致密砂岩岩石物理模型研究
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岩石物理模型综述岩石是由固体的岩石骨架和流动的孔隙流体组成的多相体,其速度的影响因素呈现复杂性和多样性各因素对速度的影响不是单一的,是相互影响综合作用的结果,这也表明利用地球物理资料进行储层特征预测和流体识别是切实可行的,岩石的弹性表现为多相体的等效弹性,可以概括为4个分量:基质模量,干岩骨架模量,孔隙流体模量,和环境因素〔包括压力温度声波频率等,岩石物理理论模型旨在建立这些模量之间相互的理论关系,它在通过一定的假设条件把实际的岩石理想化,通过内在的物理学原理建立通用的关系。
有些模型假设岩石中的孔隙和颗粒是层状排列的,有些模型认为岩石是由颗粒和某种单一几何形状的孔隙组成的集合体,其中孔隙可以是球体、椭球体或是球形或椭球形的包含体,还有些模型认为岩石颗粒是相同的弹性球体。
鉴于以上不同的实际岩石理想化过程,我们将岩石物理模型分为四类:层状模型、球形孔隙模型、包含体模型和接触模型。
1 层状模型①Voigt-reuss-hill<V-R-H>模量模型在已知组成岩石介质各相的相对含量以及弹性模量的情况下,分别利用同应变状态同应力状态估算岩石介质有效弹性模量的vogit上限reuss下限,利用两者的算术平均计算岩石的有效弹性模量,这种平均并没有任何理论的基础和物理含义,该模型比较适合于计算矿物成分的有效体积模量及可能的最大上下限,不适于求取岩石的总体积模量剪切模量和气饱和岩石的情况。
②Hashin-shtrikman模量模型在已知岩石矿物和孔隙流体的弹性模量及孔隙度的情况下,Hashin-shtrikman模型能精确地计算出多孔流体饱和岩石模量的取值范围,其上下限的分离程度取决于组成矿物弹性性质的差异〔均为固体矿物颗粒时,上下限分离很小;如有流体存在时,则上下限分离较大。
③ wood模量模型wood模量模型首先利用reuss下限计算混合物平均体积模量,再利用其与密度的比值估算速度,该模型比较适用于计算孔隙混合流体的有效有效体积模量,或者浅海沉积物的有效体积模量〔浅海沉积物基本为悬浮状态。
致密砂岩气藏束缚水饱和度变化特征研究致密砂岩气藏是目前国内外最重要的油气藏,能够有效提高储量和采出率。
研究表明,致密砂岩气藏的特殊特征是其束缚水饱和度的变化特征,这已经成为研究致密砂岩气藏的关键课题。
本文结合国内外有关研究,从宏观和微观角度分析致密砂岩气藏束缚水饱和度的变化特征,提出了致密砂岩气藏束缚水饱和度变化的机理。
一、致密砂岩气藏束缚水饱和度变化特征1、束缚水饱和度变成比较大的范围致密砂岩气藏的特殊特征之一是其束缚水饱和度变化范围较大,从砂岩气藏成岩成熟期到接近层状气藏采出期,气藏束缚水饱和度变化范围可以在2% ~ 55%之间变化,而采出期束缚水饱和度变化的大小通常较小,变化通常在1% ~ 10 %之间。
2、束缚水饱和度变化具有时空及层间性特征致密砂岩气藏束缚水饱和度变化特征表现为具有时空和层间性。
由于气藏储量变化,致密砂岩气藏束缚水饱和度随储层发育程度变化而变化,其变化可以按时间,按空间,按层间不同程度等方面来分析和解释。
二、致密砂岩气藏束缚水饱和度变化的机理1、压力变化束缚水渗流的运动受到渗流压力的影响,压力变化会引起储层束缚水饱和度的变化。
界面压力在动态平衡下随着空气压变化而变化,束缚水饱和度也会伴随着压力变化而变化。
另外,由于气藏油气压力及孔隙结构的变化,束缚水也会随之改变,从而使其饱和度发生变化。
2、储层物性变化储层物性变化也可以引起束缚水饱和度的变化。
随着温度和压力变化,储层中的岩石物理性质会发生细微变化,影响储层束缚水的渗透特性,从而影响束缚水的分布和饱和度发生变化。
3、渗流变化渗流对致密砂岩气藏束缚水饱和度变化也有影响。
束缚水的运移受到渗流的影响,渗流的增加能够增加束缚水的饱和度,而渗流的减少能够减低束缚水的饱和度。
三、结论致密砂岩气藏束缚水饱和度变化特征是致密砂岩气藏构造-物性-成藏过程中重要的指标,其变化受压力变化、储层物性变化以及渗流等多种因素的影响。
本文结合国内外有关研究,从宏观和微观角度分析了致密砂岩气藏束缚水饱和度的变化特征,提出了致密砂岩气藏束缚水饱和度变化的机理,为致密砂岩气藏开发及能源探测提供重要依据。
《苏西致密砂岩气藏储层产水机理及预测》篇一一、引言致密砂岩气藏是当前全球能源勘探和开发的重要领域之一,随着页岩气、致密砂岩气等非常规天然气资源的开发利用,其储层产水问题逐渐成为研究热点。
苏西地区作为我国致密砂岩气藏的重要区域,其储层产水机理及预测研究对于指导该地区的气藏开发具有重要意义。
本文旨在分析苏西致密砂岩气藏储层的产水机理,并探讨有效的预测方法。
二、苏西致密砂岩气藏储层特征苏西地区致密砂岩气藏的储层特征主要表现为低孔隙度、低渗透率和复杂的储层结构。
这种特殊的地质条件决定了储层中的水份赋存方式和流动特征。
其中,原生水和次生水共同存在于储层中,通过不同的流动路径和方式对气藏的开采产生影响。
三、产水机理分析1. 水源来源:苏西致密砂岩气藏的产水主要来源于地层水和气藏形成过程中伴随的液态水。
这些水在储层中以吸附态、毛细管束缚态和自由态等多种形式存在。
2. 流动路径:在储层中,水的流动受到孔隙结构、流体压力等多种因素的影响,形成复杂的流动路径。
这些路径包括微裂缝、孔隙网络等,对气藏的开采效率和采收率产生重要影响。
3. 影响因素:产水机理受多种因素影响,包括储层的岩石类型、孔隙结构、温度压力条件等。
此外,开采过程中的工程参数如采收率、采气速度等也会对产水产生影响。
四、产水预测方法针对苏西致密砂岩气藏的产水预测,本文提出以下方法:1. 地质综合分析法:通过综合分析储层的岩石类型、孔隙结构、地层压力等地质资料,结合区域地质背景和历史开采数据,预测储层的产水情况。
2. 物理模拟法:利用物理模拟实验装置,模拟储层中水的流动过程,分析不同条件下的产水规律,为实际开采提供参考。
3. 数值模拟法:通过建立储层数值模型,利用数值模拟软件对储层的产水过程进行模拟,预测不同条件下的产水量。
五、结论通过对苏西致密砂岩气藏储层产水机理的分析,我们认识到产水受多种因素影响,具有复杂的流动路径和赋存方式。
有效的预测方法包括地质综合分析法、物理模拟法和数值模拟法等。
致密砂岩的岩石物理特征研究文献综述摘要:致密砂岩是一种非常规的砂岩,一般由致密的碎屑岩组成,主要包括粉砂岩、细砂岩以及部分中-粗砂岩。
致密砂岩气藏与深盆气藏和盆地中心气藏以及持续性聚集型气藏有着紧密的联系。
本文在对致密砂岩气层的成藏地质特征进行了总结,并介绍了地震响应特征有关的岩石物理参数(例如纵横波速度、密度、泊松比、含气饱和度)等相关概念,在此基础之上,介绍了关于国内外致密砂岩的岩石物理特征研究的基本情况。
关键词:致密砂岩气层岩石物理特征研究现状一、致密砂岩气层及其岩石物理特征1.致密砂岩气层的成藏地质特征致密砂岩气藏的地质成因由多方面因素控制,主要有沉积作用、成岩作用和构造作用,但前面二者起到主控作用。
沉积物的物源特征和沉积环境控制着储层物性、岩性以及孔喉结构分布,其中,地层的沉积作用是形成储层低孔低渗特性最基本的作用条件,不仅控制着这类储层的物性特征,还决定了成岩作用的类型和强度。
一般情况下,低孔低渗储层主要形成于冲积扇沉积等近源沉积相带或前三角洲沉积等远源沉积相带中。
致密砂岩气藏的一般特征为:(1)基质颗粒杂乱,分选性差,孔喉结构复杂,渗透率较低;(2)致密气藏的非均质性较强,岩性变化大,井与井之间的小层划分及对比难度大;(3)储层具有高含水饱和度,低可流动流体饱和度,以及低气体相对渗透率;(4)气体驱替压力高,存在启动压力现象;(5)气水关系复杂,油、气、水的重力分异不明显,在毯状致密砂层中气和水呈明显的倒置关系,在透镜体状致密砂岩含气层系中一般无明显的水层,致密气藏一般不出现分离的气水接触面,产水不大,含水饱和度高(大于40%);(6)分布隐蔽,常规的勘探方法难以发现。
深层浅层成藏关系密切——在致密化程度高而晚期构造相对活动地区,高丰度超压天然气侧向运移困难,势必寻求垂向突破,产生烟囱作用。
2.致密砂岩气层的岩石物理参数早期的地震数据主要用于构造解释,通过构造结合其它地质信息的综合研究,进行间接地推断该构造的含油气性。
《致密砂岩微观结构分形特征研究》篇一一、引言致密砂岩作为油气储层的重要组成部分,其微观结构特征对于储层的物性、油气运移及富集具有重要影响。
近年来,分形理论在地质学领域的应用逐渐增多,为研究致密砂岩的微观结构提供了新的思路和方法。
本文旨在通过分形理论对致密砂岩的微观结构进行研究,分析其分形特征,为油气勘探与开发提供理论支持。
二、文献综述分形理论自20世纪70年代被引入地质学领域以来,已被广泛应用于岩石微观结构的描述和分析。
前人研究多以火山岩、沉积岩等为主要研究对象,而针对致密砂岩的研究相对较少。
致密砂岩由于其特殊的成岩环境和成岩过程,其微观结构具有独特的分形特征。
通过对前人研究的梳理,我们发现分形维数可以作为评价致密砂岩储层物性好坏的重要参数之一。
三、研究方法本研究采用现代岩石学、分形理论及图像处理技术相结合的方法,对致密砂岩的微观结构进行系统研究。
具体步骤如下:1. 岩石样品采集与制备:选取具有代表性的致密砂岩样品,进行磨片、抛光等处理,制作成岩石薄片。
2. 图像处理:利用扫描电镜等技术获取岩石薄片的微观图像,并运用图像处理软件对图像进行预处理和增强。
3. 分形特征分析:运用分形理论,对处理后的图像进行分形维数计算和分析。
4. 结果对比与讨论:将计算得到的分形维数与其他岩石物理参数进行对比分析,探讨其与储层物性的关系。
四、实验结果与分析1. 微观结构观察:通过扫描电镜等手段观察到的致密砂岩微观结构表明,其颗粒排列紧密,孔隙发育程度较低。
2. 分形维数计算:运用分形理论对致密砂岩的微观图像进行处理和分析,得到其分形维数。
结果显示,致密砂岩的分形维数具有一定的变化范围,与岩石的成分、结构等密切相关。
3. 结果讨论:将计算得到的分形维数与其他岩石物理参数进行对比分析,发现分形维数与储层物性之间存在一定的关系。
分形维数较高的区域,其储层物性相对较好,油气运移和富集的可能性也较大。
这为油气勘探与开发提供了重要的理论依据。
砂岩,致密砂岩,页岩中孔喉的大小Philip H. Nelson摘要硅质碎屑岩中的孔吼尺寸组成了一个从次毫米到纳米的连续的等级。
本文使用的这个连续的等级是以前公布的常规的储集岩,储气砂岩,页岩中孔隙和孔喉大小的数据。
具体措施的集中趋势(方法,模式,中值),常规储集岩孔喉尺寸(直径)一般都大于2 um,紧气砂岩大约2~0.03um的范围,页岩从0.1至0.005 um的范围。
烃分子,沥青质,环结构,石蜡,和甲烷等形成另一个从100Å(0.01um)的沥青质为到3.8 Å(0.00038um)甲烷的连续的孔喉等级。
连续的孔喉大小给现在正在开发的硅质碎屑岩出层中石油的确定和细粒烃源岩中通过的流体提供了一个比较好的思维角度。
前言在评价常规油气藏时,储集层与盖层之间的区别是明显的。
传统的储层的特征是浮力是造成油气分布的影响因素的一个有力的证据。
在储集岩中孔径和孔喉能提供足够大的储集空间并且能够提供具有经济价值的石油,然而孔喉能够小到足够阻止受因浮力而产生的水平方向上的力石油的运动。
伴随着持续增长储气砂岩和页岩天然气的勘探和开发,石油地球科学家和工程师们越来越关注液体储存和流动的低渗透(亚毫达西)系统。
在这些系统中,浮力作为石油运移的主导力量的观点缺乏证据。
协会对于储集毛管压力,渗透率和孔隙度以及岩石都做了一系列的记载与描述。
优质的储集岩通常孔径大于30um(大孔隙),孔喉尺寸大于10um。
微孔隙这个术语''适用于孔径小于10um,微孔喉适用于孔喉尺寸小于1um的,;这种岩石渗透率低,,如果受水浸的话高含水。
在微观与宏观之间是一种中等的状态(皮特曼,1979年; Coalson等。
1985 )。
虽然本文没有用到,但是这个术语在确认孔隙和喉道的大小与类型,并且本文中列举的例子都符合这些一般的定义。
特别的,1 um这个孔喉尺寸规格似乎标志着常规劣质的储集岩到紧气砂岩的过渡。
有了这样的小孔隙喉道,瓦斯气体就必须克服毛细管阻力的高压力。
致密天然气砂岩储层成因和讨论随着全球能源需求的不断增长,天然气的地位越来越重要。
而致密天然气砂岩储层作为天然气的主要储藏之一,其成因和特征备受。
本文将致密天然气砂岩储层的成因作为主题,探讨形成该储层的主要因素及特征,旨在为相关领域的研究和应用提供参考。
致密天然气砂岩储层是指以砂岩为主要储集岩石,孔隙度较低,渗透率较低,储层压力较高的天然气储层。
致密天然气砂岩储层的成因类型主要包括沉积环境、成岩作用、构造运动和古气候等因素。
沉积环境是致密天然气砂岩储层形成的重要因素。
在一定的地质历史时期,特定的沉积环境导致砂岩沉积物的沉积方式和沉积厚度会影响砂岩储层的孔隙度和渗透率。
例如,在盆地中心和盆地边缘的砂岩沉积厚度较大,但孔隙度和渗透率较低,而在盆地边缘和斜坡上的砂岩沉积厚度较小,孔隙度和渗透率较高。
成岩作用也是致密天然气砂岩储层形成的重要因素。
在砂岩沉积后,会发生压实、胶结、重结晶等成岩作用,这些作用会改变砂岩的孔隙度和渗透率。
例如,压实作用会导致砂岩孔隙度降低,渗透率显著降低;胶结作用也会降低砂岩孔隙度,但渗透率降低程度较小;重结晶作用会改善砂岩的孔隙度,提高渗透率。
构造运动和古气候也是致密天然气砂岩储层形成的重要因素。
构造运动会影响砂岩的沉积环境和成岩作用,进而影响砂岩储层的孔隙度和渗透率。
古气候则会影响砂岩沉积物的成分和粒度,进而影响砂岩储层的孔隙度和渗透率。
致密天然气砂岩储层的成因是多方面的,主要包括沉积环境、成岩作用、构造运动和古气候等因素。
这些因素相互作用,共同影响着砂岩储层的特征和发育。
因此,在研究和应用致密天然气砂岩储层时,应该综合考虑这些因素,以期更加深入地了解该储层的特征和发育。
也需要注意保护环境,合理利用资源,实现可持续发展。
致密砂岩气藏是一种非常丰富的天然气资源,但由于其储层特征的复杂性和隐蔽性,使得致密砂岩气藏的储层识别和开发难度较大。
因此,研究致密砂岩气藏储层特征及有效储层识别方法对提高天然气开采效率和降低开发成本具有重要意义。
陆相致密砂岩及泥页岩储层纵横波波速比与岩石物理参数的关系及表征方法尹帅;丁文龙;王濡岳;赵金利;刘建军;张宁洁【摘要】为研究非常规致密砂岩及泥页岩储层的地质结构特征,基于川西地区三叠系岩石物性、力学及声学测试资料对深层致密砂岩、泥页岩的纵横波波速比与岩石的岩性、物性、泊松比、应力及微裂缝之间的关系进行研究.结果表明,纵横波波速比可以有效区分不同的岩性;对于相同岩性的地层,纵横波波速比与孔隙度和渗透率均具有正相关性;在高应力条件下,随着微裂缝的产生,往往会导致纵横波波速比出现异常升高;纵横波波速比的升高及横波波速的降低均可在一定程度上反映微裂缝的发育程度.研究区三叠系的纵横波波速比对裂缝的识别较为敏感,分别利用泊松比和Gassmann方程对纵横波波速比进行表征并与实测值对比,结果表明2种方法均具有一定的适用性,但Gassmann方程计算结果的精度更高,反映出弹性波理论在致密砂岩及泥页岩等复杂地层中是适用的.【期刊名称】《油气地质与采收率》【年(卷),期】2015(022)003【总页数】7页(P22-28)【关键词】纵横波波速比;物性;力学;声学;应力;微裂缝;致密砂岩;泥页岩【作者】尹帅;丁文龙;王濡岳;赵金利;刘建军;张宁洁【作者单位】中国地质大学(北京)能源学院,北京100083;海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室,北京100083;页岩气资源战略评价国土资源部重点实验室,北京100083;中国地质大学(北京)能源学院,北京100083;海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室,北京100083;页岩气资源战略评价国土资源部重点实验室,北京100083;中国地质大学(北京)能源学院,北京100083;海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室,北京100083;页岩气资源战略评价国土资源部重点实验室,北京100083;中国石油华北油田分公司山西煤层气勘探开发分公司,山西晋城048300;中国石油华北油田分公司勘探开发研究院,河北任丘062552;中国地质大学(北京)能源学院,北京100083;海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室,北京100083;页岩气资源战略评价国土资源部重点实验室,北京100083【正文语种】中文【中图分类】P631.44岩石物理特征研究主要包括岩石物性、力学及声学方面的研究[1-3]。
陆相致密砂岩及泥页岩储层纵横波波速比与岩石物理参数的关系及表征方法
特高压海相陆相砂岩及泥页岩储层加速度波波速比研究
研究特高压海相及陆相砂岩及泥页岩储层纵横波波速比,是蓄存研究中重要的
一环,它能够反映储层粒度、孔隙等物理参数的变化情况,而且随着物理参数微小变化而有显著的变化。
近年来,特高压海相及陆相砂岩及泥页岩储层加速度波波速比的研究不断深入,并发现研究特高压海相及陆相砂岩及泥页岩储层纵横波波速比与储层岩石物理参数之间具有密切的联系,熵小法、共格子赋存方程、赋条法等可以用于测量两个波的波速比。
研究表明,特高压海相及陆相砂岩及泥页岩储层的纵横波波速比一般均大于1,纵波可以分为较弱和较强两种,纵横波波速比主要受振幅及粒度等影响;研究表明,波速比随粒度变化而变化,粒度变大减小,纵横波速比减小;受致密度的影响,波速比可能会有不同的变化趋势;同时,波穿透率也会影响纵横波速比,即孔隙度和渗透率变大,纵波波速比会降低。
由此可见,特高压海相及陆相砂岩及泥页岩储层纵横波波速比与岩石物理参数
密切相关,通过观测岩石物理参数可以得出波速比,利用拾取系数模型等表征方法可以进一步解释波波速比变化特征、响应动态,可以为未来的正常储集状况和蓄存量的测算提供科学的基础。
致密砂岩岩石物理模型研究致密砂岩油气作为非常规能源的一种,对世界常规能源的接替起到了至关重要的作用。
其显著的特征是渗透率低(小于或等于0.1×10-3μm2)、岩石压实紧密、微观储渗机理复杂。
多数情况下,致密储层的胶结程度高,塑性大,岩屑含量及粘土含量相对多,常规的解释与评价方法很难揭示岩石的储集与渗流机理,并且现有的岩石物理解释模型也难以精细的表征其微观特征,表征物性特征的参数同样也不仅仅为孔、渗的数值大小,因此对于致密砂岩,基于岩石微观孔隙结构参数的表征是对物性进行描述的重要内容。
但在致密砂岩储层中如何明确裂缝的形成过程并把它表征出来一直是一个难点。
在致密砂岩形成过程中,成岩作用对其影响最大。
在成岩作用过程中,压实作用和胶结作用较大幅度地降低了储层的孔隙度和渗透率,粘土等矿物的充填也是渗透率降低的重要原因。
致密砂岩储层复杂的地质特征使得储层的渗流特征、弹性及物性特征有别于常规砂岩储层,加之极强的非均质性,使得致密砂岩岩石物理分析研究具有很大的挑战性,常规的孔隙度、渗透率以及饱和度等公式适用性差,利用测井手段识别致密砂岩中的气层特别困难、精确评估致密砂岩储层难度大。
对此许多学者进行了岩石物理分析及建模方法、测井评价、储层横向预测,以及在开发过程中利用微地震、时移地震等进行储层动态监测的研究。
有效的对岩石物理模型进行研究,能够合理地对储层含油气性进行预测。
1、致密砂岩储层特征在常规砂岩储层中,有效孔隙度通常只比总孔隙度稍低,然而如图 3-1 所示(蓝色部分为容纳气体的孔隙空间),致密砂岩储层中,强烈的成岩作用导致有效孔隙度值比总孔隙度要小很多。
伴着成岩作用的发生,致密砂岩得原生孔隙结构发生重大改变,平均孔隙直径减小,弯曲度加大,不连通孔隙增多,于是岩石的孔隙类型和孔隙微结构变得十分复杂。
图 1 两组砂岩薄片(引自 G.C.Naik)(a)常规砂岩储层薄片;(b)致密砂岩气藏薄片致密砂岩的储集孔隙由岩石骨架颗粒之间的原生孔隙和包含溶蚀孔隙、晶间微孔、裂隙孔隙的次生孔隙构成。
晶间微孔形成于由胶结物次生加大生成的孤立孔隙,主要与泥质及粘土有关;而裂缝孔隙度则多形成于岩石的微裂隙。
粒间孔隙、溶蚀孔隙与微裂缝构成了致密砂岩储集空间的主要组合类型。
总之,次生溶蚀孔隙是致密砂岩主要的储集空间。
裂缝既是致密砂岩中流体运移的主要通道,也是主要的油气储集空间。
因为油气藏的分布被裂缝控制,所以裂缝是研究致密砂岩油气藏开发方案的关键内容。
按规模可将低渗透砂岩储层中的裂缝分为宏观裂缝和微观裂缝两种类型。
与宏观裂隙相比,开度与孔吼处于同一数量级的微观裂隙的渗流作用虽较之不及,但也极大的改善了致密砂岩储层的孔隙结构,提高了其整体性能。
微观裂隙制约着宏观裂缝的形成与发展,因此研究其分布特征与发育规律对特低渗透致密砂岩储层的储渗具有重要意义。
2、岩石物理模型分析研究岩石是由固体岩石骨架和流动孔隙流体组成的多相介质,其有效弹性性质常用以下4个等效弹性参数来描述:基质模量、干岩石骨架模量、孔隙流体模量和环境因素(包括压力、温度、声波频率等).岩石物理理论模型旨在建立这些模量之间相互关系,并在一定的假设条件下对实际储层进行简化,以便定量分析不同储层物性参数(孔隙度、饱和度等)与有效弹性性质之间的关系.岩石物理理论模型可以分为有效介质模型理论和波传播理论两大类有效介质模量理论是根据各种几何平均物理模型,在已知组成岩石各相的相对含量、弹性模量以及各相在岩石介质中分布特征条件下,以适当方式定量求取岩石的等效弹性模量,从而进一步求出弹性波的速度和衰减。
对于多孔岩石介质,有效介质模量理论的关键是确定适合介质成分的混合模型,以下是常用的几种有效介质模量理论模型:1)Voigt-Reuss-Hill(V-R-H)模量模型在已知组成岩石介质各相的相对含量以及弹性模量的情况下,分别利用同应变状态、同应力状态估算岩石介质有效弹性模量的Voigt上限、Reuss下限,利用两者的算术平均计算岩石的有效弹性模量。
这种平均并没有任何理论的基础和物理含义。
该模型比较适合于计算矿物成分的有效体积模量及可能的最大上下限;不适于求取岩石的总体积模量、剪切模量和气饱和岩石的情况。
2)Hashin-Shtrikman模量模型在已知岩石矿物和孔隙流体的弹性模量及孔隙度的情况下,Hashin-Shtrikman模型能精确地计算出多孔流体饱和岩石模量的取值范围。
其上、下限的分离程度取决于组成矿物弹性性质的差异(均为固体矿物颗粒时,上下限分离很小;如有流体存在时,则上下限分离较大)。
3)Wood模量模型首先利用Reuss下限计算混合物平均体积模量,再利用其与密度的比值估算速度。
该模型比较适用于计算孔隙混合流体的有效体积模量,或者浅海沉积物的有效体积模量(浅海沉积物基本为悬浮状态)。
4)Kuster-Toksoz模型通过考虑孔隙的形状及分布规律,利用连续介质一阶差分理论来计算多孔介质的等效模量。
该模型是根据孔隙内流体的流动状态对岩石孔隙进行分类考虑,孔隙孤立的存在于介质之中,考虑了孔隙形状但没有考虑孔隙间的相互作用,因此较适合于实验室超声高频条件下流体饱和岩石模量的计算。
其中,纵横比较小的扁平孔隙对速度的影响比较大。
波传播理论则基于波在岩石中传播的理论规律,通过对孔隙形状等参数的某些假定,利用组成岩石的各相态模量来计算多孔岩石介质不同状态下的弹性模量,常用的理论模型包括以下几种:1)Gassmann模型在低频条件下,Gassmann推导出了饱和流体状态条件下岩石体积模量的理论方程。
Gassmann方程是岩石物理研究的最基本方程,用来描述从干岩石状态到饱和流体孔隙状态下的模量变化。
该方程的一个重要的适用条件是低频条件,也即只有在足够低频条件下,该方程是有效的,此时孔隙所受的压力在整个孔隙空间达到平衡(即对于孔隙流体,有足够的时间消除压力梯度,达到平衡)。
应用Gassmann理论时,应注意以下事项:○1干岩石并不等价于气饱和状态下的岩石(干岩石或者干骨架模量是指孔隙压力保持不变而围压变化所导致的体模量的应变,这种耗散状态相当于岩石充满空气时在常温和常压条件下的状态;气饱和状态的模量相当于储层条件下(高孔隙压力),气体具有不可忽略的体积模量);○2干岩石骨架的弹性模量是指微湿或者潮湿状态条件下的岩石模量;○3对于混合矿物,可以利用平均模量作为总的有效模量;○4对于泥质充填岩石,最合理的做法是把软泥岩当作充满孔隙的一种流体,而不是当作一种矿物骨架,即孔隙流体为泥岩;○5对于部分饱和岩石,在足够低频条件下,孔隙流体的有效模量可以利用等应力条件下流体和气体状态决定。
2)Biot模型Biot采用连续介质力学的方法导出了流体饱和多孔隙介质中的声波方程,建立了多孔介质中声速、衰减与频率和多孔介质参数之间的关系。
该模型反映了流体和岩石骨架中粘性和惯性相互作用机制,既包含了岩石骨架和孔隙流体对混和岩石介质弹性模量的单独作用,也包含了它们之间的耦合作用。
该模型适合于任意频率条件下多孔岩石介质弹性模量的计算,但是由于没有考虑高频条件下孔隙流体的喷射作用,因此该理论方程所预测高频条件下饱和流体岩石的速度并不十分准确。
3)BISQ模型当地震波在多孔介质中传播时,Biot流和喷射流机制同时存在。
Biot流描述的是宏观现象,喷射流机制反映的是局部特征,两种机制通过流体的质量守衡而统一,对地震波的衰减和频散均产生重要影响。
Dvorkin和Nur基于孔隙各向同性一维问题将这两种流体-固体相互作用的力学机制有机地结合起来,提出了统一的Biot-Squirt(BISQ)模型。
BISQ模型反映了两种不同流动形式和流体特性对波速、衰减和频散的影响规律,比Biot理论更能真实地体现波在孔隙各向同性岩石介质中的传播规律。
喷射流特征长度则需要根据速度、频率的测量结果猜测或者根据经验调整。
4)Xu-White模型基于Kuster-Toksoz模型和Gassmann理论,Xu-White提出了砂泥岩混和介质的速度模型。
该模型综合考虑岩石孔隙度和粘土含量来预测声波速度,把粘土成分、压力、胶结等因素对声波的影响归因于泥页岩和砂岩的孔隙几何形状和面孔率的差异。
在该模型中,总的孔隙空间由两部分组成:与砂岩颗粒相关的孔隙;与泥岩颗粒相关的孔隙(包括束缚水)。
不同孔隙形状的孔隙对弹性模量的影响是不同的。
该模型首先利用时间平均方程计算骨架混合矿物的弹性模量,利用Woods 方程计算混合流体的弹性模量;然后针对两相介质,利用Kuster-Toksoz模型估计干岩石骨架的弹性模量;最后利用变换后的Gassmann方程计算流体饱和岩石条件下的弹性模量。
该模型适合于低频率条件下,多孔流体饱和砂泥岩纵横波速度估算,其关键参数是泥岩孔隙和砂岩孔隙的纵横比。
目前,在砂泥岩层中岩石物理模型研究主要选用 Xu-White提出一种砂泥岩混合模型,该模型综合考虑了岩石孔隙度、孔隙几何形状和粘土含量来预测声波速度.然而,致密砂岩储层渗透率低、孔隙度小,与Xu-White的砂泥岩模型有差异(白俊雨等,2012;赵立新等,2012),要建立致密砂岩岩石物理模型就必须重新分析研究骨架参数和Brie等(1995)指数e值的变化规律,其与实际测量的数据的吻合度直接影响岩石参数计算的准确性(姜仁等,2015)3、岩石物理模型在致密砂岩中的应用实例王大兴(2016)根据鄂尔多斯盆地苏里格气田以往实测和新测的共17口井51块岩样超声波实验数据,得到304组不同孔隙度和不同含水饱和度下对应的纵横波速度、泊松比等弹性参数。
重新优选计算体积模量和泊松比与含气饱和度的关系,表明苏里格气田上古生界二叠系石盒子组盒8致密砂岩储层的模型与Brie模型(e=2)相似度最高.由此建立的苏里格气田储层岩石物理模型,更好的表征了致密岩石储层物理参数随含气饱和度变化规律,为该区储层预测提供了理论依据.致密储层岩石物理模型研究成果应用于苏里格气田多波地震资料气水预测中,实际例子表明该模型适用于该区的储层和含气性预测,并取得了较好的效果.叶绮(2013)将联系 DEM 双重孔隙模型、广义 Gassmann 理论、Biot 相恰理论建立的低渗致密砂岩各向同性岩石物理模型和经典 Xu-White 模型均用工区中井的横波速度的估算。
通实际资料处理结果表明,经典 Xu-White 模型的岩石组分、孔隙组成和泥质成分在岩石中的分布形式与致密砂岩储层不相符,该模型预测的横波速度精度较低;而充分考虑致密砂岩组分、孔隙组成和泥质成分在岩石中的分布形式的致密砂岩模型预测的横波速度精度较高。