發(fā)布時(shí)間：2021-03-07 06:53

　　動(dòng)態(tài)滲透率和動(dòng)電耦合系數(shù)是描述巖石中滲流波動(dòng)和彈性-電磁耦合波效應(yīng)的重要參數(shù).本文基于毛細(xì)管束模型,提出了流體飽和孔隙介質(zhì)的動(dòng)態(tài)滲透率和動(dòng)電耦合系數(shù)的解析表達(dá)式和簡化表達(dá)式,并通過與前人近似式結(jié)果的對(duì)比,分析了不同表達(dá)式的合理性和適用性.在此基礎(chǔ)上,理論分析了孔隙幾何形狀和孔徑分布對(duì)滲透率和動(dòng)電耦合系數(shù)的頻率響應(yīng)以及井孔震電耦合波場(chǎng)的影響.研究結(jié)果表明:當(dāng)認(rèn)為孔道均勻且達(dá)西滲透率、孔隙度和彎曲度恒定時(shí),孔隙幾何形狀的影響很小,可以忽略,而前人的近似式高估了孔隙幾何形狀的影響;孔徑分布的影響顯著,隨著孔徑分布的增大,滲透率的臨界頻率顯著減小,動(dòng)電耦合系數(shù)的臨界頻率顯著增加,震電測(cè)井的斯通利波及其伴隨電場(chǎng)幅度顯著增大. 

【文章來源】：地球物理學(xué)報(bào). 2020,63(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

基于本文解析式和前人近似式計(jì)算的狹縫形孔隙巖石震電測(cè)井全波波形的對(duì)比

圖3中，我們引入無量綱量（R/d)2/m=α!k0/?d2來考察靜態(tài)動(dòng)電耦合系數(shù)隨（R/d)2/m的變化并比較不同m取值時(shí)結(jié)果間的差異．在計(jì)算中，我們令孔隙度、彎曲度和Debye長度d保持不變，僅改變滲透率（從而改變等效孔徑R）．圖中的黑色和紅色實(shí)線分別表示m=3和8（狹縫形和圓柱形）時(shí)的結(jié)果，點(diǎn)劃線為兩條曲線的差異（相對(duì)誤差）．左側(cè)縱坐標(biāo)用薄雙電層假設(shè)時(shí)的L0進(jìn)行歸一化，右側(cè)縱坐標(biāo)表示兩種孔隙幾何形狀結(jié)果的相對(duì)誤差．圖中僅給出0<(R/d)2/m<30的結(jié)果，此范圍內(nèi)的動(dòng)電耦合系數(shù)明顯小于L0，屬于非薄雙電層情況．可以看到，隨著滲透率和孔徑的增大，動(dòng)電耦合系數(shù)逐漸增大，最終趨近于1.0（趨于薄雙電層假設(shè)下的L0）．反之，動(dòng)電耦合系數(shù)隨著孔隙半徑的減小逐漸減小，并在約（R/d)2/m<10后迅速減小．當(dāng)（R/d)2/m<2.0，已滿足R?d的厚雙電層假設(shè)（Jackson and Leinov,2012）．當(dāng)（R/d)2/m給定時(shí)，不同m取值的兩條曲線的差異表征了相同滲透率情況下（孔隙度和彎曲度也相同），孔隙幾何形狀對(duì)靜態(tài)動(dòng)電耦合系數(shù)的影響．我們可以看到當(dāng)（R/d)2/m≈2.0時(shí)，差異達(dá)到最大值5.2%．鑒于不同形狀的靜態(tài)滲透率相對(duì)誤差較小，以及上一節(jié)對(duì)薄雙電層情況的分析，可以認(rèn)為無論是否滿足薄雙電層假設(shè)，孔隙幾何形狀對(duì)動(dòng)電耦合系數(shù)的影響均可忽略．1.4 震電測(cè)井響應(yīng)

其中為圓柱形孔隙動(dòng)電耦合系數(shù)表達(dá)式（5）的低頻極限值（靜態(tài)動(dòng)電耦合系數(shù)）．為了驗(yàn)證上述簡化式的合理性，圖6給出了基于本文解析式與簡化式的計(jì)算結(jié)果．圖6a為動(dòng)態(tài)滲透率解析式（7）與簡化式（9）計(jì)算結(jié)果的對(duì)比，圖6b為動(dòng)電耦合系數(shù)解析式（5）與簡化式（10）計(jì)算結(jié)果的對(duì)比．可以看到，基于兩種表達(dá)式計(jì)算的結(jié)果差異非常小．因此，采用更為簡潔的式（9）和式（10）足以準(zhǔn)確描述滲透率和動(dòng)電耦合系數(shù)．值得說明的是，滲透率和動(dòng)電耦合系數(shù)的虛部最大值對(duì)應(yīng)的頻率（本文稱其為滲透率和動(dòng)電耦合系數(shù)的臨界頻率）并不相等，且不等于孔隙介質(zhì)的臨界頻率ωc．由方程（9）和方程（10）可以算出，滲透率的臨界頻率為ωk=0.75ωc，動(dòng)電耦合系數(shù)的臨界頻率為．測(cè)量滲透率和動(dòng)電耦合系數(shù)的臨界頻率對(duì)估算巖石等孔隙介質(zhì)的等效孔徑具有重要意義．

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]井孔周圍軸對(duì)稱聲電耦合波:理論（I）[J]. 胡恒山,王克協(xié).  測(cè)井技術(shù). 1999(06)

博士論文
[1]孔隙介質(zhì)彈性波—電磁場(chǎng)耦合效應(yīng)測(cè)井的波場(chǎng)模擬研究[D]. 關(guān)威.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3068597