地球物理前沿读书报告

浙江大学地球科学学院

地球物理前沿读书报告

弹性波理论与岩石物理学

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目录

摘要 .................................................................................................................................... 1 第1章 基本的对应关系[1] ............................................................................................. 2

1.2 骨架颗粒特征、分选及充填型式与速度 ......................................................... 2 1.3 岩石密度与速度 ......................................................................................................... 2

1.4 孔隙度与速度 ..................................................................................................... 2 1.5 孔隙流体和波阻抗 ..................................................................................................... 3 第2章 以 QHD326油田为例[2].................................................................................. 4

2.1 纵横波速度（泊松比）与砂岩孔隙含流体类型之间的关系 ......................... 4 2.2 拉梅常数λ和密度ρ乘积与砂岩孔隙含流体类型之间的关系 ..................... 4 2.2 小结 ............................................................................................................................. 4 第3章 以辽东湾凹陷为例[3] ....................................................................................... 5

3.1 岩性与纵横波速度的关系 ................................................................................. 5 3.2 纵横波速比和波阻抗与岩石物性的关系 ................................................................. 5 结论与认识 ........................................................................................................................ 6

弹性波理论和岩石物理之间的关系

摘要

岩石物理学是一个多学科交叉、融合的学科，包含了物理学、地球物理学、测井、地质学等学科；它是从理论和实验上研究岩石的物理特性，搞清流体类型、流体饱和度、岩比、孔隙率、裂隙等各种因素对岩石电磁波、弹性波的影响，以及它们在地球物理和岩石物理测井数据中的响应。通过综合研究地球物理、岩石物理测井等资料，找出这些响应与储集层之间的关系。从其定义中我们可以知道，既然岩石的物理特性能够影响弹性波，那么反过来，弹性波的不同特征就可以作为其对地下不同物理性质的岩石的响应。因此，在弹性波理论和岩石物理学之间存在某种联系，具体的讲就是弹性波对地下各个界面或对不同岩体的响应特征与地下分界面或者岩石物理性质之间的联系，这种联系可能是一对多、多对一或者多对多。实现的基本思路是利用各种地震弹性参数的空间变化预测和描 述地下储集岩石某种物理参数的变化，如岩石骨架、孔隙、流体甚至温度、压力等，进而实现岩性预测和油气检测的目标。根据上述分析，显对地下地质构造和岩性探测可以用弹性波（人工地震），这也就是在地球物理中弹性波理论的重要性所在。

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第1章 基本的对应关系[1]

1.2 骨架颗粒特征、分选及充填型式与速度

，当组成岩石的颗粒分选变差时，颗粒间排列充填得更加紧密，一方面会减小粒间孔隙空间，另一方面使得骨架变得更加坚硬，导致岩石速度增加。相反，如果组成岩石的颗粒分选好，那么其颗粒越大，其间的孔隙就越大。

1.3 岩石密度与速度

密度是表征岩石性质的又一个重要物理参数，岩石密度通常是根据岩石体积物理模型方法，由组成岩石的矿物密度、孔隙度和孔隙流体密度计算得到的。针对岩石密度与地震波速度关系的相关研究非常多，其中以Gardner等于1974年提出的基于各种岩石平均密度与速度指数关系式最为经典，应用最广，适用于除盐岩和硬石膏以外的大多数岩石 类型。 此外，利用不同岩心的实验室测试数据，Castagno等先后研究了岩石密度与速度及纵波速度、横波 速度之间的经验关系式。特别要注意，在不同的工区根据其自身的地质特点的不同，常常会得不同的经验公式，这些经验公式虽然有时存在地域上的局限性，但是对于一些成因相同或相似的区块，可以将这种先验公式作为一已知进行试模拟，而后通过测井等资料尽心校正。

1.4 孔隙度与速度

孔隙度也是影响岩石速度的一个重要参数，总体来讲孔隙的存在导致岩石速度的下降，这是因为孔隙度的变化首先会引起岩石密度的改变，岩石的有效弹性模量也会随之变化。尽管岩石速度与孔隙度之间也具有负相关性，但其关系较岩石密度与孔隙度之间的关系更为复杂。 孔隙充填的类型也会影响速度，而孔隙自身形状大小的不同也会影响速度，因此在已知孔隙度的情况下，仍然很难直接建立孔隙度与速度之间的关系，这其实也佐证了在某些情况下岩石内部结构性差异要比岩石整体呈现的性质对速度的影响大的多。

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1.5 孔隙流体和波阻抗

岩石的弹性性质还与孔隙流体性质密切相关，这是利用地震资料预测油气的理论基础和依据。理论研究和岩心测试分析结果表明：干燥砂岩岩样纵波速度较饱含水和饱含油时低，饱含水时的速度 大于饱含油时的速度，饱含气时速度最低。速度随着含油饱和度增大呈变小的趋势，但不同岩性的变化趋势不同。当饱含水岩石刚刚被少量气体置换时，尽管此时含气饱和度很低，但岩石纵波速度会急剧下降，纵横波速度比和纵波波阻抗等参数均 显著降低；随着含气饱和度的逐渐增大，岩石纵波速度、纵横波速度比和纵波波阻抗等变化幅度较小。正是因为这个原因，饱含气砂层、差气层、含水气层甚至含气水层均在地震剖面上显示出“亮点” 特征，给油气勘探带来风险。 既然存在风险，那就需要运用更加多样的除测井外的地球物理方法对地下进行探测，既然孔隙流体和波阻抗之间的关系存在多对一的关系，即不同的流体充填类型反映在地震剖面上可能是相同的特征，那我们自然要寻求破解这种多解性问题的方法，这也是目前比较前沿的课题之一。

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