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目前临界孔隙度及孔隙介质的研究主要为测试分析的实验方法,如何运用数值计算方法求取孔隙流体介质临界点和组分弹性参数一直是备受关注的课题.本文提出了求取孔隙介质临界点、孔隙内流体和骨架弹性参数的数值计算公式及方法,并结合含气样品测试数据实现了这种数值计算.文章首先给出了3个包含孔隙度的线性方程,通过有机组合每个线性方程中的两个系数得到求取有关弹性参数的数值计算公式.然后,详细阐述了计算的方法和步骤以及需要注意的问题,把室内含气砂岩样品实测的综合介质密度、纵波速度和横波速度作为数值计算的输入数据,求得了临界点和流体及骨架等相关弹性参数的具体数值.通过比较分析本文数学方法求得的计算数据与实验方法测得的实测数据,表明了该数值计算公式的正确性和数值实现方法的有效性. 相似文献
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Acoustic wave dispersion and attenuation in marine sediment based on partially gas-saturated Biot-Stoil model 总被引：1，自引：0，他引：1 
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下载免费PDF全文 利用含气非饱和Biot-Stoll模型研究了声波在海底表层沉积物介质中的传播,讨论了骨架耗散、含气饱和度对快纵波、慢纵波和横波速度和衰减的影响,并与Biot模型的结果进行了对比.研究结果表明:孔隙流体黏滞耗散与骨架耗散共同影响声波传播速度和衰减,低频情况下骨架耗散引起的衰减占主要地位,高频情况下骨架耗散引起的衰减较小;少量气体(＜1％)的引入显著改变了快纵波速度,气体含量的变化对快纵波衰减影响很大,低频情况下气体对慢纵波速度的影响不大,而对横波速度的影响较大,气体含量的变化对慢纵波和横波衰减影响较小.利用超声波测量系统测量了一例杭州湾海底沉积物样品的纵波速度和衰减,当含气量趋近0％时,Biot-Stoll模型预测的纵波速度和实验测量结果较为一致. 相似文献
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利用含气非饱和Biot-Stoll模型研究了声波在海底表层沉积物介质中的传播,讨论了骨架耗散、含气饱和度对快纵波、慢纵波和横波速度和衰减的影响,并与Biot模型的结果进行了对比.研究结果表明:孔隙流体黏滞耗散与骨架耗散共同影响声波传播速度和衰减,低频情况下骨架耗散引起的衰减占主要地位,高频情况下骨架耗散引起的衰减较小;少量气体(<1%)的引入显著改变了快纵波速度,气体含量的变化对快纵波衰减影响很大,低频情况下气体对慢纵波速度的影响不大,而对横波速度的影响较大,气体含量的变化对慢纵波和横波衰减影响较小.利用超声波测量系统测量了一例杭州湾海底沉积物样品的纵波速度和衰减,当含气量趋近0%时,Biot-Stoll模型预测的纵波速度和实验测量结果较为一致. 相似文献
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利用基于Biot理论的孔隙弹性介质的高阶交错网格有限差分算法,模拟了具有随机分布特征的多种流体饱和岩石中声波在中心频率分别为25,50,75,100kHz时的声场特点. 对于一个由两种成分（气和水）饱和的岩石模型, 假设含不同流体的孔隙介质随机分布在不同的宏观区域,该区域尺度远小于计算的声波波长;组成模型的两种随机分布介质具有相同的固体骨架参数、渗透率和孔隙度,但分别被具有不同压缩性、密度和黏滞系数特性的水和气饱和. 计算和统计分析结果表明,在两种孔隙成分随机分布的部分饱和条件下纵波速度比较复杂,除骨架参数外,其变化主要依赖于中心频率、各种孔隙成分饱和度及饱和介质的速度. 比较该随机分布模型、Gassmann理论模型和White的“气包”模型,发现三种模型得到的纵波速度和衰减规律有较好的定性对应关系. 其次,按照这种随机计算模型的处理方法,本文还首次计算了一个三种流体成分充填饱和的例子,即岩石模型中的孔隙被水、油和气部分饱和,计算时保持模型含水饱和度不变而只改变含油和含气饱和度. 在这种计算条件下,纵波速度随中心频率呈增大的趋势但有起伏变化. 声场快照显示了各种转换波在多种孔隙成分充填（两种和三种孔隙成分）岩石中的声场特征,复杂的水-油-气界面的非均匀分布对声场有重要影响,纵波能量主要转换形成了较为复杂的多种慢纵波和横波. 相似文献
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利用完全Zoeppritz方程分析了疏松砂岩气藏反射系数对密度比、纵波速度比、横波速度比、泊松比和含气饱和度的敏感性.通过求取反射系数对各弹性参数的偏导得到反射系数对弹性参数的敏感性,通过求取反射系数对含气饱和度的完全导数得到对含气饱和度的敏感性.对于疏松砂岩气藏界面,P-P波AVO(振幅随偏移距变化)当入射角大于40°对纵波速度比、横波速度比在低含气饱和度时敏感,对泊松比的敏感性在气层饱和度较高和较低时差异明显,对含气饱和度的敏感性在低饱和度时敏感,且随入射角增加而增大;P-SV波AVO对泊松比的敏感性在含气饱和度较高和较低时差异明显.研究表明,利用反射系数对弹性参数和含气饱和度的敏感性分析可以帮助识别低饱和气藏. 相似文献
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利用新方法制作出含可控裂缝的双孔隙人工砂岩物理模型,具有与天然岩石更为接近的矿物成分、孔隙结构和胶结方式,其中裂缝密度、裂缝尺寸和裂缝张开度等裂缝参数可以控制以得到实验所需要的裂缝参数,岩样具有真实的孔隙和裂缝空间并可以在不同饱和流体状态下研究流体性质对于裂缝介质性质的影响.本次实验制作出一组具有不同裂缝密度的含裂缝人工岩样,对岩样利用SEM扫描电镜分析可以看到真实的孔隙结构和符合我们要求的裂缝参数,岩样被加工成八面棱柱以测量不同方向上弹性波传播的速度,用0.5 MHz的换能器使用透射法测量在饱和空气和饱和水条件下各个样品不同方向上的纵横波速度,并得出纵横波速度、横波分裂系数和纵横波各向异性强度受裂缝密度和饱和流体的影响.研究发现流体对于纵波速度和纵波各向异性强度的影响较强,而横波速度、横波分裂系数和横波各向异性强度受饱和流体的影响不大,但是对裂缝密度的变化更敏感. 相似文献
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海洋勘探环境可以抽象为下伏固体与上覆流体相互耦合的介质,本文针对流-固边界耦合介质提出了一种高效、稳定的多参数（速度和密度）全波形反演方法.本文采用弹性波一阶位移-应力方程作为过渡层耦合声波压力方程与弹性波位移方程来模拟耦合环境,相比于传统的交错网格建模方法或者构建连续性条件,本文提出的方法在正演精度和稳定性上凸显出很大优势,极大降低了计算内存.反演策略对多参数全波形反演至关重要,由于不同参数之间的相互耦合使得密度在多参数全波形反演中较难获得,因此本文将非均匀流-固边界耦合介质多参数全波形反演分为两个步骤完成：第一步利用变密度声波方程结合推导出的密度梯度算子进行纵波速度和密度的双参数反演;第二步根据链式法则求取横波速度的梯度,结合第一步的反演结果使用流-固边界耦合方程反演横波速度.最后通过与声波动方程数值模拟结果对比证明正演算法的准确性;上覆流体的Marmousi-2模型的数值试验测试说明反演方法的有效性和适应性. 相似文献
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基于Kelvin-Voigt黏弹性骨架的含非饱和流体孔隙介质BISQ模型(英文) 总被引：4，自引：1，他引：3
本文综合考虑了在波传播过程中孔隙介质的三种重要力学机制——"Biot流动机制一squirt流动机制-固体骨架黏弹性机制",借鉴等效介质思想,将含水饱和度引入波动力学控制方程,并考虑了不同波频率下孔隙流体分布模式对其等效体积模量的影响,给出了能处理含粘滞性非饱和流体孔隙介质中波传播问题的黏弹性Biot/squirt(BISQ)模型。推导了时间-空间域的波动力学方程组,由一组平面谐波解假设,给出频率-波数域黏弹性BISQ模型的相速度和衰减系数表达式。基于数值算例分析了含水饱和度、渗透率与频率对纵波速度和衰减的影响,并结合致密砂岩和碳酸盐岩的实测数据,对非饱和情况下的储层纵波速度进行了外推,碳酸盐岩储层中纵波速度对含气饱和度的敏感性明显低于砂岩储层。 相似文献
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选择４种地壳岩石样品,经干燥或水饱和处理后在不同围压条件下测量了在其中传播的纵、横波的速度及其各向异性．在大气压条件下低孔隙度(＜１％岩样中,水饱和样品中的纵波速度明显地比干燥样品中的高,但横波速度的差别不大．因为在低孔隙度岩样中纵波速度对孔隙流体的反应比横波速度敏感,可以用泊松比的变化来反映随着围压的增加晶粒间流体对弹性波传播特性的影响．根据实验数据,按Ｏ’Ｃｏｎｎｅｌｌ模型分别计算了干燥和水饱和岩样中的裂纹密度,与通过实测体应变曲线得到的裂纹孔隙度十分吻合．利用横波的速度和偏振特性可以推断岩样中定向排列微裂纹的空间取向情况．研究表明,同时测量在岩样中传播的纵、横波的速度,通过Ｖｐ／Ｖｓ比值可以给出有关颗粒边界流体的证据,也可以估计岩样中的裂纹密度． 相似文献
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碳酸盐岩、致密砂岩和页岩等储层具有孔隙类型多样、孔隙结构复杂和非均质性强等特征,属于典型的多重孔隙储层,孔隙结构表征是多重孔隙储层预测和流体识别的关键.现有的孔隙结构表征方法大多利用孔隙纵横比或者构建一种新参数来描述孔隙结构.岩石临界孔隙度模型是一种常用的岩石物理模型,具有一定的物理意义和地质含义.本文推导了岩石临界孔隙度与岩石孔隙结构(孔隙纵横比)之间的关系,进而利用极化(形状)因子建立临界孔隙度与弹性参数之间的关系,构建了能够包含多种孔隙类型的多孔可变临界孔隙度模型.利用多孔可变临界孔隙度模型由储层的弹性参数反演不同孔隙类型的体积含量.实验室测量数据和实际测井数据表明,多孔可变临界孔隙度模型能够适用于多重孔隙储层岩石物理建模和孔隙结构表征. 相似文献
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基于岩石物里学中临界孔隙度模型,建立一种简洁的均匀弹性流体饱和孔隙介质模型,进行地震波传播研究.首先定义了构建目标模型的基本力学模型:介绍了全孔隙度区间内基本力学模型和目标孔隙介质的含义,其中基本力学模型除了完全弹性固体模型S和完全弹性流体模型F还包括临界孔隙模型C.然后通过等效力学模型推出了目标力学模型介质本构关系的组分表达形式.文中分别通过直接求取弹性参数的表达形式和运用应力应变关系两种方法得到介质模型的本构关系,进而得到该模型波动方程的组分表达形式.最后对这种介质模型进行了地震波传播的数值模拟,结合模拟结果分析孔隙对地震波传播的影响. 相似文献
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Priyanka Bangalore Nagaraj Mohan Kumar Mandalagiri Subbarayappa Vouillamoz Jean-Michel Johan Hoareau 《水文研究》2021,35(10):e14395
Estimation of hydraulic parameters is essential to understand the interaction between groundwater flow and seawater intrusion. Though several studies have addressed hydraulic parameter estimation, based on pumping tests as well as geophysical methods, not many studies have addressed the problem with clayey formations being present. In this study, a methodology is proposed to estimate anisotropic hydraulic conductivity and porosity values for the coastal aquifer with unconsolidated formations. For this purpose, the one-dimensional resistivity of the aquifer and the groundwater conductivity data are used to estimate porosity at discrete points. The hydraulic conductivity values are estimated by its mutual dependence with porosity and petrophysical parameters. From these estimated values, the bilinear relationship between hydraulic conductivity and aquifer resistivity is established based on the clay content of the sampled formation. The methodology is applied on a coastal aquifer along with the coastal Karnataka, India, which has significant clayey formations embedded in unconsolidated rock. The estimation of hydraulic conductivity values from the established correlations has a correlation coefficient of 0.83 with pumping test data, indicating good reliability of the methodology. The established correlations also enable the estimation of horizontal hydraulic conductivity on two-dimensional resistivity sections, which was not addressed by earlier studies. The inventive approach of using the established bilinear correlations at one-dimensional to two-dimensional resistivity sections is verified by the comparison method. The horizontal hydraulic conductivity agrees with previous findings from inverse modelling. Additionally, this study provides critical insights into the estimation of vertical hydraulic conductivity and an equation is formulated which relates vertical hydraulic conductivity with horizontal. Based on the approach presented, the anisotropic hydraulic conductivity of any type aquifer with embedded clayey formations can be estimated. The anisotropic hydraulic conductivity has the potential to be used as an important input to the groundwater models. 相似文献
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Angelo Sajeva Davide Scarpellini Pamela Tempone Simone Capaccioli 《Geophysical Prospecting》2019,67(4):872-887
The effective medium theory based on the Hertz–Mindlin contact law is the most popular theory to relate dynamic elastic moduli (or elastic velocities) and confining pressure in dry granular media. However, many experimental results proved that the effective medium theory predicts pressure trends lower than experimental ones and over-predicts the shear modulus. To mitigate these mispredictions, several evolutions of the effective medium theory have been presented in the literature. Among these, the model named modified grain contact theory is an empirical approach in which three parametric curves are included in the effective medium theory model. Fitting the parameters of these curves permits to adjust the pressure trends of the Poisson ratio and the bulk modulus. In this paper, we present two variations of the modified grain contact theory model. First, we propose a minor modification in the fitting function for the porosity dependence of the calibration parameters that accounts for non-linearity in the vicinity of the critical porosity. Second, we propose a major modification that reduces the three-step modified grain contact theory model to a two-step model, by skipping the calibration parameter–porosity fit in the model and directly modelling the calibration parameter–pressure relation. In addition to an increased simplicity (the fitting parameters are reduced from 10 to 6), avoiding the porosity fit permits us to apply the model to laboratory data that are not provided with accurate porosity measurements. For this second model, we also estimate the uncertainty of the fitting parameters and the elastic velocities. We tested this model on dry core measurements from literature and we verified that it returns elastic velocity trends as good as the original modified grain contact theory model with a reduced number of fitting parameters. Possible developments of the new model to add predictive power are also discussed. 相似文献
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孔隙度在岩石物理和地震勘探领域都是一个非常重要的参数,水饱和地层的孔隙度可以用于求海底地层的弹性模量进而求取纵横波速度、识别水合物以及估计水合物的储量等.然而在没有打钻的情况下要相对准确地了解海底未固结成岩地层的孔隙度变化趋势是困难的.历史上有学者提出了几个模型,都是基于孔隙度随深度的增加呈现指数下降的趋势,并且需要知道指数模型中的若干参数,因此就产生了两个问题,一是孔隙度是否随深度增加而呈现指数下降,二是指数模型中参数如何选取.本文从另外一个角度,即利用海底介质的压实性从表层开始往下逐层求取水饱和地层的孔隙度,此方法被称之为"体积模量法",它仅需要知道表层孔隙度和地层矿物组分,从而节省了勘探成本.本文将该方法应用于我国南海地区和美国ODP井数据,结果与测井数据以及地震反演数据吻合得较好. 相似文献
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对于裂缝、溶蚀孔洞发育的碳酸盐岩缝洞储层,如何从测井资料中提取裂缝、溶蚀孔洞信息是评价储层有效性的关键问题.为了从电成像测井静态图像上准确地分割出清晰的裂缝、溶蚀孔洞子图像进而提取其参数信息,本文提出了一种基于小波变换模极大值图像分割技术的电成像测井资料缝洞面孔率提取方法.以钮扣电极电导率曲线为对象,先消除井壁凹凸不平导致的地层背景噪声的影响,利用小波变换模极大值图像分割方法得到包含裂缝和溶蚀孔洞目标的子图像,根据子图像提取裂缝-孔洞总面孔率、裂缝面孔率、孔洞面孔率等信息.本文利用塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩地层的电成像测井数据提取了缝洞面孔率参数,还利用同井岩心CT扫描图像计算的平均缝洞面孔率、双侧向电阻率、常规测井资料三孔隙度模型计算的相对连通缝洞孔隙度进行了对比,并进行了试油验证.对比表明,电成像测井裂缝-孔洞总面孔率、裂缝面孔率、孔洞面孔率与岩心CT扫描图像平均缝洞面孔率、双侧向电阻率、相对连通缝洞孔隙度、试油结果均有较好的一致性.这一方面验证了采用本文方法提取的裂缝-孔洞总面孔率、裂缝面孔率、孔洞面孔率的合理性,另一方面表明所提取参数可用于指示缝洞型碳酸盐岩储层的渗透性和有效性. 相似文献
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A critical porosity model establishes the empirical relationship between a grain matrix and a dry rock by the concept of critical porosity. The model is simple and practical and widely used. But the critical porosity in the model is a fixed value that cannot relate to pore structure. The aim of this paper is to establish the theoretical relationship between critical porosity and pore structure by combining Kuster–Toksöz theory with the critical porosity model. Different from the traditional critical porosity model, critical porosity is not an empirical value but varied with pore shape and the ratio of bulk modulus versus shear modulus of the grain matrix. The substitution of the theoretical relationship into Kuster–Toksöz theory will generate the formulae for the bulk and shear moduli of multiple-porosity dry rocks, which is named the multiple-porosity variable critical porosity model. The new model has been used to predict elastic moduli for sandstone and carbonate rock. We compare the modelling results for P- and S-wave velocities and elastic moduli with the experimental data. The comparison shows that the new model can be used to describe the elastic properties for the rocks with multiple pore types. 相似文献