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震电效应研究在资源勘探中的应用前景 总被引：5，自引：7，他引：5
石油，天然气和水的储层主要为含流体多孔介质。由于油气和水资源勘探的日益增长的需要，与含流体多孔介质密切相关的震电效应研究在我国得到了迅速发展。针对声电测井探测渗透率，地震波传播的损耗及其控制，天然电磁波与电磁场的产生机制及其利用等问题，已对第一类震电效应（震阻效应或I效应），第二类震电效应（流动电势效应或E效应）以及充放电（激发极化）效应，开展了理论和实验研究，取得了相当大的进展。随着油气勘探二次创业的到来，将为震电效应在资源勘探中的应用带来巨大的机遇和挑战。 相似文献
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从电化学理论、薄膜效应以及浓差极化，解释了震电效应的基本原理.通过室内沙槽和岩芯标本实验，发现了震电信号，且在砂土上的震电信号比粘土上的大；含石油岩芯标本上的震电效应信号比含水岩芯标本上的强.通过室外实验，也已经测量到可信的震电效应信号，从而为石油测井继续研究提供了实验数据. 相似文献
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水饱和孔隙介质中平面震电波电磁特性的定量模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
震电效应在地球物理测井和勘探领域拥有十分广阔的前景.为了研究孔隙介质中的震电效应,本文基于毛管模型中渗流场和电流场耦合理论,利用Pride震电理论对震电耦合波传播特性进行了定量模拟;对震电横波、震电快纵波、震电慢纵波的传播速度、衰减常数、电场强度、电流密度以及电荷密度进行了比较,定量分析了其随孔隙度、离子浓度、阳离子交换量的变化规律.分析结果表明:随着频率增大,三种震电耦合波波速、衰减常数以及电流密度与固相速度比值的模值增大,震电横波电场强度与固相速度比值的模值减小,震电快纵波、慢纵波电场模值增大.当频率相同时,震电快纵波波速最大、衰减常数最小,震电慢纵波波速最慢、衰减常数最大,震电横波的波速和衰减常数大小居于快、慢纵波之间;频率不变时,震电慢纵波电场强度与固相速度比值的模值最大,快纵波次之,横波最小;中低频时,震电横波电流密度与固相速度比值的模值略大于慢纵波;高频时,震电慢纵波略大于横波,快纵波一直最小.溶液浓度和阳离子交换量对三种震电波的波速和衰减常数影响很小;溶液浓度越大或阳离子交换量越小,三种震电波电场强度、电流密度与固相速度比值的模值越小,震电快纵波和慢纵波电荷密度与固相速度比值的模值也越小,但是相位几乎都不变. 相似文献
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震电耦合产生的伴随震电场(CS)和震电界面场(IR)具有不同的强度,且能够反映地下地质体界面信息的震电界面响应一般较弱,而震电界面响应场可能在薄互层地质背景下能够出现较强的振幅值.目前还未有针对薄互层震电波场响应特征分析,且纵波引起的震电界面响应场是否对薄互层敏感有待探究.本文基于体积电荷密度的震电耦合理论数值模拟了平行薄互层(VTI)和倾斜薄互层(HTI)地质背景下的震电波场响应特征.结果表明,伴随纵波传播而产生的CS震电场几乎不受平行薄互层和楔形薄互层的影响.纵波在界面处诱导产生的IR震电场对垂直薄互层不敏感,但水平薄互层和楔形薄互层模型的厚度和薄互层的层数均能影响IR震电信号,薄互层单层厚度减小和薄互层层数增加会导致IR信号的增强.结果有力证明了纵波引起的震电界面响应场在薄互层地质体处会产生振幅异常,而水平和垂直薄互层的震电波场差异也有将助于探究层理方向有显著差异的页岩等储层中产生的震电信号. 相似文献
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地震波在地下含流体孔隙介质中传播时,会引起中观尺度的"局域流",进而产生地震波震电效应.基于Biot(1941)固结理论的准静态方程,在频率域中采用空间有限差分方法,正演模拟虚岩石物理岩样的地震波衰减和震电效应.与时间域虚岩石物理方法相比,该方法既可以直接求取任一频率下的地震波衰减和电势,便于应用于实际岩样的预测分析,也避免了讨论岩样外表面施加的力源函数表达式及时间剖分稳定性条件等问题.首先利用周期性层状介质模型验证了本文所描述方法的有效性,并进一步求取分析了周期性层状介质两种不同特征单元的渗流电流密度及电势,数值模拟结果表明由中观尺度"局域流"引起的震电效应电势振幅数量级在实验室测量范围之内,随后,分析研究了四种不同高渗介质占比值的地震衰减及震电效应特征.最后,将本文提出的震电效应数值计算方法推广至二维,并求取了二维斑块饱和模型的地震波衰减、速度频散、电势的振幅和相位角数值结果. 相似文献
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井中震电效应的模拟实验研究Ⅰ:井液部分 总被引：2，自引：2，他引：0
在总结前人对震电效应理论和实验研究现状的基础上,指出了井中震电勘探的特殊性．利用自行设计的实验系统,实验考察了直流电场对井液声学性质的影响,并对实验现象做了机理探讨．发现：当使用小功率直流电源(32V,3A)对NaCl溶液(20000mg／L)施以直流电场时,与电流强度和作用时间有关的电解导致了溶液物理化学组分的变化,当OH^-取代Cl^-时,可以使溶液的声速和幅度增大,但同时出现的气体(H2、Cl2),特别是H2导致了“气泡幕”的发生,对声波能量(幅度)的影响是决定性的,实验结果和机理分析有助于丰富对井中震电勘探实验现象的认识． 相似文献
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用Biot介质参数说明了波达波夫震电波方程组中弹性动力学 参数的含义，解释了第一类和第二类震电效应的意义，在忽略第一类震电效应条件下将该方 程组与Pride方程组进行比较，说明了二者在描述第二类震电效应方面的异同点. 同时指出 ：波达波夫方程组忽略了流体与固体的耦合质量；方程中的黏性耗散项丢掉了一个孔隙度因 子，依据该方程组计算出的弹性波和转换电场的幅度将偏大；边界条件之一存在错误，会影 响对波在界面上的反射透射规律的描述. 相似文献
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利用电磁波和地震波的性质以及目前对含流体多孔介质震电效应的认识，分析了电磁波对震电参数的分辨力，并与电磁波对电导率参数的分辨力进行了对比．据此指出了天然电磁场高分辨探测地下油气水地层的可能性． 相似文献
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本文针对流体饱和孔隙介质的动电效应,在砂岩模型井中开展了动电测井实验研究.记录到渗透率不同模型中单极源动电测井的全波波形,清晰地观测到了伴随纵波、横波和斯通利波的动电转换信号,给出了本文实验条件下,动电测井全波中各分波的幅度,并通过电声比的大小说明了各分波的动电转换能力.实验结果表明:孔隙介质动电效应与渗透率密切相关,动电信号的幅度随着地层渗透率的增大而增加,在高渗透率地层中记录动电信号的幅度较大,这一特性可用于地层渗透率的井下动电评估.本文实验结果还验证了动电测井的可行性,同时指出:与声波测井相比,动电测井信号对地层渗透率更加敏感,这为渗透率等地层参数的井下动电测量奠定了实验基础. 相似文献
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孔隙地层中存在着动电耦合现象,弹性波作用在声阻抗或者电化学性质差异地层会产生辐射电磁波.本文探讨了随钻条件下,利用孔隙地层中的动电耦合效应探测井旁地质体的可行性.为此模拟了井外存在声阻抗差异和电化学差异界面时声波诱导的辐射电场响应特征.求出柱坐标下介质中声场和电场函数表达式,由此计算并比较了均匀介质和弹性差异界面情况下井中接收到的电场.发现随钻条件下,井外的弹性差异界面会产生以光速传播的辐射电磁波.该电磁波反映了井外地质信息,并先于井中直达声波的伴随电磁场到达接收器,因而可以直接观测到.此外,还发现界面辐射电磁波可以用来探测油、水等电化学性质差异大而弹性阻抗差异小的界面;声源频率以及界面两侧地层性质差异程度是辐射电磁波幅度的影响因素. 相似文献
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幅度大的钻铤波掩盖地层信号是困扰随钻声波测井技术的难题,认识钻铤波特性对于消除或有效降低钻铤波至关重要.记录岩石动电效应引起电磁场的随钻动电测井,被认为有望彻底解决钻铤波干扰问题.本文采用有限差分法,模拟不同钻铤、不同井孔结构的随钻声场,对比分析了单极源钻铤波的传播特性,阐明存在伴随钻铤波动电信号的原因.结果表明:钻铤声波在沿钻铤传播时向外部介质辐射能量,透过井壁进入地层的具有视钻铤波速度的声波,与地层纵横波一样可发生动电转化,因而可导致随钻动电测井时产生钻铤波速度的电磁信号.计算还表明,高频情况下,随钻声波测井钻铤波呈现两阶模式:具有低频截止频率的高阶钻铤波幅度较小,其速度略低于钻铤纵波速度;无截止频率的低阶钻铤波幅度较大,其波速在高频时甚至低于钻铤横波速度.这种频散特性和多阶模式特性,是径向多分层开波导结构的导波属性. 相似文献
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探索基于孔隙介质动电效应的随钻测井新方法是当前测井勘探领域的热点研究之一.本文针对随钻测井情况下的动(声)-电转换机理,在砂岩模型井中进行了多极源(单/偶/四极源)随钻动电测井实验研究,记录了井中声波激发动电转换波场的时域波形,给出了各分波的时间-速度图,并与多极源随钻声波测井数据进行对比,结果表明:钻铤波诱导的动电转换信号在随钻动电测井全波中的相对幅度显著降低,从而可准确提取到地层声波的传播速度,实现了利用随钻动电测井方法测量地层波速的目的,验证了随钻动电测井技术可有效抑制钻铤波的思想.本文还进一步分析了钻铤波的动电耦合特性,并结合有机玻璃模型井中随钻动电测井和无井孔模型下的随钻声波测量,研究了伴随钻铤波电场信号的传播特性和衰减规律,深入探讨了随钻动电测井全波中钻铤波被削弱的原因,并给出了定量的实验数据分析,为随钻动电测井理论模拟的解释提供有效实验数据支撑. 相似文献
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The seismoelectric effects induced from the coupling of the seismic wave field and the electromagnetic field depend on the physical properties of the reservoir rocks. We built an experimental apparatus to measure the seismoelectric effects in saturated sandstone samples. We recorded the seismoelectric signals induced by P-waves and studied the attenuation of the seismoelectric signals induced at the sandstone interface. The analysis of the seismoelectric effects suggests that the minimization of the potential difference between the reference potential and the baseline potential of the seismoelectric disturbance area is critical to the accuracy of the seismoelectric measurements and greatly improves the detectability of the seismoelectric signals. The experimental results confirmed that the seismoelectric coupling of the seismic wave field and the electromagnetic field is induced when seismic wave propagating in a fluid-saturated porous medium. The amplitudes of the seismoelectric signals decrease linearly with increasing distance between the source and the interface, and decay exponentially with increasing distance between the receiver and the interface. The seismoelectric response of sandstone samples with different permeabilities suggests that the seismoelectric response is directly related to permeability, which should help obtaining the permeability of reservoirs in the future. 相似文献
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基于孔隙介质动电效应的测量方法在油气勘探领域有着巨大的潜在应用价值.本文针对理论预测的随钻动电测井可削弱钻铤波对地层声波干扰的问题,设计了室内随钻动电测井实验装置和测量系统,并在小尺寸砂岩模型井中开展了随钻动电测井实验研究.为了突出随钻动电测井技术的特点,本文先在砂岩模型井中进行了电缆声波测井和电缆动电测井实验测量,获得了地层声波的传播速度.然后又在同一模型井中进行了随钻声波测井和随钻动电测井实验,记录了这两种情况下的测井全波波形,比较了电缆声波/动电测井和随钻声波/动电测井的差异性,并进一步分析了钻铤波和井中动电转换信号的传播特性.本文还通过随钻动电测井的时域波形提取到被测地层的纵横波速度,从实验角度验证了随钻动电测井技术测量地层波速的可行性.此外,本文实验结果对随钻动电测井的仪器设计及现场测量也有参考意义. 相似文献
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Seismoelectric coupling coefficients are difficult to predict theoretically because they depend on a large numbers of rock properties, including porosity, permeability, tortuosity, etc. The dependence of the coupling coefficient on rock properties such as permeability requires experimental data. In this study, we carry out a set of laboratory measurements to determine the dependence of seismoelectric coupling coefficient on permeability. We use both an artificial porous “sandstone” sample, with cracks, built using quartz‐sand and Berea sandstone samples. The artificial sample is a cube with 39% porosity. Its permeability levels are anisotropic: 14.7 D, 13.8 D, and 8.3 D in the x‐, y‐, and z‐directions, respectively. Seismoelectric measurements are performed in a water tank in the frequency range of 20 kHz–90 kHz. A piezoelectric P‐wave source is used to generate an acoustic wave that propagates through the sample from the three different (x, y, and z) directions. The amplitudes of the seismoelectric signal induced by the acoustic waves vary with the direction. The highest signal is in the direction of the highest permeability, and the lowest signal is in the direction of the lowest permeability. Since the porosity of the sample is constant, the results directly show the dependence of seismoelectric coefficients on permeability. Seismoelectric measurements with natural rocks are performed using Berea sandstone 500 and 100 samples. Because the Berea samples are nearly isotropic in permeability, the amplitudes of the seismoelectric signals induced in the different directions are the same within the measurement error. Because the permeability of Berea 500 is higher than that of Berea 100, the amplitude of the seismoelectric signals induced in Berea 500 is higher than those in Berea 100. To determine the relative contributions of porosity and permeability on seismoelectric conversion, we carried out an analysis, using Pride (1994) formulation and Kozeny–Carman relationship; the normalized amplitudes of seismoelectric coupling coefficients in three directions are calculated and compared with the experimental results. The results show that the seismoelectric conversion is related to permeability in the frequency range of measurements. This is an encouraging result since it opens the possibility of determining the permeability of a formation from seismoelectric measurements. 相似文献
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震电测井的现场试验中测得电磁首波幅值大于伴随电场幅值,这种情况在前人的理论模拟和模型井测量中从未出现.本文研究矿化度界面对震电测井波场的影响,基于Pride方程和边界连续条件模拟了震电测井波场,其中井外孔隙地层可以视为均匀的或者是径向分层的.计算结果表明:对于均匀孔隙地层,当井内流体矿化度大于井外地层孔隙流体矿化度时,电磁首波幅值可以比伴随斯通利波的电场幅值还大;井内流体矿化度与井外地层孔隙流体矿化度的比值越大,电磁首波相对伴随斯通利波的电场的幅值越大.对于径向分层地层,当井内流体矿化度大于内层地层的孔隙流体矿化度时,电磁首波幅值可以比伴随斯通利波的电场幅值还大;当外层地层矿化度小于内层地层矿化度时,电磁首波幅值可以比伴随斯通利波的电场幅值还大;增加内层地层厚度,电场全波幅值减小,电磁首波相对伴随电场的幅值减小.本文的模拟结果表明,震电测井中确实会出现电磁首波幅值比伴随电场幅值还大的情况,这对于解释震电测井的测量结果具有指导意义. 相似文献