第二章 巖石物理基礎(chǔ)

1、 第二章第二章 開發(fā)地震的地質(zhì)開發(fā)地震的地質(zhì) 與地球物理基與地球物理基 礎(chǔ)礎(chǔ) 第一節(jié)第一節(jié) 陸源碎屑巖沉積體系陸源碎屑巖沉積體系 第二節(jié)第二節(jié) 巖石物性基礎(chǔ)巖石物性基礎(chǔ) 第一節(jié)第一節(jié) 陸源碎屑巖沉積體系陸源碎屑巖沉積體系 一、陸源碎屑巖沉積體系的一般模式一、陸源碎屑巖沉積體系的一般模式 二、碎屑巖儲層特征二、碎屑巖儲層特征 三、油田開發(fā)中的儲層地質(zhì)問題三、油田開發(fā)中的儲層地質(zhì)問題 一、陸源碎屑巖沉積體系的一般模式一、陸源碎屑巖沉積體系的一般模式 我國已投入開發(fā)油田各類儲層所占百分比圖我國已投入開發(fā)油田各類儲層所占百分比圖 我國已投入開發(fā)的油田絕大多數(shù)賦存于陸相沉積我國已投入開發(fā)的油田絕大多數(shù)賦

2、存于陸相沉積 盆地盆地,其主要的充填沉積物為陸源碎屑巖其主要的充填沉積物為陸源碎屑巖,控制了絕對優(yōu)控制了絕對優(yōu) 勢的石油儲量勢的石油儲量,如下圖。如下圖。 42.8 30.00 5.4 6.3 6.3 1.2 8 河流相42.8% 三角洲相30% 扇三角洲相5.4% 湖底扇(濁積)6.3% 沖積扇6.3% 灘壩1.2% 基巖8% 我國陸源碎屑巖油藏有一個基本特征，我國陸源碎屑巖油藏有一個基本特征， 即中薄層砂泥巖間互形成的多油層層狀儲層，即中薄層砂泥巖間互形成的多油層層狀儲層， 導(dǎo)致油藏類型幾乎都屬邊水層狀油藏，天然導(dǎo)致油藏類型幾乎都屬邊水層狀油藏，天然 水驅(qū)能量很小。因此，我國絕大多數(shù)油田都

3、水驅(qū)能量很小。因此，我國絕大多數(shù)油田都 采用人工注水保持油層能量的開發(fā)方式。連采用人工注水保持油層能量的開發(fā)方式。連 續(xù)性或分隔性以及非均質(zhì)性就成為儲層地質(zhì)續(xù)性或分隔性以及非均質(zhì)性就成為儲層地質(zhì) 的核心問題。的核心問題。 湖盆規(guī)模小、多物源多沉積體系、水體湖盆規(guī)模小、多物源多沉積體系、水體 能量小、高頻率的湖進(jìn)湖退等四個主要環(huán)境能量小、高頻率的湖進(jìn)湖退等四個主要環(huán)境 因素導(dǎo)致碎屑巖儲層各個級次的非均質(zhì)性。因素導(dǎo)致碎屑巖儲層各個級次的非均質(zhì)性。 陸相湖盆主要沉積體系類型陸相湖盆主要沉積體系類型：河流：河流三角洲沉積體系、三角洲沉積體系、 沖擊扇沖擊扇扇三角洲沉積體系、三角洲過渡沉積體系和三扇三角

4、洲沉積體系、三角洲過渡沉積體系和三 角洲間湖灣。角洲間湖灣。 沖擊沖擊 扇扇 彎曲河流彎曲河流 辮狀河流辮狀河流 三角洲平原三角洲平原 三角洲前緣三角洲前緣 水下沖擊扇水下沖擊扇 扇三角洲扇三角洲 二、碎屑巖儲層特征二、碎屑巖儲層特征 對于注水開發(fā)油藏而言，關(guān)鍵的儲層特征是儲層對于注水開發(fā)油藏而言，關(guān)鍵的儲層特征是儲層 連續(xù)性和儲層物性及其非均質(zhì)性。連續(xù)性和儲層物性及其非均質(zhì)性。 碎屑巖儲層連續(xù)性決定于沉積砂體的幾何形態(tài)及碎屑巖儲層連續(xù)性決定于沉積砂體的幾何形態(tài)及 其沉積規(guī)模。碎屑巖儲層物性主要取決于沉積物的礦其沉積規(guī)模。碎屑巖儲層物性主要取決于沉積物的礦 物組成和結(jié)構(gòu)及以后遭受的成巖作用的改

5、造。物組成和結(jié)構(gòu)及以后遭受的成巖作用的改造。 從沉積環(huán)境來看，湖盆碎屑巖充填型式主要有從沉積環(huán)境來看，湖盆碎屑巖充填型式主要有沖沖 擊扇擊扇（潮濕和干旱環(huán)境沖擊扇）、（潮濕和干旱環(huán)境沖擊扇）、河流河流( (長、短流程辮長、短流程辮 狀河，高、低彎度曲流河，網(wǎng)狀河，順直河狀河，高、低彎度曲流河，網(wǎng)狀河，順直河) )、三角洲三角洲 （鳥足狀、扇狀和過渡型三角洲）、（鳥足狀、扇狀和過渡型三角洲）、湖底扇湖底扇（水道式（水道式 和透鏡狀湖底扇）、和透鏡狀湖底扇）、沿岸沿岸（灘、壩）。（灘、壩）。 沖擊扇體是由多條呈放射狀的河道沉積和扇面的沖擊扇體是由多條呈放射狀的河道沉積和扇面的 漫洪沉積組成，是一個

6、連通的儲集體。形態(tài)為縱漫洪沉積組成，是一個連通的儲集體。形態(tài)為縱 向剖面向下凹，橫向剖面向上凸的錐體。沖擊扇向剖面向下凹，橫向剖面向上凸的錐體。沖擊扇 巖性相變劇烈，從近源粗礫巖很快相變到扇緣的巖性相變劇烈，從近源粗礫巖很快相變到扇緣的 粉細(xì)砂巖。粉細(xì)砂巖。 1沖擊扇 沖擊扇 扇根扇根 扇中扇中 扇緣扇緣 泥石流沉積發(fā)育的沖擊扇泥石流沉積發(fā)育的沖擊扇 沖擊扇沖擊扇 粗相帶粗相帶 偏砂帶偏砂帶 過渡帶過渡帶 偏泥帶偏泥帶 水下沖擊扇的巖相剖面和地震剖面水下沖擊扇的巖相剖面和地震剖面 沖擊扇在地震剖面上表現(xiàn)為雜亂反射帶沖擊扇在地震剖面上表現(xiàn)為雜亂反射帶 （上圖）和短反射段（下圖）（上圖）和短反射段

7、（下圖） 沖擊扇體沖擊扇體 沖擊扇沖擊扇 短反射段指示的沖擊扇短反射段指示的沖擊扇 沖擊扇沖擊扇 四類河道形態(tài)：四類河道形態(tài)：(a)順直河；順直河；(b)曲流曲流 河；（河；（c）辮狀河；）辮狀河；(d)交織河。交織河。 2河流 河流 2河流 河流 曲流河曲流河 辮辮 狀狀 河河 河流相河流相 海相海相 不同沉積相的反射特征不同沉積相的反射特征 三角洲的三角洲的“三層結(jié)構(gòu)三層結(jié)構(gòu)” 最上部是以礫為主的頂積層最上部是以礫為主的頂積層三角洲河道沉積三角洲河道沉積 較薄，基本水平，粒度最粗較薄，基本水平，粒度最粗 底積層之上是砂和細(xì)礫為主的前積層底積層之上是砂和細(xì)礫為主的前積層三角洲沉三角洲沉 積的

8、主體積的主體較陡的傾角較陡的傾角三角洲前斜坡三角洲前斜坡 最下部是底積層最下部是底積層泥、粉砂層泥、粉砂層較深水沉積較深水沉積 垂向上組成一個向上變粗、變厚的反旋回沉積序列垂向上組成一個向上變粗、變厚的反旋回沉積序列 3三角洲 三角洲 3三角洲 三角洲 扇扇 三三 角角 洲洲 3三角洲 三角洲 三角洲是湖陸過渡帶的沉積物，分類如三角洲是湖陸過渡帶的沉積物，分類如 上圖所示。上圖所示。 3三角洲 三角洲 三角洲沉積模式：三角洲沉積模式：a a傾向剖面；傾向剖面；b b走走 向剖面向剖面 三角洲平原三角洲平原 三角洲前緣三角洲前緣 沉積巖層序沉積巖層序 湖底湖底 3三角洲 三角洲 斜交前積模式斜交

9、前積模式 復(fù)合斜交模式復(fù)合斜交模式 S形斜交模式形斜交模式 復(fù)合復(fù)合S形斜交模式形斜交模式 疊瓦狀模式疊瓦狀模式 三角洲的典型三角洲的典型 反射模式反射模式 3三角洲 三角洲 小型湖相三角洲的地震剖面小型湖相三角洲的地震剖面 3三角洲 三角洲 湖底扇湖底扇 AF-沖積扇沖積扇 BR-辮狀河辮狀河 SD-短河流三角洲短河流三角洲 SF-水下沖積扇水下沖積扇 NT-近岸濁積扇近岸濁積扇 FT-遠(yuǎn)岸濁積扇遠(yuǎn)岸濁積扇 LT-濁積透鏡體濁積透鏡體 SL-淺湖區(qū)淺湖區(qū) DL-深湖區(qū)深湖區(qū) 三、油田開發(fā)中的儲層三、油田開發(fā)中的儲層 地質(zhì)問題地質(zhì)問題 在油田開發(fā)中，碎屑巖儲層地質(zhì)的核心問在油田開發(fā)中，碎屑巖儲

10、層地質(zhì)的核心問 題是儲層的非均質(zhì)性以及連續(xù)性或分隔性，要題是儲層的非均質(zhì)性以及連續(xù)性或分隔性，要 對此類儲層做出合理評價，必須全面正確地描對此類儲層做出合理評價，必須全面正確地描 述其非均質(zhì)性和分隔性。述其非均質(zhì)性和分隔性。 1、儲層非均質(zhì)性、儲層非均質(zhì)性 碎屑巖儲層的非均質(zhì)性從微觀的孔隙結(jié)構(gòu)碎屑巖儲層的非均質(zhì)性從微觀的孔隙結(jié)構(gòu) 到宏觀的一整套含油層系，可以說無處不在，到宏觀的一整套含油層系，可以說無處不在， 主要表現(xiàn)在孔隙、層內(nèi)、平面和層間四個級次主要表現(xiàn)在孔隙、層內(nèi)、平面和層間四個級次 上，其主要研究內(nèi)容我們按從小到大的級次逐上，其主要研究內(nèi)容我們按從小到大的級次逐 一列舉。一列舉。 （1

11、 1）孔隙非均質(zhì)性）孔隙非均質(zhì)性 孔隙非均質(zhì)性指儲層巖石微觀孔道內(nèi)影響流孔隙非均質(zhì)性指儲層巖石微觀孔道內(nèi)影響流 體流動的地質(zhì)因素。它們直接影響注入流體驅(qū)替體流動的地質(zhì)因素。它們直接影響注入流體驅(qū)替 油氣的效率，并且緊密地關(guān)系到油氣層污染問題。油氣的效率，并且緊密地關(guān)系到油氣層污染問題。 孔隙非均質(zhì)性的主要內(nèi)容有：孔隙非均質(zhì)性的主要內(nèi)容有： 孔隙和喉道的大小、分布及其幾何形態(tài)，孔隙和喉道的大小、分布及其幾何形態(tài)， 孔喉比，相互連通關(guān)系等；孔喉比，相互連通關(guān)系等； 粘土基質(zhì)的含量、礦物類型、產(chǎn)狀及其粘土基質(zhì)的含量、礦物類型、產(chǎn)狀及其 對流體的敏感性；對流體的敏感性； 砂粒組構(gòu)及其層理構(gòu)造的產(chǎn)狀。砂

12、粒組構(gòu)及其層理構(gòu)造的產(chǎn)狀。 （2 2）層內(nèi)非均質(zhì)性）層內(nèi)非均質(zhì)性 層內(nèi)非均質(zhì)性指一個單砂層內(nèi)部垂向上儲層層內(nèi)非均質(zhì)性指一個單砂層內(nèi)部垂向上儲層 性質(zhì)的變化。它是直接控制和影響一個單砂體儲性質(zhì)的變化。它是直接控制和影響一個單砂體儲 層層內(nèi)垂向上注入劑波及體積（厚度波及系數(shù)）層層內(nèi)垂向上注入劑波及體積（厚度波及系數(shù)） 的關(guān)鍵地質(zhì)因素。的關(guān)鍵地質(zhì)因素。 層內(nèi)非均質(zhì)性的主要內(nèi)容有：層內(nèi)非均質(zhì)性的主要內(nèi)容有： 粒度序列；粒度序列； 最高滲透率段所處位置；最高滲透率段所處位置； 沉積構(gòu)造的垂向演變；沉積構(gòu)造的垂向演變； 層內(nèi)不連續(xù)薄夾（隔）層；層內(nèi)不連續(xù)薄夾（隔）層； 壓實(shí)、滑動引起的微裂縫；壓實(shí)、滑動引

13、起的微裂縫； 層內(nèi)滲透率非均質(zhì)程度。層內(nèi)滲透率非均質(zhì)程度。 （3 3）平面非均質(zhì)性）平面非均質(zhì)性 平面非均質(zhì)性指一個砂體內(nèi)部平面上儲層物平面非均質(zhì)性指一個砂體內(nèi)部平面上儲層物 性的分布及其變化。它們直接關(guān)系到注入劑的平性的分布及其變化。它們直接關(guān)系到注入劑的平 面波及效率。面波及效率。 平面非均質(zhì)性的主要內(nèi)容有：平面非均質(zhì)性的主要內(nèi)容有： 巖性變化引起的宏觀滲透率方向性；巖性變化引起的宏觀滲透率方向性； 沉積構(gòu)造和結(jié)構(gòu)因素引起的微觀滲透率方向沉積構(gòu)造和結(jié)構(gòu)因素引起的微觀滲透率方向 性，即各向異性；性，即各向異性； 裂縫引起的滲透率方向性；裂縫引起的滲透率方向性； 平面滲透率非均質(zhì)程度。平面滲透

14、率非均質(zhì)程度。 （4 4）層間非均質(zhì)性）層間非均質(zhì)性 層間非均質(zhì)性是對一套砂、泥巖間互的油氣層系的層間非均質(zhì)性是對一套砂、泥巖間互的油氣層系的 總體描述，包括各種環(huán)境的砂體在剖面上交互出現(xiàn)的規(guī)總體描述，包括各種環(huán)境的砂體在剖面上交互出現(xiàn)的規(guī) 律性，以及作為隔層的泥質(zhì)巖類的發(fā)育和分布規(guī)律等，律性，以及作為隔層的泥質(zhì)巖類的發(fā)育和分布規(guī)律等， 屬于層系規(guī)模的儲層研究。它是決定開發(fā)層系、分層開屬于層系規(guī)模的儲層研究。它是決定開發(fā)層系、分層開 采工藝技術(shù)等重大開發(fā)戰(zhàn)略的依據(jù)。采工藝技術(shù)等重大開發(fā)戰(zhàn)略的依據(jù)。 層間非均質(zhì)性的主要內(nèi)容有：層間非均質(zhì)性的主要內(nèi)容有： 沉積旋回性；沉積旋回性； 分層系數(shù)一所研究

15、層段內(nèi)砂層的層數(shù)；分層系數(shù)一所研究層段內(nèi)砂層的層數(shù)； 砂巖密度一所研究層段內(nèi)砂巖總厚度占地層厚度的砂巖密度一所研究層段內(nèi)砂巖總厚度占地層厚度的 百分?jǐn)?shù)；百分?jǐn)?shù)； 各砂層間滲透率非均質(zhì)程度；各砂層間滲透率非均質(zhì)程度； 主力與非主力油氣層在剖面上的配置關(guān)系；主力與非主力油氣層在剖面上的配置關(guān)系； 層間隔層；層間隔層； 構(gòu)造裂縫。構(gòu)造裂縫。 2 2、儲層砂休幾何形態(tài)及連續(xù)性、儲層砂休幾何形態(tài)及連續(xù)性(Continuity)(Continuity) 或分隔性或分隔性(Compartment)(Compartment) 儲層砂體幾何形態(tài)及連續(xù)性或分隔性的準(zhǔn)儲層砂體幾何形態(tài)及連續(xù)性或分隔性的準(zhǔn) 確描述對儲

16、量計算的精度、開發(fā)井網(wǎng)井距的設(shè)確描述對儲量計算的精度、開發(fā)井網(wǎng)井距的設(shè) 計、開發(fā)效果的分析等起著十分重要的作用。計、開發(fā)效果的分析等起著十分重要的作用。 在油氣田開發(fā)的早期階段可通過沉積相研究來在油氣田開發(fā)的早期階段可通過沉積相研究來 定性一半定量地預(yù)測和估計砂體的幾何形態(tài)和定性一半定量地預(yù)測和估計砂體的幾何形態(tài)和 各向連續(xù)性，并且采用開發(fā)地震的方法對之進(jìn)各向連續(xù)性，并且采用開發(fā)地震的方法對之進(jìn) 行定量的預(yù)測。行定量的預(yù)測。 （1 1）砂體幾何形態(tài)）砂體幾何形態(tài) 各種環(huán)境下沉積的砂體一般都有其相應(yīng)的各種環(huán)境下沉積的砂體一般都有其相應(yīng)的 幾何形態(tài)，開發(fā)地質(zhì)常用長寬比的分類命名法幾何形態(tài)，開發(fā)地質(zhì)

17、常用長寬比的分類命名法 來描述：來描述： 毯狀毯狀( (席狀席狀) )砂體：長寬比近于砂體：長寬比近于1 1：1 1， 面積大，寬厚比面積大，寬厚比10001000； 土豆?fàn)钌绑w：長寬比土豆?fàn)钌绑w：長寬比3 3: :1 1，面積??；，面積?。?條帶狀砂體：長寬比介于條帶狀砂體：長寬比介于3 3: :1 12020: :1 1之之 間，寬條形；間，寬條形； 鞋帶狀砂體鞋帶狀砂體: :長寬比長寬比2020: :1 1，窄條形。，窄條形。 實(shí)際工作中可同時輔以成因意義的幾何形態(tài)實(shí)際工作中可同時輔以成因意義的幾何形態(tài) 命名，如扇體、水道型等。命名，如扇體、水道型等。 （2 2）各向連續(xù)性）各向連續(xù)性

18、各向連續(xù)性就是要定向描述砂體規(guī)模各向連續(xù)性就是要定向描述砂體規(guī)模( (長度、長度、 寬度、厚度寬度、厚度) )及其與開發(fā)工程直接關(guān)聯(lián)的主要內(nèi)及其與開發(fā)工程直接關(guān)聯(lián)的主要內(nèi) 容，重點(diǎn)是砂體側(cè)向連續(xù)性，用砂體寬度、寬厚容，重點(diǎn)是砂體側(cè)向連續(xù)性，用砂體寬度、寬厚 比、寬度與既定井距之比等指標(biāo)來描述。比、寬度與既定井距之比等指標(biāo)來描述。 （3 3）砂體連通性）砂體連通性 各種成因單元的砂體在垂向上和平面上相互各種成因單元的砂體在垂向上和平面上相互 接觸連通所形成的復(fù)合砂體稱接觸連通所形成的復(fù)合砂體稱“連通體連通體”。連通。連通 體進(jìn)一步擴(kuò)大了儲層的連續(xù)性，對連通體應(yīng)描述體進(jìn)一步擴(kuò)大了儲層的連續(xù)性，對連

19、通體應(yīng)描述 的內(nèi)容有：的內(nèi)容有： 砂體配位數(shù)；砂體配位數(shù)； 連通體大?。贿B通體大??； 不同砂體接觸處的滲透能力。不同砂體接觸處的滲透能力。 3 3、儲層描述、儲層描述(Reservoir Description)(Reservoir Description)及儲及儲 層建模層建模(Reservoir Modeling)(Reservoir Modeling) 儲層描述是對儲層開發(fā)地質(zhì)特征所進(jìn)行的儲層描述是對儲層開發(fā)地質(zhì)特征所進(jìn)行的 全面綜合的描述，其最終目標(biāo)是建立定量的三全面綜合的描述，其最終目標(biāo)是建立定量的三 維地質(zhì)模型，作為油藏模擬和油藏工程、采油維地質(zhì)模型，作為油藏模擬和油藏工程、采油

20、工藝等研究工作的基礎(chǔ)。工藝等研究工作的基礎(chǔ)。 (1) (1) 三步建模程序及三套基本技術(shù)三步建模程序及三套基本技術(shù) 目前建立三維定量地質(zhì)模型已程序化，通目前建立三維定量地質(zhì)模型已程序化，通 行的軟件一般是把整個油藏網(wǎng)塊化，分三個步行的軟件一般是把整個油藏網(wǎng)塊化，分三個步 驟來建模，即為三步建模程序：驟來建模，即為三步建模程序： 第一步：建立井模型第一步：建立井模型 第二步：建立層模型第二步：建立層模型 第三步：建立參數(shù)模型第三步：建立參數(shù)模型 對應(yīng)三個建模步驟，都有相對應(yīng)的關(guān)鍵性技術(shù)來對應(yīng)三個建模步驟，都有相對應(yīng)的關(guān)鍵性技術(shù)來 完成，即三套基本技術(shù)：完成，即三套基本技術(shù)： 正確描述井孔柱狀剖面

21、開發(fā)地質(zhì)屬性技術(shù)，正確描述井孔柱狀剖面開發(fā)地質(zhì)屬性技術(shù)， 用于建立一維井模型；用于建立一維井模型； 劃分流動單元及井間等時對比技術(shù)，用于建劃分流動單元及井間等時對比技術(shù)，用于建 立二維層模型；立二維層模型； 井間屬性定量技術(shù)，用于建立三維整體參數(shù)井間屬性定量技術(shù)，用于建立三維整體參數(shù) 模型。模型。 (2) (2) 建立井孔一維剖面建立井孔一維剖面( (井模型井模型) ) 建立井模型時關(guān)鍵點(diǎn)是建立把各種儲層信息準(zhǔn)確建立井模型時關(guān)鍵點(diǎn)是建立把各種儲層信息準(zhǔn)確 地轉(zhuǎn)換成開發(fā)地質(zhì)特征參數(shù)的解釋模型，正確地描述地轉(zhuǎn)換成開發(fā)地質(zhì)特征參數(shù)的解釋模型，正確地描述 井孔柱狀剖面開發(fā)地質(zhì)屬性?，F(xiàn)階段測井是普遍獲得

22、井孔柱狀剖面開發(fā)地質(zhì)屬性。現(xiàn)階段測井是普遍獲得 儲層信息的主要手段，參數(shù)解釋中滲透率解釋是主要儲層信息的主要手段，參數(shù)解釋中滲透率解釋是主要 難點(diǎn)、解釋誤差較大。難點(diǎn)、解釋誤差較大。 (3) (3) 井間等時對比井間等時對比 建立層模型的關(guān)鍵點(diǎn)是正確地進(jìn)行小單元的井間建立層模型的關(guān)鍵點(diǎn)是正確地進(jìn)行小單元的井間 等時對比。等時對比。 沉積層總是由大到小可以逐級劃分的；大沉積旋沉積層總是由大到小可以逐級劃分的；大沉積旋 回回小沉積旋回小沉積旋回單層單層層內(nèi)韻律段。層內(nèi)韻律段。 層序地層學(xué)將沉積層從大到小劃分為七級層序：層序地層學(xué)將沉積層從大到小劃分為七級層序： 層序一準(zhǔn)層序組層序一準(zhǔn)層序組準(zhǔn)層序準(zhǔn)

23、層序?qū)咏M一層層組一層紋層組一紋層紋層組一紋層 。對比單元愈小，通過井間等時對比連接每口井中的。對比單元愈小，通過井間等時對比連接每口井中的 每個地質(zhì)單元建成的儲集體空間格架則愈細(xì)。每個地質(zhì)單元建成的儲集體空間格架則愈細(xì)。 高分辨率層序地層學(xué)采用了地震、露頭、測井和高分辨率層序地層學(xué)采用了地震、露頭、測井和 巖心綜合分析的方法，是開發(fā)領(lǐng)域中發(fā)展細(xì)分單元等巖心綜合分析的方法，是開發(fā)領(lǐng)域中發(fā)展細(xì)分單元等 時對比的新途徑。時對比的新途徑。 (4) (4) 三維建模三維建模 三維建模的關(guān)鍵是用已知井點(diǎn)三維建模的關(guān)鍵是用已知井點(diǎn)( (控制點(diǎn)控制點(diǎn)) )的的 參數(shù)值高精度地內(nèi)插或外推井間未鉆井區(qū)域儲參數(shù)值高

24、精度地內(nèi)插或外推井間未鉆井區(qū)域儲 層的各種屬性參數(shù)值，而地質(zhì)模型的精度與細(xì)層的各種屬性參數(shù)值，而地質(zhì)模型的精度與細(xì) 度又是相互制約的。度又是相互制約的。 三維地質(zhì)建模的技術(shù)方法很多，歸納起來三維地質(zhì)建模的技術(shù)方法很多，歸納起來 主要有兩類：一類是確定性建模技術(shù)，另一類主要有兩類：一類是確定性建模技術(shù)，另一類 是隨機(jī)建模技術(shù)。是隨機(jī)建模技術(shù)。 確定性建模確定性建模(Deterministic Modeling) (Deterministic Modeling) 方法認(rèn)為資料控制點(diǎn)間的插值是唯一解，具有方法認(rèn)為資料控制點(diǎn)間的插值是唯一解，具有 確定性。有以下幾種確定性建模技術(shù)或方法：確定性。有以下

25、幾種確定性建模技術(shù)或方法： 傳統(tǒng)的地質(zhì)方法，包括手工編繪等值傳統(tǒng)的地質(zhì)方法，包括手工編繪等值 圖、克里金技術(shù)和其它一些數(shù)學(xué)地質(zhì)方法等；圖、克里金技術(shù)和其它一些數(shù)學(xué)地質(zhì)方法等； 開發(fā)地震技術(shù)，包括各種儲層橫向預(yù)開發(fā)地震技術(shù)，包括各種儲層橫向預(yù) 測技術(shù)及井間地震技術(shù)等；測技術(shù)及井間地震技術(shù)等； 水平井技術(shù)。水平井沿層直接取得的水平井技術(shù)。水平井沿層直接取得的 或測井解釋的成果，都是確定性建模的重要依或測井解釋的成果，都是確定性建模的重要依 據(jù)。據(jù)。 隨機(jī)建模隨機(jī)建模(Stochastic Modeling) (Stochastic Modeling) 是一種是一種 考慮到資料信息的有限性及一些地質(zhì)

26、現(xiàn)象的隨考慮到資料信息的有限性及一些地質(zhì)現(xiàn)象的隨 機(jī)性而興起的建模技術(shù)，其核心是以觀察的信機(jī)性而興起的建模技術(shù)，其核心是以觀察的信 息為條件，追求某一已知的地質(zhì)統(tǒng)計特征，用息為條件，追求某一已知的地質(zhì)統(tǒng)計特征，用 一些隨機(jī)建模算法生成一組等概率的實(shí)現(xiàn)，供一些隨機(jī)建模算法生成一組等概率的實(shí)現(xiàn)，供 地質(zhì)家選擇和分析。地質(zhì)家選擇和分析。 隨機(jī)建模按其算法可分：隨機(jī)建模按其算法可分： 條件模擬條件模擬(Conditional Simulation)(Conditional Simulation)，忠實(shí)，忠實(shí) 于控制點(diǎn)的算法；于控制點(diǎn)的算法； 非條件模擬非條件模擬( ( Unconditional Un

27、conditional Simulation)Simulation)，控制點(diǎn)信息也可修。，控制點(diǎn)信息也可修。 隨機(jī)建模按模擬對象可分：隨機(jī)建模按模擬對象可分： 離散型方法離散型方法(Discrete Method)(Discrete Method)，以對象為基，以對象為基 礎(chǔ)的模擬方法；礎(chǔ)的模擬方法； 連續(xù)型方法連續(xù)型方法(Continuous Method)(Continuous Method)，以象元為，以象元為 基礎(chǔ)的模擬方法?；A(chǔ)的模擬方法。 第二節(jié)第二節(jié) 巖石物性基礎(chǔ)巖石物性基礎(chǔ) 一、巖石物理的分類一、巖石物理的分類 二、巖石密度的測定和研究方法二、巖石密度的測定和研究方法 三、巖石

28、磁性的測定和研究方法三、巖石磁性的測定和研究方法 四、巖石電性的測定和研究方法四、巖石電性的測定和研究方法 五、地震波速度的測定和研究方法五、地震波速度的測定和研究方法 六、地震波吸收衰減的測定和研究方法六、地震波吸收衰減的測定和研究方法 七、巖石物性的相互關(guān)系七、巖石物性的相互關(guān)系 八、巖石物性的變化規(guī)律八、巖石物性的變化規(guī)律 巖石的物性差異是地球物理勘探的基礎(chǔ)，隨著地巖石的物性差異是地球物理勘探的基礎(chǔ)，隨著地 球物理研究的深入發(fā)展和石油地球物理勘探難度的增球物理研究的深入發(fā)展和石油地球物理勘探難度的增 大，巖石、礦物的物理性質(zhì)研究，尤其是接近自然賦大，巖石、礦物的物理性質(zhì)研究，尤其是接近自

29、然賦 存狀態(tài)下的巖石物性研究具有重要意義，已經(jīng)越來越存狀態(tài)下的巖石物性研究具有重要意義，已經(jīng)越來越 引起地球物理工作者的重視。當(dāng)今的巖石物性研究，引起地球物理工作者的重視。當(dāng)今的巖石物性研究， 已不是以往那樣單一的巖石樣品測試與統(tǒng)計，而是發(fā)已不是以往那樣單一的巖石樣品測試與統(tǒng)計，而是發(fā) 展到依據(jù)巖石物性規(guī)律研究巖石的不同物性參數(shù)間相展到依據(jù)巖石物性規(guī)律研究巖石的不同物性參數(shù)間相 互轉(zhuǎn)換關(guān)系；獲取巖石物性的有關(guān)數(shù)據(jù)除了實(shí)驗(yàn)室分互轉(zhuǎn)換關(guān)系；獲取巖石物性的有關(guān)數(shù)據(jù)除了實(shí)驗(yàn)室分 析儀器測定外，還可由地球物理場的計算技術(shù)和井中析儀器測定外，還可由地球物理場的計算技術(shù)和井中 觀測資料的反演獲得。隨著巖石物

30、性數(shù)據(jù)庫的建立及觀測資料的反演獲得。隨著巖石物性數(shù)據(jù)庫的建立及 不斷積累、豐富、完善，必將對含油氣盆地的勘探開不斷積累、豐富、完善，必將對含油氣盆地的勘探開 發(fā)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。發(fā)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。 國內(nèi)外巖石物性研究現(xiàn)狀國內(nèi)外巖石物性研究現(xiàn)狀 專著情況：專著情況： 前蘇聯(lián)前蘇聯(lián)19761976和和19841984年兩次出版年兩次出版“巖石和礦物的物理性質(zhì)巖石和礦物的物理性質(zhì)”； 前蘇聯(lián)前蘇聯(lián)19771977年出版年出版“高溫高壓下巖石和礦物物理性質(zhì)研究高溫高壓下巖石和礦物物理性質(zhì)研究”； 前蘇聯(lián)前蘇聯(lián)19831983年出版年出版“區(qū)域性油氣預(yù)測的地球物理基礎(chǔ)區(qū)域性油氣預(yù)測的地球物

31、理基礎(chǔ)”； 美國美國19811981年出版年出版“巖石與礦物的物理性質(zhì)巖石與礦物的物理性質(zhì)”； 美國美國19821982年出版年出版“地震勘探中巖石性質(zhì)的研究地震勘探中巖石性質(zhì)的研究”； 美國美國19831983年出版年出版“巖石物性手冊巖石物性手冊”； SEGSEG、EAEGEAEG、AAPGAAPG等學(xué)術(shù)刊物發(fā)表有關(guān)巖石物性研究的論文也等學(xué)術(shù)刊物發(fā)表有關(guān)巖石物性研究的論文也 相當(dāng)多。相當(dāng)多。 我國的專著我國的專著也不少也不少, ,與石油物探比較密切的是萬明浩、秦順亭與石油物探比較密切的是萬明浩、秦順亭 等于等于19941994年編著的年編著的“巖石物理性質(zhì)及其在石油勘探中的應(yīng)用巖石物理性質(zhì)

32、及其在石油勘探中的應(yīng)用”一一 書。在地球物理勘探的著名專業(yè)刊物上發(fā)表相關(guān)論文也不少。書。在地球物理勘探的著名專業(yè)刊物上發(fā)表相關(guān)論文也不少。 測定巖石物性的實(shí)驗(yàn)室：測定巖石物性的實(shí)驗(yàn)室： 國外凡是有地球物理勘探專業(yè)的著名大學(xué)一般都有測定巖石國外凡是有地球物理勘探專業(yè)的著名大學(xué)一般都有測定巖石 物性的實(shí)驗(yàn)室；國內(nèi)有同濟(jì)大學(xué)的材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)室、北京大學(xué)巖物性的實(shí)驗(yàn)室；國內(nèi)有同濟(jì)大學(xué)的材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)室、北京大學(xué)巖 石物性研究中心、中科院巖石物性實(shí)驗(yàn)室等。石物性研究中心、中科院巖石物性實(shí)驗(yàn)室等。 一、巖石物理的分類一、巖石物理的分類 巖石的物性和儲層性質(zhì)以及含流體性質(zhì)的研巖石的物性和儲層性質(zhì)以及含流體性質(zhì)的

33、研 究直接關(guān)系到油氣田勘探和開發(fā)，為此在進(jìn)究直接關(guān)系到油氣田勘探和開發(fā)，為此在進(jìn) 行巖石物理性質(zhì)研究時，必須了解研究對象行巖石物理性質(zhì)研究時，必須了解研究對象 的正確命名和合理分類。的正確命名和合理分類。 1、巖石的地質(zhì)分類、巖石的地質(zhì)分類 地質(zhì)學(xué)的巖石分類原則和標(biāo)準(zhǔn)為：按組成巖地質(zhì)學(xué)的巖石分類原則和標(biāo)準(zhǔn)為：按組成巖 石的礦物和含量分；按巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造分；石的礦物和含量分；按巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造分； 按巖石的地質(zhì)產(chǎn)狀和成因分。按巖石的地質(zhì)產(chǎn)狀和成因分。 通常將巖石分為以下三大類：巖漿巖、變質(zhì)通常將巖石分為以下三大類：巖漿巖、變質(zhì) 巖和沉積巖（包括沉積碎屑巖類、化學(xué)沉積巖和沉積巖（包括沉積碎屑巖類

34、、化學(xué)沉積 和生物沉積巖類）和生物沉積巖類）。 母巖母巖轉(zhuǎn)換過程轉(zhuǎn)換過程產(chǎn)生的巖石產(chǎn)生的巖石 火成巖火成巖風(fēng)化作用風(fēng)化作用沉積巖沉積巖 沉積巖沉積巖熱和壓力作用熱和壓力作用變質(zhì)巖變質(zhì)巖 變質(zhì)巖變質(zhì)巖熔融作用熔融作用火成巖火成巖 三大類巖石之間的相互關(guān)系表三大類巖石之間的相互關(guān)系表 2、巖石的物理分類、巖石的物理分類 根據(jù)巖石的地質(zhì)分類，其物理性能分述如下：根據(jù)巖石的地質(zhì)分類，其物理性能分述如下： (1) 侵入巖侵入巖 此類巖石的密度值為此類巖石的密度值為0.9g/cm3,當(dāng)巖石的礦物和化當(dāng)巖石的礦物和化 學(xué)組分逐漸從酸性向超基性變化時學(xué)組分逐漸從酸性向超基性變化時,密度的變化密度的變化 是連續(xù)

35、增加的。是連續(xù)增加的。 侵入巖的縱波速度范圍為侵入巖的縱波速度范圍為50008400m/s。 侵入巖的電阻率變化范圍為侵入巖的電阻率變化范圍為10-310 .m,分為半分為半 導(dǎo)體、離子導(dǎo)體和電子導(dǎo)體三類。導(dǎo)體、離子導(dǎo)體和電子導(dǎo)體三類。 噴發(fā)巖和變質(zhì)巖的物性變化規(guī)律近似于侵入巖。噴發(fā)巖和變質(zhì)巖的物性變化規(guī)律近似于侵入巖。 (2) 沉積巖沉積巖 泥巖蓋層的物理性質(zhì)：低電阻率，一般不超過泥巖蓋層的物理性質(zhì)：低電阻率，一般不超過3 .m； 較高的自然伽瑪放射性；穩(wěn)定的聲波時差。較高的自然伽瑪放射性；穩(wěn)定的聲波時差。 基底基底的物理性質(zhì)：巖石致密，孔隙度很小，波速高，的物理性質(zhì)：巖石致密，孔隙度很小，

36、波速高， 電阻率高。電阻率高。 儲層的物理性質(zhì)儲層的物理性質(zhì)密度方面：密度方面： 石油的密度石油的密度0.71.06 g/cm3 ; 凝析油的密度凝析油的密度0.50.7 g/cm3 ; 干燥空氣的密度干燥空氣的密度0.00128 g/cm3 ; 沼氣的密度沼氣的密度0.000677 g/cm3 ; 乙烷的密度乙烷的密度0.00127 g/cm3 ; 地層水的密度地層水的密度1.01.3g/cm3 ,主要取決于地層水中主要取決于地層水中 溶解鹽的濃度和水溫。溶解鹽的濃度和水溫。 儲層的物理性質(zhì)儲層的物理性質(zhì)電阻率方面：電阻率方面： 石油、天然氣和固相瀝青的電阻率最高達(dá)石油、天然氣和固相瀝青的電

37、阻率最高達(dá) 1015 .m，所以烴類的電導(dǎo)率可視為零。，所以烴類的電導(dǎo)率可視為零。 儲層的物理性質(zhì)儲層的物理性質(zhì)聲波速度方面：聲波速度方面： 石油中的波速石油中的波速V 10001400m/s ; 干燥空氣中的波速干燥空氣中的波速V=322m/s (標(biāo)準(zhǔn)大氣壓標(biāo)準(zhǔn)大氣壓); 沼氣中的波速沼氣中的波速V=500m/s; 氮中的波速氮中的波速V=338m/s; 碳酸氣中的波速碳酸氣中的波速V=261m/s; 在淡水中的波速在淡水中的波速V 1404(T=00C)1534 (T=350C) m/s；當(dāng)溫度；當(dāng)溫度TVmax ? t0 Tmax ? 得到一張得到一張vt0速度譜速度譜 是是 不是不是

38、是是 不是不是 實(shí)際資料的速度譜實(shí)際資料的速度譜 3. 利用折射波資料測定速度利用折射波資料測定速度從折射波測從折射波測 量中，原則上只能得到折射層界面的水平速量中，原則上只能得到折射層界面的水平速 度或者稱為界面速度，這種界面速度多半大度或者稱為界面速度，這種界面速度多半大 于地層的平均速度。折射波時距曲線斜率的于地層的平均速度。折射波時距曲線斜率的 倒數(shù)就是折射層界面的水平速度。倒數(shù)就是折射層界面的水平速度。 4. 利用井中觀測資料測定速度利用井中觀測資料測定速度井中觀測井中觀測 資料包括地震測井資料、垂直地震剖面（資料包括地震測井資料、垂直地震剖面（VSP） 資料和聲波測井資料，這三種資

39、料都是求取資料和聲波測井資料，這三種資料都是求取 相應(yīng)的平均速度和層速度的。相應(yīng)的平均速度和層速度的。 概括起來，彈性波傳播速度的確定有三種途徑：概括起來，彈性波傳播速度的確定有三種途徑： 實(shí)驗(yàn)室分析方法對巖石標(biāo)本進(jìn)行縱、橫波速度的測實(shí)驗(yàn)室分析方法對巖石標(biāo)本進(jìn)行縱、橫波速度的測 量，是利用專門儀器測定從場源到接收器之間的彈性量，是利用專門儀器測定從場源到接收器之間的彈性 波傳播時間而進(jìn)行的，這種方法要求測量時間的精度波傳播時間而進(jìn)行的，這種方法要求測量時間的精度 很高；很高； 確定速度的測井方法分為地震測井或確定速度的測井方法分為地震測井或VSP觀測和聲觀測和聲 波測井兩種；波測井兩種； 地面

40、地震工作根據(jù)反射波時距曲線可以計算有效速地面地震工作根據(jù)反射波時距曲線可以計算有效速 度，也稱為度，也稱為X2T2 法；直達(dá)波或法；直達(dá)波或折射波時距曲線斜折射波時距曲線斜 率的倒數(shù)就是相應(yīng)地層界面的波速；率的倒數(shù)就是相應(yīng)地層界面的波速；采用多次疊加時，采用多次疊加時， 還能得到疊加速度；利用波阻抗反演方法所得的成果還能得到疊加速度；利用波阻抗反演方法所得的成果 轉(zhuǎn)換為層速度信息等。轉(zhuǎn)換為層速度信息等。 六、地震波吸收衰減的測定和研究方法六、地震波吸收衰減的測定和研究方法 實(shí)際地震資料的處理中發(fā)現(xiàn)，即使在對彈性波的振幅實(shí)際地震資料的處理中發(fā)現(xiàn)，即使在對彈性波的振幅 衰減因素（例如球面擴(kuò)散、中間

41、界面能量的透過損失衰減因素（例如球面擴(kuò)散、中間界面能量的透過損失 等）進(jìn)行補(bǔ)償以后，來自地下深層的地震波的振幅仍等）進(jìn)行補(bǔ)償以后，來自地下深層的地震波的振幅仍 遠(yuǎn)小于淺層地震波的振幅。這表明，波在傳播過程中遠(yuǎn)小于淺層地震波的振幅。這表明，波在傳播過程中 其機(jī)械能有所損失，這種現(xiàn)象稱為介質(zhì)的吸收。其機(jī)械能有所損失，這種現(xiàn)象稱為介質(zhì)的吸收。 地震波的吸收是指地震波在傳播過程中部分能量不可地震波的吸收是指地震波在傳播過程中部分能量不可 逆地轉(zhuǎn)化為熱的過程。在現(xiàn)代地震勘探中，由于烴的逆地轉(zhuǎn)化為熱的過程。在現(xiàn)代地震勘探中，由于烴的 直接探測、開發(fā)地震的發(fā)展，關(guān)于地震波吸收衰減問直接探測、開發(fā)地震的發(fā)展，

42、關(guān)于地震波吸收衰減問 題越來越受到重視?？煽康臏y定地震波的吸收量，在題越來越受到重視。可靠的測定地震波的吸收量，在 油氣勘探的實(shí)際生產(chǎn)和理論研究上都是重要課題。下油氣勘探的實(shí)際生產(chǎn)和理論研究上都是重要課題。下 面我們在地震勘探的遠(yuǎn)源場、小應(yīng)變和小衰減等條件面我們在地震勘探的遠(yuǎn)源場、小應(yīng)變和小衰減等條件 下討論吸收問題。下討論吸收問題。 在非完全彈性介質(zhì)中，這種能量吸收問題的定性在非完全彈性介質(zhì)中，這種能量吸收問題的定性 解釋有以下兩種：一是彈性后效理論，它認(rèn)為物體在外解釋有以下兩種：一是彈性后效理論，它認(rèn)為物體在外 力的持續(xù)作用下，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，在外力消失后，力的持續(xù)作用下，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)

43、生變化，在外力消失后， 不能完全恢復(fù)物體原狀，存在一定的剩余應(yīng)變，剩余應(yīng)不能完全恢復(fù)物體原狀，存在一定的剩余應(yīng)變，剩余應(yīng) 變的存在消耗部分彈性能量，進(jìn)而產(chǎn)生地震波振幅的衰變的存在消耗部分彈性能量，進(jìn)而產(chǎn)生地震波振幅的衰 減。二是內(nèi)摩擦理論，它認(rèn)為介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)在振動過程減。二是內(nèi)摩擦理論，它認(rèn)為介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)在振動過程 中，發(fā)生相互間的摩擦作用，使部分機(jī)械能轉(zhuǎn)換為熱能中，發(fā)生相互間的摩擦作用，使部分機(jī)械能轉(zhuǎn)換為熱能 而消耗，正如阻尼的存在會導(dǎo)致振動能量向其它能量的而消耗，正如阻尼的存在會導(dǎo)致振動能量向其它能量的 轉(zhuǎn)化一樣。轉(zhuǎn)化一樣。 1 1、描述介質(zhì)吸收性質(zhì)的有關(guān)參數(shù)包括、描述介質(zhì)吸收性質(zhì)的有關(guān)參

44、數(shù)包括 吸收系數(shù)吸收系數(shù) ，表示地震波振幅沿傳播距離，表示地震波振幅沿傳播距離x x的衰減，的衰減， 通常表示為：通常表示為： )( )( ln 1 2 1 12 xA xA xx 式中式中A(x1)和和A(x2)分別為在距離分別為在距離x1和和x2處的地震處的地震 波振幅。波振幅。 的量綱是的量綱是1/米。米。 衰減因子衰減因子h，表示地震波振幅隨旅行時，表示地震波振幅隨旅行時t的衰的衰 減，通常表示為：減，通常表示為： A A t h 0 ln 1 式中式中A0和和A分別為在參照時刻和任意時刻處的分別為在參照時刻和任意時刻處的 地震波振幅。地震波振幅。h的量綱是的量綱是1/秒。秒。 對數(shù)衰

45、減率對數(shù)衰減率 ，表示地震波振幅在一個波長，表示地震波振幅在一個波長 距離上或在一個時間周期距離上或在一個時間周期T上的衰減量，通常上的衰減量，通常 表示為：表示為： A A0 ln 式中式中A0和和A分別為在參照點(diǎn)和波傳播一個波長分別為在參照點(diǎn)和波傳播一個波長 或一個周期處的地震波振幅或一個周期處的地震波振幅, 是個無量綱的量。是個無量綱的量。 對數(shù)衰減率對數(shù)衰減率 與吸收系數(shù)與吸收系數(shù) 間存在下列關(guān)系：間存在下列關(guān)系： 22111 11 2 22 0 2 0 22 0 ）（ ）（ e e A A A AA E E f VVTA A 0 ln 1 式中式中 為波長，為波長，f 為頻率。上式表

46、明吸收系數(shù)為頻率。上式表明吸收系數(shù) 是是 頻率頻率f 的線性函數(shù)，這是地震勘探中吸收衰減與的線性函數(shù)，這是地震勘探中吸收衰減與 頻率關(guān)系的基本假設(shè)。頻率關(guān)系的基本假設(shè)。 品質(zhì)因子品質(zhì)因子Q，表示地震波能量在一個波長，表示地震波能量在一個波長 距距 離上相對的衰減量，通常表示為：離上相對的衰減量，通常表示為： 定義：定義： 2 2 2 11 E E Q 上式稱之為耗損因數(shù)。在地震勘探中經(jīng)常使用上式稱之為耗損因數(shù)。在地震勘探中經(jīng)常使用 品質(zhì)因子品質(zhì)因子Q來度量介質(zhì)對地震波能量的吸收衰來度量介質(zhì)對地震波能量的吸收衰 減。減。 2 2、介質(zhì)吸收性質(zhì)研究的相關(guān)結(jié)論、介質(zhì)吸收性質(zhì)研究的相關(guān)結(jié)論 影響地震波

47、的衰減因素很多影響地震波的衰減因素很多, ,主要有孔隙流主要有孔隙流 體性質(zhì)、孔隙流體飽和度、巖石成分、孔隙度、體性質(zhì)、孔隙流體飽和度、巖石成分、孔隙度、 壓力及頻率等。壓力及頻率等。 （1 1）衰減與頻率的關(guān)系）衰減與頻率的關(guān)系 一般認(rèn)為大多數(shù)巖石中一般認(rèn)為大多數(shù)巖石中Q Q值與頻率無關(guān)。大值與頻率無關(guān)。大 量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致指出，干巖石的量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致指出，干巖石的Q Q值的確與頻值的確與頻 率無關(guān)，或關(guān)系很弱。率無關(guān)，或關(guān)系很弱。 左圖是左圖是Winkler等給出等給出 的干砂巖地震波衰減的干砂巖地震波衰減 隨頻率的變化隨頻率的變化,可以看可以看 到到,Q與頻率關(guān)系很微與頻率關(guān)系很微 弱

48、。然而在孔隙介質(zhì)弱。然而在孔隙介質(zhì) 中，無論是部分飽和中，無論是部分飽和 還是完全飽和，還是完全飽和，Q對對 頻率都有明顯相依性。頻率都有明顯相依性。 干砂巖地震波衰減隨干砂巖地震波衰減隨 頻率的變化，圖中頻率的變化，圖中Pc 為壓力，為壓力，E表示縱波，表示縱波， S表示橫波表示橫波 下圖是不同含水飽和度下圖是不同含水飽和度Massillon砂巖地震波衰減與頻砂巖地震波衰減與頻 率關(guān)系圖。我們看到衰減的峰值大多出現(xiàn)在率關(guān)系圖。我們看到衰減的峰值大多出現(xiàn)在510kHz 間間,這個頻段很接近聲波測井的頻率。盡管含流體巖石這個頻段很接近聲波測井的頻率。盡管含流體巖石 的衰減與頻率有關(guān)的衰減與頻率有

49、關(guān),但在低頻端一個不大的頻段內(nèi)但在低頻端一個不大的頻段內(nèi)(0 200Hz)，Q對頻率的依賴性弱對頻率的依賴性弱,見圖。這個頻段正是地見圖。這個頻段正是地 震勘探中使用的頻段。因此在地震勘探中可以近似認(rèn)震勘探中使用的頻段。因此在地震勘探中可以近似認(rèn) 為為Q與頻率無關(guān)與頻率無關(guān),恒恒Q模型不失為一個良好的模型。模型不失為一個良好的模型。 圖中圖中Sw為含水為含水 飽和度，飽和度，E表表 示縱波，示縱波，S表表 示橫波示橫波 （2）孔隙流體及其飽和度的作用）孔隙流體及其飽和度的作用 在地殼上部在地殼上部,地震波衰減起主導(dǎo)作用的是孔隙流體，地震波衰減起主導(dǎo)作用的是孔隙流體， 而且衰減對部分飽和度更為敏

50、感。無論是縱波還是橫而且衰減對部分飽和度更為敏感。無論是縱波還是橫 波，在干巖石中的衰減都是最小。例如在波，在干巖石中的衰減都是最小。例如在Massillon砂砂 巖中部分飽和時，縱波衰減約為干巖石時的巖中部分飽和時，縱波衰減約為干巖石時的36倍；倍； 橫波衰減約為干巖石時的橫波衰減約為干巖石時的24倍。倍。 在含孔隙流體介質(zhì)中縱橫波衰減隨飽和度變化特在含孔隙流體介質(zhì)中縱橫波衰減隨飽和度變化特 征有明顯不同。在干巖石中衰減為最小，在低飽和度征有明顯不同。在干巖石中衰減為最小，在低飽和度 時，隨含水飽和度增大縱橫波的衰減都隨之增大，當(dāng)時，隨含水飽和度增大縱橫波的衰減都隨之增大，當(dāng) 飽和度達(dá)到相當(dāng)

51、高時縱波衰減和伸縮衰減都出現(xiàn)一個飽和度達(dá)到相當(dāng)高時縱波衰減和伸縮衰減都出現(xiàn)一個 明顯峰值，然后很快降低，甚至低于低飽和度時的衰明顯峰值，然后很快降低，甚至低于低飽和度時的衰 減；而橫波卻一直慢慢變化，在飽和度高達(dá)減；而橫波卻一直慢慢變化，在飽和度高達(dá)90%以上以上 時，橫波衰減急劇增大，在完全水飽和時達(dá)最大衰減，時，橫波衰減急劇增大，在完全水飽和時達(dá)最大衰減， 見下圖。見下圖。 左圖為砂巖中縱波衰減左圖為砂巖中縱波衰減 隨飽和度的變化曲線隨飽和度的變化曲線 右圖為砂巖中橫右圖為砂巖中橫 波衰減隨飽和度波衰減隨飽和度 的變化曲線的變化曲線 （3 3）壓力的影響）壓力的影響 研究者們一致認(rèn)為，地震

52、波的衰減隨有效壓力研究者們一致認(rèn)為，地震波的衰減隨有效壓力 的增大而減小。在實(shí)驗(yàn)室使用的各種不同頻率和飽的增大而減小。在實(shí)驗(yàn)室使用的各種不同頻率和飽 和度條件下測量結(jié)果都證實(shí)這種依賴關(guān)系。當(dāng)達(dá)到和度條件下測量結(jié)果都證實(shí)這種依賴關(guān)系。當(dāng)達(dá)到 一定高的壓力時，衰減便趨于穩(wěn)定。一定高的壓力時，衰減便趨于穩(wěn)定。 下面兩個圖是砂巖中縱橫波衰減隨有效壓力的下面兩個圖是砂巖中縱橫波衰減隨有效壓力的 變化曲線?？梢钥吹?，無論是干砂巖還是部分飽和變化曲線?？梢钥吹?，無論是干砂巖還是部分飽和 或完全飽和時，衰減都隨有效壓力增大而減小，即或完全飽和時，衰減都隨有效壓力增大而減小，即Q Q 隨壓力增大而增大。壓力達(dá)到

53、某個數(shù)值后衰減便趨隨壓力增大而增大。壓力達(dá)到某個數(shù)值后衰減便趨 于穩(wěn)定。衰減趨于穩(wěn)定時的壓力隨巖石及其飽和度于穩(wěn)定。衰減趨于穩(wěn)定時的壓力隨巖石及其飽和度 而變化。而變化。 左圖為砂巖中縱波衰左圖為砂巖中縱波衰 減隨有效壓力的變化減隨有效壓力的變化 曲線。圖中曲線。圖中PS、FS和和 D分別表示部分含水、分別表示部分含水、 完全水飽和及干砂巖完全水飽和及干砂巖 右圖為砂巖中橫波衰右圖為砂巖中橫波衰 減隨有效壓力的變化減隨有效壓力的變化 曲線。圖中曲線。圖中PS、FS 和和D分別表示部分含分別表示部分含 水、完全水飽和及干水、完全水飽和及干 砂巖砂巖 （4）溫度的影響）溫度的影響 溫度對波的衰減有

54、明顯的影響，當(dāng)溫度升高時溫度對波的衰減有明顯的影響，當(dāng)溫度升高時 衰減降低。如水飽和衰減降低。如水飽和Berea砂巖，當(dāng)溫度從砂巖，當(dāng)溫度從20升升 高到高到120時，橫波衰減降低約時，橫波衰減降低約50%衰減隨溫度的衰減隨溫度的 變化率受壓力的影響，當(dāng)有效壓力增加時，衰減隨變化率受壓力的影響，當(dāng)有效壓力增加時，衰減隨 溫度變化的幅度減小。溫度變化方向?qū)λp變化幅溫度變化的幅度減小。溫度變化方向?qū)λp變化幅 度有影響，見下圖。度有影響，見下圖。 下面的另一個圖表明，當(dāng)溫度由低到高變化時，下面的另一個圖表明，當(dāng)溫度由低到高變化時， 衰減幅度的降低較大，而溫度由高到低變化時，衰衰減幅度的降低較大，

55、而溫度由高到低變化時，衰 減降低的幅度較小。另外可以看到，溫度對衰減的減降低的幅度較小。另外可以看到，溫度對衰減的 影響大于對波速影響。對于部分飽和巖石，溫度對影響大于對波速影響。對于部分飽和巖石，溫度對 衰減影響似乎較小。衰減影響似乎較小。 上圖為水飽和砂巖中橫波衰減隨溫度的變化關(guān)系。圖中上圖為水飽和砂巖中橫波衰減隨溫度的變化關(guān)系。圖中 Pp、Pc分別表示孔隙壓力和圍壓。分別表示孔隙壓力和圍壓。 1000/Qs 上圖為部分水飽和砂巖中溫度變化方向?qū)v、橫波衰減上圖為部分水飽和砂巖中溫度變化方向?qū)v、橫波衰減 的影響。圖中的影響。圖中Pp、Pc分別表示孔隙壓力和圍壓。分別表示孔隙壓力和圍壓。

56、1000/Q （5 5）石油和天然氣的影響）石油和天然氣的影響 對油氣勘探來講，更感興趣的是油氣飽和度對對油氣勘探來講，更感興趣的是油氣飽和度對 衰減的影響。理論計算表明，油氣飽和對衰減的影響。理論計算表明，油氣飽和對P P波衰減的波衰減的 增長并不太大。這為鑒別儲層中油氣水帶來困難。增長并不太大。這為鑒別儲層中油氣水帶來困難。 由于衰減對流體的部分飽和度比較敏感，而油氣藏由于衰減對流體的部分飽和度比較敏感，而油氣藏 在漫長的地質(zhì)年代里會緩慢地不斷向周圍地層擴(kuò)散在漫長的地質(zhì)年代里會緩慢地不斷向周圍地層擴(kuò)散 而形成擴(kuò)散暈，甚至形成非工業(yè)氣體聚集。這又為而形成擴(kuò)散暈，甚至形成非工業(yè)氣體聚集。這又為

57、 儲層預(yù)測帶來方便。阿維爾布赫對前人的現(xiàn)場研究儲層預(yù)測帶來方便。阿維爾布赫對前人的現(xiàn)場研究 成果分析后認(rèn)為，實(shí)際生產(chǎn)過程中的確觀測到油氣成果分析后認(rèn)為，實(shí)際生產(chǎn)過程中的確觀測到油氣 藏分布區(qū)內(nèi)地震波衰減較大，縱波在含油氣地層中藏分布區(qū)內(nèi)地震波衰減較大，縱波在含油氣地層中 的傳播衰減較明顯，比周圍非油氣地層的衰減值明的傳播衰減較明顯，比周圍非油氣地層的衰減值明 顯地大。少的大顯地大。少的大0.40.4倍，多的大一個數(shù)量級。在國內(nèi)倍，多的大一個數(shù)量級。在國內(nèi) 也曾觀測到波的衰減在油氣田上明顯增大，特別是也曾觀測到波的衰減在油氣田上明顯增大，特別是 一些淺層氣田。一些淺層氣田。 （6）其它）其它 Q

58、值既然是巖石物性的一種固有特征，那么影響值既然是巖石物性的一種固有特征，那么影響 巖石力學(xué)性質(zhì)的礦物成分、孔隙度、孔縫的形狀及巖石力學(xué)性質(zhì)的礦物成分、孔隙度、孔縫的形狀及 分布、滲透率等對分布、滲透率等對Q值可能都有不同程度的影響，近值可能都有不同程度的影響，近 些年來陸續(xù)出現(xiàn)了有關(guān)論文。些年來陸續(xù)出現(xiàn)了有關(guān)論文。 研究指出，縱橫波研究指出，縱橫波Q值與巖石的泥質(zhì)含量有明顯值與巖石的泥質(zhì)含量有明顯 關(guān)系。當(dāng)泥質(zhì)含量增多時縱橫波關(guān)系。當(dāng)泥質(zhì)含量增多時縱橫波Q值明顯降低即衰減值明顯降低即衰減 變強(qiáng)。當(dāng)孔隙泥質(zhì)含量增多時，同樣明顯表示出上變強(qiáng)。當(dāng)孔隙泥質(zhì)含量增多時，同樣明顯表示出上 述相關(guān)性。還觀測

59、到泥質(zhì)含量增大時縱橫波波譜的述相關(guān)性。還觀測到泥質(zhì)含量增大時縱橫波波譜的 中心頻率向低頻移動，即高頻損耗增大。中心頻率向低頻移動，即高頻損耗增大。Q值隨泥質(zhì)值隨泥質(zhì) 含量增多而降低的原因主要是泥質(zhì)增多使巖石骨架含量增多而降低的原因主要是泥質(zhì)增多使巖石骨架 變得疏松，楊氏模量變得疏松，楊氏模量E降低而泊松比降低而泊松比 （ 在在00.5之之 間間）升高所致，見下列關(guān)系。升高所致，見下列關(guān)系。 當(dāng)孔隙度增大時當(dāng)孔隙度增大時Q值有減小的趨勢，但二者關(guān)系值有減小的趨勢，但二者關(guān)系 弱，即孔隙度不是影響弱，即孔隙度不是影響Q值的重要因素。當(dāng)滲透率增值的重要因素。當(dāng)滲透率增 大時大時Q值增大，值增大，Q與

60、滲透率也是弱相關(guān)，但這種關(guān)系與滲透率也是弱相關(guān)，但這種關(guān)系 比比Q與孔隙度關(guān)系稍強(qiáng)。與孔隙度關(guān)系稍強(qiáng)。 縱波縱波Q值與縱波速度是弱相關(guān)，而橫波值與縱波速度是弱相關(guān)，而橫波Q值與橫值與橫 波速度是強(qiáng)相關(guān)。波速度是強(qiáng)相關(guān)。 最后需要指出的是，上述最后需要指出的是，上述Q值及各種影響因素的值及各種影響因素的 有關(guān)結(jié)論，基本上來源于實(shí)驗(yàn)室的超聲測量結(jié)果。有關(guān)結(jié)論，基本上來源于實(shí)驗(yàn)室的超聲測量結(jié)果。 實(shí)驗(yàn)所用條件與地震勘探現(xiàn)場條件是大不相同的，實(shí)驗(yàn)所用條件與地震勘探現(xiàn)場條件是大不相同的， 因此許多結(jié)論只是定性地與地震勘探相符合，實(shí)際因此許多結(jié)論只是定性地與地震勘探相符合，實(shí)際 應(yīng)用時應(yīng)當(dāng)慎重。應(yīng)用時應(yīng)當(dāng)