【摘要】：地震巖石物理測量是構(gòu)建儲(chǔ)層巖石物性特征與地震響應(yīng)的橋梁。但現(xiàn)有巖石物理測量主要集中于超聲頻段,與實(shí)際地震勘探所用的地震頻段存在明顯的頻段差異,而儲(chǔ)層巖石在不同頻率下其地震響應(yīng)也表現(xiàn)出不同特征。因此,為使巖石物理測量結(jié)果更好的用于指導(dǎo)地震勘探必須對儲(chǔ)層巖石進(jìn)行不同頻段的地震彈性特征測量,理清不同頻段速度、衰減等參數(shù)測量結(jié)果間的差異及其形成機(jī)理。地震巖石物理測量結(jié)果具有明顯的區(qū)域性,缺乏對地震頻率下小尺度碳酸鹽巖儲(chǔ)集層巖石所表現(xiàn)出的地震響應(yīng)特征的系統(tǒng)研究;利用系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果,依據(jù)該儲(chǔ)層巖石特征、孔隙流體特征,建立地震勘探、聲波測井和超聲實(shí)驗(yàn)頻段測量結(jié)果的關(guān)系模型,形成不同頻段數(shù)據(jù)外推及融合的方法。由于缺乏系統(tǒng)的多頻段巖石物理測量作為依據(jù),對小尺度碳酸鹽巖儲(chǔ)集層高溫、高壓條件下的地震響應(yīng)(速度、衰減)特征與孔隙流體特征及儲(chǔ)層巖石結(jié)構(gòu)特征之間的關(guān)系認(rèn)識不夠,使得利用現(xiàn)有的地震資料進(jìn)行流體預(yù)測的各種方法缺乏理論和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。因此,此次依據(jù)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果及理論分析,揭示含流體儲(chǔ)層巖石的地震特征,將為小尺度碳酸鹽巖儲(chǔ)集層油氣儲(chǔ)層的預(yù)測提供科學(xué)依據(jù)。為了研究部分飽和流體的頻散特征,我們先以砂巖為研究目標(biāo)。在地震頻帶(2-2000hz)和超聲頻段(1MHz),測量了四塊砂巖樣品的飽和水、飽和甘油條件下的彈性模量。我們觀察到,在高滲透率樣品的不同水飽和度條件下和低滲透率樣品不同甘油飽和度條件下,低頻(2-2000Hz)范圍內(nèi)的速度頻散是非常很小。然而,在高滲透率樣品的不同甘油飽和度條件下和低滲透率樣品不同水飽和度條件下,相同的頻率范圍(2-2000Hz),速度頻散卻非常明顯。觀測表明,流體的流動(dòng)性很大程度上控制著孔隙內(nèi)流體的運(yùn)動(dòng)和孔隙之間的壓力。巖石內(nèi)孔隙流體的流動(dòng)性定義為巖石滲透率與流體粘度的比值。高流動(dòng)性使得孔隙之間或非均勻區(qū)間的孔隙壓力達(dá)到平衡,導(dǎo)致巖石處于一個(gè)低頻控制狀態(tài),而滿足Gassmann方程條件。相反,即使在地震頻率范圍,低流動(dòng)性也會(huì)產(chǎn)生孔隙之間的壓力梯度,而引起頻散。隨著流動(dòng)性的降低,速度頻散曲線顯示出了一個(gè)向低頻區(qū)間系統(tǒng)性遷移的趨勢。同時(shí),我們針對這些具有縱波速度頻散背景下的砂巖樣品,探討了Gassmann理論的應(yīng)用。預(yù)測縱波速度的兩個(gè)邊界公式,分別是Gassmann-Wood和Gassmann-Hill理論。觀察表明,波致流機(jī)制影響著縱波速度在Gassmann-Wood和Gassmann-Hill理論邊界之間的轉(zhuǎn)變,同時(shí)我們也研究了不同頻率下的巖石-流體機(jī)制。我們以飽和流體的碳酸鹽巖作為研究目標(biāo),重點(diǎn)考察不同流體對于頻散的影響。為了深刻理解頻散現(xiàn)象,我們將碳酸鹽巖與砂巖做了相同流體下的頻散對比。我們發(fā)現(xiàn)砂巖在水或者甘油飽和條件下,速度均會(huì)出現(xiàn)頻散,水飽和時(shí)頻散幅度更大;碳酸鹽巖在水或者甘油飽和條件下,沒有明顯的頻散現(xiàn)象。同時(shí),計(jì)算了地震頻率和超聲頻率下的流體因子敏感系數(shù),發(fā)現(xiàn)泊松阻抗對這些巖石的流體的識別最為敏感。最后,我們將有裂縫的碳酸鹽巖作為研究對象,并考慮微觀尺度的裂縫對巖石等效彈性性質(zhì)的影響。由于傳統(tǒng)的噴射流理論的特征頻段主要集中在測井頻段,且決定其特征頻率的裂縫縱橫比一般是一個(gè)定值,利用巖石物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提取出巖石的孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù),并基于孔隙結(jié)構(gòu)特征可進(jìn)一步擴(kuò)展和完善現(xiàn)有的噴射流模型。擴(kuò)展的噴射流模型反映了巖石彈性性質(zhì)關(guān)于流體性質(zhì)、孔隙結(jié)構(gòu)、有效壓力以及頻率的定量關(guān)系。我們發(fā)現(xiàn)基于擴(kuò)展的噴射流模型的速度頻散曲線與實(shí)驗(yàn)測量的數(shù)據(jù)擬合的比較好,也反應(yīng)出噴射流作用在地震頻段仍可對彈性波速度有一定的影響。
【圖文】：

圖 1.1 巖石物理架起儲(chǔ)層特性與地震特性之間的橋梁.1.1 A bridge between rock physics and seismic characteri研究的一個(gè)關(guān)鍵問題是不同尺度以及多學(xué)科的結(jié)是微觀的，多在孔隙尺度上分析巖石礦物成分、件對巖石物性的影響；而測井分析資料是高分辨率要低些)，但是其注意力主要集中于孔隙度、滲不同物性和流體狀態(tài)對彈性參數(shù)的影響；地震以及地質(zhì)構(gòu)造尺度方面著手，，其分辨率很低，并且的影響。巖芯分析常使用信號頻率為 l00kHz-l00測井技術(shù)使用的是 2kHz-81kHz，其分辨率為 1m； 10-150Hz，其分辨率為 10m。所以多尺度多學(xué)科一。比如地質(zhì)學(xué)和巖石物理學(xué)的結(jié)合，巖石地質(zhì)突破，建立起沉積相和巖石物理特性之間的重要以幫助我們定量地震屬性的巖石物理解釋中的不石物理和統(tǒng)計(jì)學(xué)可以降低定量解釋的不確定性。

第2 章 跨頻段地震彈性參數(shù)測試系統(tǒng)置的超聲數(shù)據(jù)。3）改進(jìn)的樣品制備工藝，采用一種特殊的環(huán)氧樹脂層替代 Kapton膠包裹樣品，在改善應(yīng)變片粘貼的同時(shí)，能夠獲取可靠和可重復(fù)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。我們實(shí)驗(yàn)室跨頻段巖石物理測量系統(tǒng)（圖 2.1）具有如下的技術(shù)指標(biāo)：① 測量的頻率范圍為 2Hz-1MHz；② 可測量縱波和橫波速度及巖石樣品的彈性參數(shù)；③ 可適應(yīng)高溫高壓條件，即可模擬深層的高溫高壓儲(chǔ)層條件；④ 孔隙流體管允許獨(dú)立于圍壓的孔隙流體控制與流體交換。圖 2.2 展示了對部分飽和流體砂巖的直接實(shí)驗(yàn)室頻散測量數(shù)據(jù)。由于低頻巖石物理測量技術(shù)的匱乏，針對于頻散的研究與分析僅局限于地震巖石物理理論研究與預(yù)測的領(lǐng)域，國內(nèi)外眾多學(xué)者發(fā)展了不少理論模型解釋飽和流體巖石的頻散機(jī)制。而即便再精確的理論模型也有待于物理實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)，此類涵蓋地震低頻的跨頻段頻散測量數(shù)據(jù)在國內(nèi)外均不多見。此外，CT 掃描技術(shù)也對被測巖芯的內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)分析提供了可能。
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P618.13;P631.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2669944