩石物理学的基本概念，基本理论知识，实验过程和技术，岩石的分类和特点、岩石的孔隙和裂隙、岩石中的流体和流动、岩石的弹性和波的传播衰减、岩石的电学和热学性质，以及岩石特性在地震勘探中的应用。

三、课程安排第一章引言（2学时）岩石物理学的概念及发展概况、研究意义和应用方向，本课程的特点和安排。

第二章地球上的岩石（2学时）地球上的岩石和矿物，岩石的分类和特点；油气储层岩石的特点。

第三章储层岩石的多孔特性（4学时）岩石的骨架、密度，孔隙、裂隙和孔洞，孔隙率、裂隙的基本概念，孔隙和裂隙的几何形态，相关的介质模型。

孔隙中的流体，流体的流动，饱和度和渗透率，双相介质中的概念第四章岩石的弹性（4学时）岩石应力－应变概念，岩石的弹性常数，岩石的各向异性和理论。

第五章岩石中弹性波速度和衰减（10学时）岩石中的弹性波传播的基本概念，波在分界面上的反射和折射，岩石的速度各向异性，波速和衰减的实验测试原理和技术，弹性波传播衰减的基本知识，衰减实验测试的结果，衰减机制和理论第六章岩石速度的影响因素（10学时）岩石速度的影响因素定性描述，波速与岩石物性的经验关系；孔隙、压力温度、流体等因素的影响，速度的各向异性第七章流体饱和岩石中波的传播（8学时）有效介质模型，流体置换方程，Biot理论和实验观测第八章岩石的其它物理性质（6学时）岩石的电学性质，岩石的热学性质，核磁共振第九章石油地球物理中的应用（2学时）地震勘探中的应用，测井中的应用。

第一篇地震岩石物理学及在储层预测的应用Seismic Rock physics Theory and the Application in Reservor Discrimination摘要储层预测研究主要在于弄清储层构造特征、岩性特征及储层参数，进而减少勘探开发风险。

储层参数包括孔隙度、渗透率、流体类型等，而地震资料提供的是地震波旅行时和振幅信息，再通过反演可得到弹性参数。

地震岩石物理学则为储层参数和弹性参数之间搭建桥梁。

横波速度是重要的地球物理参数在近些年发展起来的叠前地震储层弹性参数反演及流体检测方面起着重要的作用。

地震横波速度估计技术是根据地震岩石物理建立的目标岩石模量计算模式，利用计算出的模量重建纵波曲线，与实测曲线建立迭代格式修正岩石模量，实现横波速度等关键参数估计。

在方法实现上利用了Xu-White模型为初始模型。

流体因子是识别储层流体的重要参数，常规流体因子多是基于单相介质理论提出的，而从双相介质岩石物理理论出发可以更好的研究孔隙流体对介质岩石弹性性质的影响，为敏感流体因子的构建提供更好的指导。

本文采用了Gassmann流体因子，并分析了其敏感性。

关键词：等效介质模量，孔隙度，横波速度估算，Xu-White模型，Gassmann流体因子。

Seismic Rock physics Theory and the Application in Reservor DiscriminationAbstractThe study of reservoir prediction is mainly to investigate the characteristics of reservoir structure,lithologic features and reservoir parameters,aim to reduce the risk of exploration. Reservoir parameters include porosity,permeability,fluid type,etc,But seismic data only reflects on seismic traveltime,amplitude information,and elastic parameters which can be obtained throuth seismic inversion.Seismic rock physics builds bridges for reservoir parameterselastic.S-wave velocity, an important geophysical parameter,plays an important role in pre-stack seismic reservoir elastic parameter inversion and fluid detection witch developed in recent years.The seismic shear wave velocity estimation technique is based on the rock mass calculation model established by the seismic rock physics, reconstructs the longitudinal wave curve with the calculated modulus, establishes the iterative pattern with the measured curve to correct the rock modulus, and obtain the key parameters such as the shear wave velocity.The Xu-White model was used as the initial model in the method implementation. Fluid factor is an important parameter to identify reservoir fluid. Conventional fluid factors are mostly based on the theory of single-phase medium. From the theory of biphasic medium rock physics, it can be better to study the effect of pore fluid on the elastic properties of fluid The construction of fluid factors provides better guidance. In this paper, the Gassmann fluid factor is used and its sensitivity is analyzed.Key word:Equivalent medium modulus, porosity,Shear wave velocity estimation, Xu-White model, Gassmann fluid factor目录第一章绪论 (4)1.1岩石物理学及其发展方向 (4)1.2国内外研究现状 (4)第二章基本理论模型分析 (6)2.1有效介质模量理论 (6)2.2波传播理论 (7)2.3理论模型的比较及适用性分析 (9)第三章速度影响因素分析 (10)3.1岩性对速度的影响 (10)3.2孔隙对速度的影响 (11)3.3成岩作用对速度的影响 (11)3.4密度对速度的影响 (11)3.5孔隙流体对速度影响 (12)3.6压力对速度的影响 (12)3.7温度对速度的影响 (13)第四章主要应用 (14)4.1横波速度估算 (14)4.2流体替换 (16)4.3敏感属性参数优选 (16)第五章实际资料的应用（基于孔隙弹性理论的地震岩石物理研究）.......... 错误!未定义书签。

《岩石物理学》课程教学大纲一、课程基本信息课程编码：621041课程名称：岩石物理学课程类别：学科基础课课程性质：必修课学时（理论+实践）：48学分：3开课学期：3开课专业：地球物理学、勘查技术与工程（应用地球物理）选用教材：孙建国. 岩石物理学基础. 地质出版社，2006主要教学参考书：1.陈顒，黄亭芳，刘恩儒. 岩石物理学. 中国科技大学出版社，2009.2.葛瑞. 马沃可. 岩石物理学手册. 中国科技大学出版社，2008.3.陈顒，黄亭芳. 岩石物理学. 北京大学出版社，2001.4.B. 多尔特曼. 岩石和矿物的物理性质. 科学出版社，1985.5.陈丰等. 矿物物理学概论. 科学出版社，1995.6.M.伏拉罗维奇. 高温高压下岩石和矿物物理性质的研究. 地震出版社，1982.7.万明浩，秦顺亭，起凤梧，等. 岩石物理性质及其在石油勘探中的应用. 地质出版社，1994.8.Y.S. 托鲁基安，W.R. 贾德，R.F. 罗伊等. 岩石与矿物的物理性质. 石油工业出版社，1990.Basic Course InformationCourse code: 621041Course name: Rock physicsCurriculum category: Discipline basic course.Curriculum nature: Required courseClass hours（theory+practice）: 32Credit: 2Semester: 3Major：Geophysics, Exploration technology and engineering (Applied geophysics)Teaching materials: Jianguo Sun. Rock physics foundation. Geological Publishing House. 2006.Reference books:1.Yong Chen, Tingfang Huang and Enru Liu. Petrophysics. University of Science and Technology of China press. 2009.2.Gray Mayko. The Rock Physics Handbook. University of Science and Technology of China press. 2008.3.Yong Chen and Tingfang Huang. Petrophysics. Peking University press. 2001.4.B. Dole Altman. Physical properties of rocks and minerals. Science Press. 1985.5.Feng Chen, et. al. An introduction to mineral physics. Science Press. 1995.6.V olarovitch M. Study on physical properties of rocks and minerals under high temperature and high pressure. The earthquake Publishing House. 1982.7.Minghao Wan, Shunting Qin, Fengwu Qi, et. Al. Petrophysical properties and their application in petroleum exploration. Geological Publishing House. 1994.8.Toru Kian S., Judd W. R., Roy R.F., et. al. The physical properties of rocks and minerals. Petroleum Industry Press. 1990Teaching and Research Department – Writer: Zhangqing SunDate: Mar. 6, 2018二、课程简介岩石物理学是地球物理学和勘查技术与工程专业（地球物理方向）的学科基础课，其目的是在一年本科训练的基础之上介绍岩石物理学的基本概念、研究方法和基本结论，以及这些知识解决勘查技术与工程中的复杂工程问题的重要作用。

岩石物理学
岩石物理学是一门自然科学，专门研究岩石的各种物理性质和其产生机制；隶属于地球物理学。

岩石物理学既是物理学的一个独立分支，又是地球物理学的一个重要组成部分。

它是联系地球物理学，岩石学，水文地质学，工程地质学，岩土力学等学科的纽带和桥梁。

岩石物理学是一门综合性的边缘学科。

岩石物理学的一个主要应用是研究油气工业的储层。

岩石物理学家受雇帮助油藏工程师和地球科学家了解油藏的岩石特性，特别是地下孔隙如何相互连通，从而控制碳氢化合物的聚集和运移。

岩石物理学研究的一些关键特性包括岩性、孔隙度、含水饱和度、渗透率和密度。

岩石物理学的一个关键方面是通过获取测井曲线来测量和评估这些岩石特性测量——在钻孔中插入一串测量工具，岩心测量——从地下取回岩石样本，以及地震测量。

然后将这些研究与地质和地球物理研究以及油藏工程相结合，以给出油藏的完整图景。

第三章岩石的物理、水理与热学性质第一节岩石的物理性质岩石和土一样，也是由固体、液体和气体三相组成的。

所谓物理性质是指岩石三相组成部分的相对比例关系不同所表现的物理状态。

与工程密切相关的物理性质有密度和空隙性。

一、岩石的密度岩石密度(rock density)是指单位体积内岩石的质量，单位为g/cm3。

它是建筑材料选择、岩石风化研究及岩体稳定性和围岩压力预测等必需的参数。

岩石密度又分为颗粒密度和块体密度，各类常见岩石的密度值列于表3-1。

表3-1 常见岩石的物理性质指标值(一)颗粒密度岩石的颗粒密度(ρs)是指岩石固体相部分的质量与其体积的比值。

它不包括空隙在内，因此其大小仅取决于组成岩石的矿物密度及其含量。

如基性、超基性岩浆岩，含密度大的矿物较多，岩石颗粒密度也大，一般为 2.7～3.2g ／cm3；酸性岩浆岩含密度小的矿物较多，岩石颗粒密度也小，多变化在2.5～2.85g ／cm3之间；而中性岩浆岩则介于上二者之间。

又如硅质胶结的石英砂岩，其颗粒密度接近于石英密度；石灰岩和大理岩的颗粒密度多接近于方解石密度，等等。

岩石的颗粒密度属实测指标，常用比重瓶法进行测定。

(二)块体密度块体密度(或岩石密度)是指岩石单位体积内的质量，按岩石试件的含水状态，又有干密度(ρd)、饱和密度(ρsat)和天然密度(ρ)之分，在未指明含水状态时一般是指岩石的天然密度。

各自的定义如下： V m sd =ρ (3-1)Vm satsat =ρ (3-2) V m=ρ (3-3) 式中：ms 、msat 、m 分别为岩石试件的干质量、饱和质量和天然质量；V 为试件的体积。

岩石的块体密度除与矿物组成有关外，还与岩石的空隙性及含水状态密切相关。

致密而裂隙不发育的岩石，块体密度与颗粒密度很接近，随着孔隙、裂隙的增加，块体密度相应减小。

岩石的块体密度可采用规则试件的量积法及不规则试件的蜡封法测定。

二、岩石的空隙性岩石是有较多缺陷的多晶材料，因此具有相对较多的孔隙。