基于孔裂隙理论实验数据的反演方法和应用研究摘要
地壳中的岩石既含有孔隙,也含有裂隙。与纵横比大约为1的孔隙不同,狭长扁平的裂隙在压力作用下容易发生形变,易于闭合。近年来,这种孔隙、裂隙并存岩石介质,得到了广泛的关注和研究。专家、学者致力于研究弹性波在含孔、裂隙岩石介质的传播机理,并将该理论应用于实际油气资源的勘探和开发之中。随着常规油气资源的不断开采,常规油气资源量逐渐下降。非常规油气资源得到了广泛的关注,像页岩油、页岩气、致密油、致密气等非常规油气资源有一个共同的特点就是储层孔隙度很低,十分致密。在这种情况下,岩石中的裂隙发育状况,即裂隙密度ε和裂隙纵横比γ,特别是前者岩石的裂隙密度ε,对非常规油气资源的影响有着至关重要的意义。基于经典的Biot-Gassmman弹性波理论,唐晓明教授就裂隙对弹性性质的影响进行了分析,引入了“挤喷流”(squirt flow)效应的贡献,最终得到“含孔隙、裂隙介质的双孔介质统一理论”。本文正是基于这一理论,利用实验数据模拟干燥和流体饱和状态下纵、横波速度随围压变化曲线,并将模拟的曲线与实验室实测数据进行比较,观察两者是否吻合。除此之外,本文基于“含孔隙、裂隙介质的双孔介质统一理论”,反演出了岩石的裂隙参数,即裂隙密度ε和裂隙纵横比γ,以及岩石基质的体积模量和剪切模量。通过对不同岩性、不同孔渗、物性条件,或者同一油田区块不同组构的岩心样品数据进行速度曲线模拟和裂隙参数反演,我们发现该理论均取得了良好的效果,证明了该理论的普适性。除此之外,基于已发表的实验数据,利用岩石脆性计算公式得出岩石脆性数值,并与反演得到的裂隙密度进行相关度分析。结果发现:岩石的脆性与其裂隙的发育程度(即裂隙密度)呈“正相关”的关系,岩石中的裂隙越发育,岩石裂隙密度越大,其对应的岩石脆性越高,利用这一规律和结论,有助于我们在岩石脆性评价以及岩石可压裂性评价中进行应用分析。
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