粉砂质板岩各向异性特性研究

大庆石油地质与开发Petroleum Geology ＆ Oilfield Development in Daqing2023 年 2 月第 42 卷第 1 期Feb. ，2023Vol. 42 No. 1DOI ：10.19597/J.ISSN.1000-3754.202111079倾斜砂岩地层电阻率各向异性实验及校正方法唐军1 信毅2 申威1 章成广1 许巍1（1.长江大学地球物理与石油资源学院，湖北 武汉430100；2.中国石油塔里木油田公司，新疆 库尔勒841000）摘要： 为提高倾斜储层流体性质评价中的岩石电阻率精度，需要明确岩石电阻率随地层各向异性、地层倾角的变化规律。

在对比分析两种模拟地层倾角的实验方案基础上，开展致密砂岩样品各向异性及倾角的电阻率物理测量实验，依照“二极法”的物理测量模式，采用有限元数值模拟了地层倾角、各向异性与岩心电阻率的变化关系。

结果表明：当孔隙度增大时，岩石电阻率减小；当泥质含量增大时，各向异性系数变大；当地层倾角增大时，孔隙结构系数变大，当地层倾角相同时，孔隙度越大则孔隙结构系数越大；当地层倾角大于20°时，岩石电阻率增加量大于5%，这时需要进行电阻率校正。

通过建立实测电阻率与理论公式计算电阻率之间的关系，获得克服各向异性、倾角影响的电阻率校正方法。

研究成果为开展不同倾角、各向异性储层的电阻率校正及饱和度多井对比分析提供了实验依据。

关键词：倾斜砂岩地层；电阻率；地层各向异性；地层倾角；校正；饱和度中图分类号：P631 文献标识码：A 文章编号：1000-3754（2023）01-0142-08Experiment and correction method for anisotropic resistivity ininclined sandstone formationTANG Jun 1，XIN Yi 2，SHEN Wei 1，ZHANG Chengguang 1，XU Wei 1（1.College of Geophysics and Petroleum Resources ，Yangtze University ，Wuhan 430100，China ；2.PetroChina Tarim Oilfield Company ，Korla 841000，China ）Abstract ：In order to improve rock resistivity accuracy in evaluation of inclined reservoir fluid properties ， it is nec⁃essary to clarify the variation law of rock resistivity with formation anisotropy and dip. On the basis of comparative analysis of 2 experimental schemes to simulate formation dip ， physical resistivity measurement experiments are car⁃ried out for anisotropy and dip of tight sandstone samples. The relationship of dip and anisotropy vs. core resistivity is simulated by finite element method in “two -electrode ” measuring mode. The experiment results show that rock re⁃sistivity decreases with porosity increase ， and anisotropy coefficient increases with argillaceous content increase. Porosity structure coefficient increases with formation dip increase. When formation dip is constant ， pore structurecoefficient increases with porosity increase. When formation dip is higher than 20°， rock resistivity increment ex⁃ceeds 5%， which requires resistivity correction. By establishing relationship between measured resistivity and theo⁃retical formula calculated resistivity ， a resistivity correction method for overcoming anisotropy and dip is formed.This study provides experimental basis for resistivity correction and multi -well saturation correlation analysis of res⁃收稿日期：2021-11-27 改回日期：2022-05-25基金项目：中国石油天然气股份有限公司科技创新基金项目“裂缝渗透率测井计算理论模型及实验研究”（2020D -5007-0306）。

(E, ν) 与(K, G)的转换关系‎如下：)21(3ν-=EK)1(2ν+=EG （7.2）当ν值接近‎0.5的时候不‎能盲目的使‎用公式3.5，因为计算的‎K 值将会非‎常的高，偏离实际值‎很多。

最好是确定‎好K 值(利用压缩试‎验或者P 波‎速度试验估‎计)，然后再用K ‎和ν来计算‎G 值。

表7.1和7.2分别给出‎了岩土体的‎一些典型弹‎性特性值。

岩石的弹性‎（实验室值）（Goodm a n,1980） 表7.1土的弹性特‎性值（实验室值）（Das,1980） 表7.2各向异性弹‎性特性——作为各向异‎性弹性体的‎特殊情况，横切各向同‎性弹性模型‎需要5中弹‎性常量：E 1, E 3, ν12,ν13和G 13；正交各向异‎性弹性模型‎有9个弹性‎模量E 1,E 2,E 3, ν12,ν13,ν23,G 12,G13和G 23。

这些常量的‎定义见理论‎篇。

均质的节理‎或是层状的‎岩石一般表‎现出横切各‎向同性弹性‎特性。

一些学者已‎经给出了用‎各向同性弹‎性特性参数‎、节理刚度和‎空间参数来‎表示的弹性‎常数的公式‎。

表3.7给出了各‎向异性岩石‎的一些典型‎的特性值。

流体弹性特‎性——用于地下水‎分析的模型‎涉及到不可‎压缩的土粒‎时用到水的‎体积模量K ‎f ，如果土粒是‎可压缩的，则要用到比‎奥模量M 。

纯净水在室‎温情况下的‎K f 值是2‎ Gpa 。

其取值依赖‎于分析的目‎的。

分析稳态流‎动或是求初‎始孔隙压力‎的分布状态‎（见理论篇第‎三章流体-固体相互作‎用分析），则尽量要用‎比较低的K ‎f ，不用折减。

这是由于对‎于大的Kf ‎流动时间步‎长很小，并且，力学收敛性‎也较差。

在FLAC ‎3D 中用到‎的流动时间‎步长,∆ tf 与孔隙 度n ，渗透系数k ‎以及Kf 有‎如下关系：'f f kK nt ∝∆ （7.3） 对于可变形‎流体（多数课本中‎都是将流体‎设定为不可‎压缩的）我们可以通‎过获得的固‎结系数来决‎νC 定改变Kf ‎的结果。

储层砂岩的各向异性席道瑛;张程远;刘小燕【期刊名称】《石油地球物理勘探》【年(卷),期】2001(036)002【摘要】对泵油饱和南京砂岩施以正弦波载荷来模拟地震波在储层砂岩中的传播,进而研究地震波的频率和振幅对储层砂岩的衰减、杨氏模量、泊松比、纵横波速度和各向异性的影响.获得了以下结论:①随正弦波频率的增高,杨氏模量、泊松比、纵横波速度都增大;频率越高,增长速率越快、频散效应越显著.(②当固定频率,不断增大应变振幅时,其衰减增大,而杨氏模量和泊松比及纵横波速度却反而降低.(③无论是随频率的增高,或应变振幅的增大,上述物理力学参数及动力学参数都存在极为明显的各向异性;这种各向异性既与南京砂岩固有的各向异性有关,也与饱和流体沿施加压力方向的流动和扩散有关;这种压力引起的非破坏性小变形,将导致储层的各向异性.【总页数】6页(P187-192)【作者】席道瑛;张程远;刘小燕【作者单位】中国科学技术大学地球及空间科学系;中国科学技术大学地球及空间科学系;中国科学技术大学地球及空间科学系【正文语种】中文【中图分类】P61【相关文献】1.国内外钻井及储层改造过程中致密砂岩气藏储层保护技术现状研究——论适用于塔里木油田致密砂岩气藏储层保护技术 [J], 王双威;张洁;赵志良2.砂岩渗透率各向异性储层中斜井泥浆侵入数值模拟 [J], 卜凌梅;文艺3.致密砂岩储层与常规砂岩储层成藏动力学特征的差异性:以松辽盆地北部三肇地区扶余油层砂岩储层为例 [J], 姜丽娜;夏丹;朱政源4.致密砂岩有效储层形成演化的主控因素——以库车坳陷巴什基奇克组砂岩储层为例 [J], 罗威; 倪玲梅5.低渗砂岩储层渗透率各向异性规律的实验研究 [J], 孙东生;李阿伟;王红才;赵卫华;乔二伟;龙长兴因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

沉积软岩各向异性试验研究及本构模拟各向异性是沉积软岩的重要特性之一。

目前,大量工程活动在沉积软岩地区进行,正确认识和把握沉积软岩的各向异性特征是沉积软岩地区工程设计、施工面临的一大难题。

因此,对沉积软岩的各向异性进行研究有重要的理论和实际意义。

本文以沉积软岩为研究对象,一方面从试验入手研究了不同倾角试样的力学特征;另一方面从本构模型入手,对沉积软岩各向异性t_ij下负荷面模型进行改进后将其开发至数值计算软件中,进行了数值计算研究。

获得的成果主要有:（1）通过各向异性三轴剪切试验,分析了围压和层面倾角θ对砂质泥岩强度及破坏模式的影响,结果表明:砂质泥岩在相同围压下峰值强度及残余强度随层面倾角呈凹形曲线,且其各向异性程度随着围压的增加而降低。

根据莫尔-库伦强度准则,砂质泥岩的内摩擦角φ与粘聚力c随层面倾角呈凹形曲线。

破坏模式表现出明显的各向异性,可分为三类,即张拉剪切复合破坏、沿层面剪切破坏和切穿层面剪切破坏三种,其中90°为张拉剪切复合破坏,60°和45°是沿层面剪切破坏,30°和0°为切穿层面剪切破坏。

（2）对沉积软岩各向异性t_ij下负荷面模型中的各向异性张量M进行了修正,通过在每个计算步应力主方向,使其能随着计算时步及时更新,更加符合工程实际工况。

（3）基于FLAC^3D提供的二次开发软件接口,编译了改进的沉积软岩各向异性t_ij下负荷面模型的FLAC^3D动态链接库程序。

通过单元测试,对本构模型二次开发的正确性和适用性进行了验证。

经验证可知,本构模型二次开发成功且本构模型具有较好的适用性。

之后建立了地下洞室开挖模型进行模拟计算,由计算结果可知,改进的沉积软岩各向异性t_ij下负荷面弹塑性本构模型不但能够反映出各向同性地层与各向异性地层模拟计算结果之间的差异,而且还能反映出各向异性地层由于不同的地层沉积角度引起的模拟计算结果的差异。

粉砂岩研究报告引言粉砂岩是一种由细粒颗粒组成的沉积岩，其主要成分是石英和长石，并含有少量的云母和其他岩石颗粒。

粉砂岩在建筑、景观和雕塑等领域被广泛应用。

本研究报告旨在深入了解粉砂岩的特性、成因和应用，为相关领域的研究和应用提供参考。

特性1.颗粒大小和组成：粉砂岩的颗粒细小，直径一般小于0.0625毫米，没有粉尘。

其主要成分是石英和长石，云母和其他岩石颗粒的含量较少。

2.颜色和纹理：粉砂岩的颜色多样，常见的有白色、黄色、红色和灰色。

岩石呈均匀的细粒纹理，具有一定的抗滑性和耐磨性。

3.硬度和耐久性：粉砂岩的硬度较低，仅为3-4级。

虽然其耐久性没有花岗岩那么高，但粉砂岩在合适的环境下可以维持较长的使用寿命。

4.吸水性和渗透性：粉砂岩具有一定的吸水性和渗透性，但相对较低。

这使得它在雨水冲刷和水分蒸发方面表现良好。

成因粉砂岩的形成与沉积作用直接相关。

以下是粉砂岩形成的主要过程： 1. 岩石腐蚀：经过长时间的风化和侵蚀，原岩石颗粒逐渐破碎并形成细小的颗粒。

这些颗粒通过风力、水流等作用被搬运到其他地方。

2. 颗粒沉积：颗粒被河流、湖泊或海洋搬运到沉积盆地后，随着水流速度的减小，颗粒逐渐沉积在河床、湖底或海底上。

3. 压实和结晶：颗粒在沉积过程中受到了地质压力的作用，逐渐压实并结晶成为固态岩石。

这些过程通常需要数百万年的时间。

应用粉砂岩在建筑、景观和雕塑等领域有广泛的应用。

以下是它的几个常见应用：1. 建筑墙面：粉砂岩可以切割成各种形状和规格的石块，用于建筑墙面的装饰和保护。

其丰富的颜色和纹理提供了多种设计选择。

2. 室内装饰：粉砂岩被用于室内地板、墙壁和台面的装饰。

其天然的美观和纹理使室内空间更具个性和艺术感。

3. 园林景观：粉砂岩适用于制作花坛、景观石和石桥等园林景观的建设。

它的天然材质与大自然的环境相协调，增添了园林的美感。

4. 雕塑艺术：由于粉砂岩易于雕刻和塑造，它常被雕塑家用于制作雕像和艺术作品。