岩石的纵、横波速度与密度的规律研究
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岩石动静力学参数的试验研究
F ig. 2 F low cha rt of m ea su rem en t system
表 1 静态测试系统标定 ( 45# 钢)
Table 1 Ca l ibra tion of sta tic m ea surem en t system ( 45# steel)
轴向应力 M Pa 泊松比 杨氏模量 105M Pa
3 数据处理和实验结果
3. 1 计算公式
据广义虎克定律 Ε x = Ε y =
图 3 试验程序
F ig. 3 Exp eri m en ta l p rogram
Ρx
E
( Ρy + Ρz ) - Μ
E
Ρy
E
( Ρz + Ρx ) - Μ
E
Ε z =
Ρz
E
( Ρx + Ρy ) - Μ
E
本试验中, Ρx = Ρy = P c , Ε , 因此有 x = Ε y = Ε Η
( 石油大学石油工程系 东营 257062) ( 石油物探局 氵 豕州 072751)
摘要 在三轴应力下对砂、泥岩等岩芯 ( 干岩样) 进行了岩石力学参数的动、静态同步测试, 并对动静态弹性参数进行了线性回归。结果表明: 岩石的动静态杨氏模量之间存在较好的相 关性, 而动静态泊松比之间的关系不明显, 该项研究为岩石的声学性质在石油工程中的应用 提供了实验依据。 关键词 弹性参数, 杨氏模量, 泊松比, 实验研究, 动静态测试
E s = 0. 74E d -
0. 082 ( 104 M Pa ) (R = 0. 84, N = 342)
lg E s = 0. 22 + 0. 77 lg E d ( Θ E d ) (R = 0. 96, N = 76)
表 1 静态测试系统标定 ( 45# 钢)
Table 1 Ca l ibra tion of sta tic m ea surem en t system ( 45# steel)
轴向应力 M Pa 泊松比 杨氏模量 105M Pa
3 数据处理和实验结果
3. 1 计算公式
据广义虎克定律 Ε x = Ε y =
图 3 试验程序
F ig. 3 Exp eri m en ta l p rogram
Ρx
E
( Ρy + Ρz ) - Μ
E
Ρy
E
( Ρz + Ρx ) - Μ
E
Ε z =
Ρz
E
( Ρx + Ρy ) - Μ
E
本试验中, Ρx = Ρy = P c , Ε , 因此有 x = Ε y = Ε Η
( 石油大学石油工程系 东营 257062) ( 石油物探局 氵 豕州 072751)
摘要 在三轴应力下对砂、泥岩等岩芯 ( 干岩样) 进行了岩石力学参数的动、静态同步测试, 并对动静态弹性参数进行了线性回归。结果表明: 岩石的动静态杨氏模量之间存在较好的相 关性, 而动静态泊松比之间的关系不明显, 该项研究为岩石的声学性质在石油工程中的应用 提供了实验依据。 关键词 弹性参数, 杨氏模量, 泊松比, 实验研究, 动静态测试
E s = 0. 74E d -
0. 082 ( 104 M Pa ) (R = 0. 84, N = 342)
lg E s = 0. 22 + 0. 77 lg E d ( Θ E d ) (R = 0. 96, N = 76)
砂砾岩体储层岩石物理特征研究
理 特 征 是 开展 有 效储 层 预 测 的 重要 基 础 资料 ，本 文 选取 了 东营 凹 陷四 口井 的４ ６ 块样 品 ，针 对 不 同岩 性 的岩 石 进行 了岩 石 物 理 参 数 的 测试 分析 。 分析 认 为在 特 定 的 双岩 石 分布 在 不 同的 区域 ，对 于碎 屑 岩 ，样 品 颗 粒越 细 ，速度 也 越 低 双参 数 空 间识 别 岩 性 的 效果 优 于 单一 参 数 ，传 统 使 用 的单 参 数ｖ ｐ ／ ｖ ｓ 或Ｐ Ｒ也 可 以作 为 岩 性识 ３ １ ｊ 标 准之 一 以上 测试 分析 结 果为 砂砾 岩体 有 效储 层预 测奠 定 了基 础 。
关 键 词 砂 砾 岩体 纵 波速 度 横 波速 度 流体 替换 岩 石物 理 参数
利 用地 震 资 料 进 行 储 层 预 测 和 流体 识 别 一 直 是地 球 物 理 勘
力也随 之 增加 ，即不 同的深 度 ， 目的层 声 波波 速 不 同 。根据 实验
探研究热点之一。地震技术识别有效储层的关键是因孔隙度变化
贯穿于有效储层预测和流体检测的各个环节。本文选取 了东营凹
陷的４ １ ２ １ 井 （ Ｆ Ｓ １ ，Ｆ Ｓ ２ ，Ｘ Ｌ Ｓ １ ，Ｙ ２ ２ ２），共 采集 了４ ６ 块 岩 心 样
的增加引起的孔隙闭合效应很微弱，因此岩石波速随压力增大变
化 的幅 度变 小 。
３ 不 同岩 性 岩石 物 理参 数特 征
资料 ，也是 近 年来 储层 研究 的 重要 领 域 。 储层岩石物理特征的分析研究是识别岩性和流体的基础 ，
从图２ 可以看出，声波速度 （ 包括纵波速度和横波速度 ）的
变 化 特 征是 从 低 压段 的非 线性 逐 步 过 渡到 高 压段 的 （ 近似） 线性 。 这 种现 象产 生的 原 因是 ，在 压 力值 相 对较 小 的压 力段 ，压 力增 加 引起 的孔 隙 闭合 效 应显 著 ，因此岩 石 的 波速 随压 力增 大 而增 加 较 怏 。而 在压 力相 对 高 的压 力段 ，由于 岩 石的 孔隙 基 本 闭合 ，压 力
地球物理学中的地震波与岩石物性
地球物理学中的地震波与岩石物性地球物理学是研究地球内部结构和物理特性的学科，其中地震波与岩石物性是其重要的研究内容之一。
地震波是地震活动中产生的波动，经过地球内部的传播，能够提供地球深部结构的信息。
而岩石物性则是指岩石的物理性质，包括力学性质、电磁性质等，在地震波的传播过程中起着重要的作用。
地震波分为体波和面波两种。
体波是指沿着地球内部传播的波动，包括纵波（P波）和横波（S波）。
P波是一种压缩波，能够在固体、液体和气体中传播，速度较快；S波是一种剪切波，只能在固体中传播，速度稍慢于P波。
面波是指沿着地表传播的波动，包括Rayleigh波和Love波，其传播速度较慢，但振幅较大。
在地震波的传播过程中，岩石物性是决定波速和波形的关键因素之一。
岩石的物理性质受其成分、结构和温度等因素的影响。
不同类型的岩石具有不同的密度、弹性模量和波速等物理性质，这些物性参数将直接影响地震波的传播。
通过测量地震波的传播速度和振幅，可以推断出地下岩石的性质和分布。
岩石的密度是指单位体积岩石的质量，是岩石物性的基本参数之一。
密度的大小与岩石的成分和结构密切相关。
例如，含水岩石的密度较低，而含矿物质较多的岩石的密度较高。
地震波在传播过程中，会受到地下岩石密度变化的影响，从而改变其传播速度和波形。
岩石的弹性模量是指岩石材料在受力时发生变形的抵抗能力，是评定岩石强度和刚度的重要参量。
不同类型的岩石具有不同的弹性模量，例如花岗岩的弹性模量较高，而泥岩的弹性模量较低。
地震波在传播过程中，会受到岩石的弹性模量影响，在高弹性模量的岩石中，地震波传播速度较快，波形较为简单；而在低弹性模量的岩石中，地震波传播速度较慢，波形较为复杂。
此外，岩石还具有导电性、磁性等电磁性质，这些性质在地震波的传播中也具有重要作用。
地震波在岩石中传播过程中，会产生电磁效应，从而改变波速和波形。
测量地震波的电磁性质，可以获得地下岩石的电导率和磁导率等信息，有助于研究地下岩石的物性特征和构造。
纵、横波速度识别火成岩气、水层影响因素实验研究
纵、横波速度识别火成岩气、水层影响因素实验研究贾俊;李昌;王亮;赵宁【摘要】为了揭示纵、横波速度识别火成岩气、水层的物理机理与储层内在因素的联系,指导火成岩储层流体类型识别,选取准格尔盆地石炭系火成岩岩心,采用超声波脉冲法对其纵、横波速进行测量,分别获取了干燥和饱和水状态下岩心的纵、横波速度,并进一步分析了流体类型、孔隙度、密度和岩性等地层因素对纵、横波速度的影响.地层含气会引起纵波速度和纵、横波速比明显减小,而对横波速度影响较小;在低孔隙层段,气、水层的纵、横波速差异特征弱化,流体类型识别较困难;火成岩岩性复杂,纵波速度受SiO2含量影响较大,应区分不同岩性进行流体识别.基于实验认识,分岩性建立VP/Vs—Rt交会图对研究区测试层段进行气、水层识别,中—基性岩和酸性岩VP/Vs分别为1.85和1.75时,气、水层被有效区分,但受到低孔隙度影响,气、水层响应特征差异弱化,不能区分气层与气水同层.【期刊名称】《油气藏评价与开发》【年(卷),期】2018(008)005【总页数】6页(P8-13)【关键词】火成岩;纵、横波速度;物理机理;影响因素;流体识别【作者】贾俊;李昌;王亮;赵宁【作者单位】绵阳师范学院资源环境工程学院,四川绵阳621006;西南石油大学地球科学与技术学院,四川成都610500;中国石油杭州地质研究院,浙江杭州310023;西南石油大学地球科学与技术学院,四川成都610500;西南石油大学地球科学与技术学院,四川成都610500【正文语种】中文【中图分类】P631流体类型识别是发现油气富集区，认识油气藏类型的关键。
针对流体类型的测井识别方法包括电法和非电法两大类。
其中，非电法中的声波测井以岩石声学物理特性为基础，通过分析地层纵、横波速及速度比对气层、水层的特征差异来识别流体类型。
早期的研究主要关注纵、横波速对不同流体响应特征差异，随着研究的深入，研究重点逐渐转向通过岩石物理实验，深入揭示纵、横波速影响因素及其物理机理。
岩石压力波速度测试方法与分析
岩石压力波速度测试方法与分析岩石是地球上最基本的构成成分之一，其性质与行为直接影响到地质工程、地震学和石油勘探等领域。
压力波速度是岩石力学研究中重要的参数之一，它能够揭示岩石的变形、破裂和应力状态，并为岩石工程设计和实际施工提供重要参考。
本文将介绍一些常见的岩石压力波速度测试方法，并对其测试结果进行分析。
一、动态弹性参数测试方法1. 声波测井法声波测井法是一种通过测量井中岩石传播声波的速度来揭示岩石性质和结构的方法。
在实际应用中，声波测井设备通过发射声波信号，并记录其传播时间以及到达接收器的信号强度。
根据测量的数据，可以计算出岩石的纵波速度和横波速度，从而推断岩石的力学性质。
2. 超声波检测法超声波检测法是一种利用超声波在岩石中的传播速度来测定岩石性质的方法。
通过在岩石表面或孔洞中放置超声波传感器，并发射高频信号，测量其传播时间和到达接收器的信号强度。
根据测量数据，可以计算出岩石的压力波速度和剪切波速度。
二、静态弹性参数测试方法1. 声速仪测试法声速仪测试法是一种通过测量岩石中声波的传播速度来推断其力学性质的方法。
该测试方法适用于岩石试样，通过固体声波仪器向试样表面或孔洞中发射声波信号，并记录声波波形。
通过计算相位变化，可以得到岩石的纵波速度和横波速度。
2. 拉伸试验法拉伸试验法是一种通过施加拉伸力来测定岩石的弹性模量和压缩强度的方法。
在该方法中，通过施加恒定应变速率的拉伸力，测量岩石试样的应力-应变关系。
通过分析应力-应变曲线，可以得到岩石的压力波速度。
三、岩石压力波速度的分析1. 岩石组分分析岩石的压力波速度与其组分密切相关。
根据各组分的密度和声波传播速度，可以推算出岩石的压力波速度。
例如，石英和长石等硅酸盐矿物对声波的传播起到重要作用，而成分中含量较高的非均质物质则会对声波传播速度产生较大影响。
2. 岩石孔隙率分析岩石中的孔隙率是影响其压力波速度的重要参数之一。
孔隙率越高，岩石内部的孔隙体积越大，并且会导致声波的传播速度降低。
地震波传播特性及其在勘探中的应用研究
地震波传播特性及其在勘探中的应用研究一、引言地震波作为一种自然的物理现象，在地球物理勘探领域中扮演着重要的角色。
地震波的传播特性不仅对于地下结构的了解有着至关重要的意义，同时也是地震灾害研究的基础。
因此，研究地震波传播特性及其在勘探中的应用具有深远的意义。
二、地震波的传播特性地震波存在着多种不同的类型，包括纵波、横波、面波等。
不同类型的波具有不同的传播方式和传播速度。
1. 纵波纵波是一种沿着传播方向上具有压缩膨胀作用的波。
在地震波中，震源产生的纵波在地壳中的传播速度通常要比横波快一些。
在岩石中，纵波传播的速度也会受到物质性质的限制。
例如，在同样的情况下，密度越大的岩石中纵波速度越快。
2. 横波横波是一种在与传播方向垂直的方向上具有振动的波。
在地震波中，横波的传播速度通常要比纵波慢一些。
横波通常只能传播到相对浅的深度，因为在深部，压力会使得横波衰减。
3. 面波面波是一种横波和纵波的混合波。
在地震波中，面波传播的速度通常要比横波慢，但要比纵波快。
三、地震勘探中的应用利用地震波的传播特性，可以获取地下结构的信息。
以下是地震勘探中常见的应用。
1. 井下地震测量井下地震测量是指将地震探测器下放到井中进行勘探。
相比于地面勘探，井下地震测量能够获取更加精确和深入的信息。
同时，井下勘探还能够避免因地面上杂散波而产生误差。
2. 二维和三维地震勘探二维和三维地震勘探是指利用地震波在地下反弹的原理，测量不同深度的地下结构。
通过将地震传感器放置在地面上，可以获取地下结构的横向属性。
如果将传感器放置在不同高度或者深度，还可以获取其纵向属性。
3. 井间勘探井间勘探是指在地下多个井的位置上布设地震探测器，然后发送地震波进行勘探。
井间勘探可以大大提高勘探精度，尤其是在海洋石油勘探中，因为利用井间勘探能够实现更深入的勘探。
四、总结地震波的传播特性及其在地球物理勘探领域中的应用是地球物理学研究的重要方向之一。
未来的研究将更加注重技术创新和优化，以更加精确和高效地获取地下结构信息。
砂岩弹性参数与波速关系的实验研究
测得 的动态 弹性模量是不准确 的， 计算的波速也不准确 ， 只有 通过 波速 实验 才能准确 测 出； 饱水 情况 的加 卸载纵 波波速 之差
比干燥情况小 ， 饱水 波速 大于干燥 波速 ； 动态 泊松 比比较稳定 ， 但静态泊松 比随着应 力的增加 而增加 ， 从０ ． ０ ７增加到 ０ ． １ ２ ， 有 趋近于动态 泊松 比的趋势 ； 用Ｐ — Ｍ模 型从微观概 率分布 入手 ， 能够 很好地 解释静 态和 动态弹 性参 数 的差别。通过本 实验 ， 采 用 回归分析 的方法 ， 成功建立起 了岩石介质 中弹性参数 与波速 的关 系， 为类似 实验提供 参考依据。 关键词 弹性参数 杨 氏模量 超声波速 泊松 比 Ｔ Ｕ ４ ５ ８ ． ３ ； 文献标志码 Ａ 动静差异
摘
要
为进一步 了解岩 石弹性参数 （ 如杨氏模 量 、 泊松 比） 与超 声波波速 的关系 ， 将岩石加 卸载循环实验和超 声波测 量实验
同时进行 ， 得到同一组样 品的测量数据并作对 比分析。实验结果表 明， 应力的变化会 导致岩石样 品 的孔 隙度 、 裂 隙、 岩 石结构
和 构 造 的 改 变。 受这 些 因 素 的影 响 砂 岩 的杨 氏模 量 、 泊松 比、 波速 ， 也 都 会 有 规 律 地 变 化 。 较 低 应 力 水 平 时 用 小 循 环 加 卸 载
通过超 声 波测试 和静 态加 载测 试来 研究 岩石 的
验 室测量 等方 法 获得 不 同类 型 的 数据 ， 给 出 了地 壳 岩 石 中纵 波 、 横波 和密度 的经 验关 系 。葛 洪魁 等 ¨ 从 内在 因素 （ 内部 微 裂 隙 、 空 隙 流体 的类 型 及 饱 和 度等） 和外在 因素 （ 测试 频 率 、 应 变 幅值 ） 角 度 揭 示 了动 、 静 态模 量差 异 的原 因 ， 不是 岩石 材料存 在 晶 间 空隙， 而 是微 裂 隙在 起作 用 。动０ １ ５年 ８月
《地震勘探原理》地震波的速度
第四章地震波的速度
第1节地震波在岩层中的速度及与各种因素的关系
第2节几种速度的概念
第3节各种速度之间的关系
第4节平均速度的测定
第5节叠加速度谱的制作与解释
主讲教师：刘洋
第1节地震波在岩层中的速度及与
各种因素的关系
）速度比值（或泊松比）
112111212222−−=−⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛r r V V V V S P S P
对数－对数坐标0.25
0.31V ρ=）
、温度、压力
）随着温度的升高，速度降低
）随着压力的升高，速度增加
第2节几种速度的概念。
需总时间之比是平均速度。
第3节各种速度之间的关系
第4节平均速度的测定
第5节叠加速度谱的制作与解释
道集动校正速度：
3500m/s 动校正速度：
4400m/s 动校正速度：4150m/s
CMP。
岩石物理模型在横波速度估算中的应用
料约束 ， 比较计算值与实测值 的误差 ， 从而计算出 与 实 际地质 情 况相 近 的横 波速 度 。
基于 Ｄ ＥＭ 理 论 的 Ｋｕｔｒ ｋ６ 程 ， ｓｅ－ ｓｚ方 Ｔｏ 假设
泥质砂岩 的纵、 横波速度计算。
在油气勘探 中 ， 大多数 常规 测井缺少横波速 度 资料 ， 以建 立地 震 响应特 征 、 难 岩石 弹性参 数 与岩石孔隙流体之间的关系 ， 也限制 了弹性 阻抗 反 演 技 术 的应 用 。 因此 ， 波 速度 反 演 是 岩 石 物 横
震响应特征、 石弹性参数 、 度 、 度与流体关 岩 速 密
系 的基 础 。
岩性和孔 隙 流体 识别 提 供 了重 要 信息 ， 是叠 还
前 地 震 反 演 和 ＡＶＯ 属 性 处 理 中 必 不 可 少 的 资料 。
１ 横 波速度估 算方法原理
利用岩石物理模 型估算 横波速度时 ， 应充分 考虑 砂 泥 岩 地层 中 泥 质 砂 岩 的岩 石 基 质 性 质 、 泥 质含 量 、 隙度和孔 隙形状及孔隙饱和流体性质 孔 对 岩 石速 度 的影 响 ， 采用 ＸｕＷｈｔ 模 型 。该 模 可 － ｉ ｅ 型主要与泥质百分含量和总孔隙度有关［］ ５ 。泥质 百分含量 由测井伽马曲线求得 ， 由钻井岩心资料 并
第 ５ 卷第 １ １ 期 ２１ 年 １ ０２ 月
石
油
物
探
Ｖ０． １ Ｎｏ １ １５ ， ．
ＧＥ０ＰＨＹＳ ＣＡＬ ＰＲＯＳ ＥＣ ＮＧ Ｉ Ｐ ＴＩ Ｆ０Ｒ ＥＴＲ０ＬＥＵＭ Ｐ
Ｊｎ ２ １ ａ ．， ０ ２
文章编号 ：０ ０ ４ １ ２ １ ） １ ０ ６ ０ １ ０ —１４ （０ ２ ０ — ０ ５— ６
岩 石 物 理 模 型芳 ， 张 纪
岩石声波测速实验报告
岩石声波测速实验报告实验目的：通过声波测速方法测量不同岩石样品的声速，并分析其成因。
实验原理：声波测速是一种常用的岩石物理实验方法，通过测量声波在岩石中的传播速度来推测岩石的物理性质和结构。
实验中常用的声波传播模式有纵波和横波两种。
实验步骤：1.准备工作：选择不同类型的岩石样品，保证其表面光滑且无任何裂纹。
准备声波源和接收器。
2.实验装置：将声波源和接收器分别固定在两个相对的位置上，使它们与样品成一直线。
调节声波源和接收器的间距为固定值。
3.实验操作：发射一个短脉冲信号，让声波沿着样品的长度传播。
接收器收集到反射的声波信号并传输到计算设备上。
4.数据处理：通过计算接收器接收到声波信号的时间间隔和样品的长度，推算出声波在岩石中的传播速度。
实验结果与讨论：根据实验数据计算出不同岩石样品的声速，并进行分析。
1.实验结果：将实验数据列成表格，并计算出每个样品的声速。
样品编号岩石类型声速（m/s）1 花岗岩50002 石灰岩35003 砂岩20002.结果分析：（1）花岗岩的声速较高，说明其具有较高的密度和硬度。
花岗岩中晶粒间的结合较紧密，使声波传播时受到的阻力较小。
（2）石灰岩的声速较花岗岩较低，说明其密度和硬度相对较小。
石灰岩中的微小裂缝和孔隙较多，导致声波传播时受到的阻力较大。
（3）砂岩的声速最低，砂岩中含有较多的石英和珍珠岩等成分，这些成分的密度较小，且砂岩中的孔隙较多，造成了声波的衰减，使得声速较低。
结论：通过声波测速方法，我们成功地测量了不同岩石样品的声速，并分析了其成因。
花岗岩具有较高的声速，主要由于其密度和硬度较大；石灰岩的声速较小，与其较多的微小裂缝和孔隙有关；砂岩的声速最低，主要受到其含有的低密度石英和珍珠岩成分以及孔隙的影响。
实验中可能存在的误差：1.由于实验条件的限制，实际测量的声速可能与岩石实际声速有一定差距。
2.岩石样品中的微小裂隙和孔隙对声波的传播也会产生影响，可能造成测量结果的偏差。
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岩石的纵、横波速度与密度的规律研究
引言
地质概况及其岩芯的选取
岩芯实验测量
测量结果与规律分析
广义Gardner公式的意义
结论
1、20世纪90年代以来, 油气地球物理勘探已由构造勘探向岩性勘探和储层研究方面发展。
传统上只用密度(ρ)和纵波速度(V
p
)信息已经远远不能满足当前实际的需要。
2、Gardner关系( ρ= CV1/4
p
)已经广泛应用, 当缺少速度、密度中的某一个时, 作为近似估计密度或速度的手段。
3、纵、横波速度的关系：
Castagna(1985)从饱水砂岩和页岩的超声波实验数据, 通过线性拟合, 给出著名的泥岩线公式：
Han(1986)的实验测试数据拟合出的砂岩纵横波速度公式是：
甘利灯根据胜利、辽河和中原油田28口井的全波形声波测井资料基础上统计出砂岩的纵横波经验公式：
Simth的公式：
李庆忠分析了前人的资料和经验公式, 综合出了如下经验方程式：
4、密度与纵、横波速度关系：
不同的研究者针对不同岩性的岩石, 提出不同的经验公式. 对于砂岩,Gardner公式为：
Castagna(1993)公式为：
5、密度、纵波和横波速度之间的关系：
我们期望拟合密度(ρ)与V
p 、V
s
三者间的关系, 使V
p
-V
s
关系融入广义的
Gardner公式中, 故提出了如下函数形式:
用最小平方拟合从各类岩性得到三者(ρ、V
p 、V
s
)的关系式：
6、与Gardner公式一样, 广义Gardner公式本身没有物理意义, 只是一种实验数据的经验关系, 但是它在AVO等地震参数反演中具有重要的应用价值。
Gardner关系的最大优点是可以应用到AVO分析中。
7、虽然目前采用了偶极声波测井, 但现有大量老资料都只有单极测井数据, 需要用单极测井数据预测横波速度。
dρ/ρ= A（dVp/Vp）+B（dVs/Vs）
1。