頁巖中的TOC（Total Organic Carbon,總有機碳）含量,對頁巖的有效彈性模量以及與之相關的彈性波速度（P波和S波）有重要影響,建立彈性模量與TOC含量關系是頁巖氣甜點預測的重要手段之一.C&S和S&M兩種固體置換理論主要針對孔隙度較大的砂巖,能否適用于孔隙度低、孔隙形態(tài)復雜和非均質性強的頁巖目前尚未深入研究.鑒于目前已知的富有機質頁巖的TOC賦存形態(tài)與裂縫以及孔隙形態(tài)類似,有關TOC含量對巖石彈性模量的影響可視為孔隙物質充填問題來研究.本文利用數(shù)字巖心技術,構造同一數(shù)字巖心不同TOC含量的樣本群,基于C&S和S&M兩種固體替換理論模型,通過有限元（FEM）數(shù)值模擬交叉驗證,詳細研究了兩種固體替換方程對頁巖的適用性和TOC含量對頁巖彈性性質的影響.研究表明,由于實際巖心孔隙及TOC分布的非均質性,C&S替換方程彈性模量預測值與FEM模擬結果存在差異,而S&M替換方程預測值與FEM模擬結果基本一致,兩種方程的預測差異揭示頁巖非均質強度,利用S&M替換方程中的參數(shù)α₁,α₂,... 

【文章來源】：地球物理學報. 2020,63(07)北大核心EISCICSCD

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【部分圖文】：

實驗裝置示意圖

實驗測量彈性模量隨圍壓變化數(shù)據

圖2 實驗測量彈性模量隨圍壓變化數(shù)據圖3a—c為同一塊巖心的三個方向的數(shù)字巖心切片，代表了三個方向的孔隙、礦物分布情況以及非均質特征．其中，黑色斑點為孔隙．圖3d為孔隙放大后的形態(tài)．在頁巖中，TOC充填于孔隙中，并且頁巖各向異性以及非均質性主要由孔隙分布決定．根據之前研究（Zhang et al.,2016;Hu et al.,2018；王志偉等，2018），對于本文研究的龍馬溪組頁巖，其TOC均以長軸狀夾雜物的形態(tài)賦存于背景巖石中，并且其長軸較�。ū狙芯恐�，長軸長約為10μm），遠小于入射波波長（入射波長約為3mm）．根據Hudson(1986）、Galvin和Gurevich(2007,2009）、Guo等（2018）的研究，對于長軸狀的夾雜物對背景介質的影響，當其尺度遠小于入射波波長時，均可認為夾雜物是背景介質彈性性質的一階擾動（Fu et al.,2018），可作為孔隙結構處理．因此，在本文中，我們將TOC作為孔隙填充物對待是合理的．我們基于數(shù)字巖心的閾值分割技術（王志偉等，2018），同時提取孔隙分布以及TOC分布信息，計算三張切片的孔隙&TOC分布的自相關函數(shù)．

【參考文獻】：
期刊論文
[1]龍馬溪組頁巖數(shù)字巖芯超聲響應數(shù)值模擬及散射特征分析[J]. 王志偉,符力耘,張艷,魏偉.  地球物理學報. 2018 (03)
[2]超聲實驗中譜比法衰減的散射與本征吸收特性[J]. 周浩,符力耘.  地球物理學報. 2018 (03)
[3]利用三維數(shù)字巖心計算龍馬溪組頁巖等效彈性參數(shù)（英文）[J]. 張文輝,符力耘,張艷,金維浚.  Applied Geophysics. 2016(02)
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[5]泥巖、頁巖聲速各向異性及其影響因素分析[J]. 鄧繼新,史謌,劉瑞珣,俞軍.  地球物理學報. 2004(05)

博士論文
[1]灰度圖像閾值分割的自適應和快速算法研究[D]. 陽樹洪.重慶大學 2014



本文編號：3556916