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五峰-龙马溪组页岩是目前国内页岩气勘探的首选层位，而其地震岩石物理特征是利用地震方法进行"甜点"预测的重要基础之一，但对五峰-龙马溪组页岩地震弹性特征变化规律的研究并未考虑沉积、成岩过程的影响，致使相应的规律性认识缺乏地质意义.在对五峰-龙马溪组页岩样品系统声学测量基础上，分析了页岩样品地震弹性性质的变化规律.利用X射线衍射分析、扫描电镜（SEM）、阴极发光（CL）与能谱分析确定了五峰-龙马溪组页岩在不同沉积环境下的成岩过程，并讨论了成岩过程与地震弹性性质变化规律的因果关系.研究结果表明，页岩中有机质（TOC）受高热演化程度的影响，其密度通常高于1.4 g·cm-3，并接近于有机碳密度上限1.6 g·cm-3（石墨密度）.五峰-龙马溪组页岩地震弹性性质变化规律整体受沉积环境控制，沉积环境的差异形成不同的成岩过程，致使地震弹性特征也表现出不同的变化规律.表现在五峰-龙马溪页岩样品动态岩石物理特征主要受岩石结构控制（支撑颗粒弹性性质），而孔隙度、TOC含量以及孔隙形状则为对地震弹性特征影响的次一级因素.五峰-龙马溪组页岩上段为浅水陆棚相，机械压实与化学压实（硅质胶结）为先后两个过程，造成样品表现出高的速度-孔隙度变化率、高速度比（泊松比）、高各向异性以及低TOC含量的特征.五峰-龙马溪组页岩下段为深水陆棚相，机械压实过程中同时伴有生物成因的硅质胶结，造成岩石样品表现出较高TOC含量与孔隙度、各向异性较弱以及较小的速度-孔隙度变化率.研究结果可为五峰-龙马溪页气储层的测井解释和地震"甜点"预测提供依据. 相似文献
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龙马溪组页岩是目前国内页岩气勘探的主要层位之一.由于岩石物理实验结果具有区域性,龙马溪组页岩的岩石特征与其地震弹性性质的响应规律需要开展相关的实验和理论研究工作予以明确.本研究基于系统的微观结构观察(扫描电镜和CT成像技术)和岩石物理实验来分析龙马溪组页岩样品地震弹性性质的变化规律,并依据微观结构特征建立相应的地震岩石物理表征模型.研究结果表明,石英含量对龙马溪组页岩的孔隙度以及有机碳(TOC)含量具有一定的控制作用,TOC和黄铁矿主要赋存于孔隙中;岩石骨架组成亦受控于石英或粘土含量,在石英含量大于40%(对应粘土含量小于30%)时,以石英、粘土共同作为岩石骨架,而粘土含量大于30%时,则以粘土作为岩石的骨架.因此,岩石骨架组成矿物、TOC含量、孔隙度共同制约龙马溪组页岩的地震弹性性质,富有机质储层岩石通常表现出低泊松比、低阻抗和低杨氏模量的特征,但由于支撑矿物的转换,某些富有机质页岩亦可表现为高阻抗特征.粘土矿物的定向排列仍然是造成页岩样品表现出各向异性的主要原因,各向异性参数与粘土含量具有指数关系.基于龙马溪组页岩的岩性特征及微观结构特征,可以利用自洽模型(SCA)、微分等效模量模型(DEM)和Backus平均模型的有效组合较为准确地建立龙马溪组页岩的地震岩石物理模型,实验结果和测井数据验证了模型的准确性.研究结果可为龙马溪组页岩气储层的测井解释和地震"甜点"预测提供依据. 相似文献
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《应用地球物理》2017,(3)
四川盆地及其周缘地区的筇竹寺组和五峰-龙马溪组页岩是目前国内页岩气勘探的主要层位之一,但其地震弹性性质响应规律的区域性特征需要开展相关的实验和理论研究工作予以明确。本研究对干燥状态下的筇竹寺组和五峰-龙马溪组页岩的露头样品进行了超声波速度测试,系统地分析了地震弹性性质随页岩岩石学特征的变化规律。研究结果表明,孔隙度与粘土矿物含量呈正相关、与脆性矿物含量呈负相关;粘土、石英、长石和碳酸盐构成页岩岩石基质,与孔隙共同构成页岩岩石骨架,而干酪根和黄铁矿主要赋存于孔隙中,与页岩骨架的耦合较弱。通过将全部连通性孔隙近似等效于仅存在于骨架粘土矿物之内和采用Gassmann流体替换类似的思路处理干酪根和黄铁矿,可以较为简单地将自相容近似(SCA)理论、微分等效介质模型(DEM)和Gassmann方程组合起来构建研究区页岩的地震岩石物理等效模型。该模型通过关键参数等效孔隙纵横比(采用研究区样品平均值或者由碳酸盐含量进行估算)可以较为准确地预测筇竹寺和五峰-龙马溪组页岩的纵波速度,验证了等效模型的有效性和较广的适用性,可为筇竹寺组和五峰-龙马溪组页岩气储层的测井解释和地震"甜点"预测提供依据。 相似文献
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近年来围绕四川盆地侏罗系陆相致密砂岩已取得了勘探突破,其中川中—川西过渡带具备形成大气田的地质条件,但对该套致密砂岩弹性性质变化规律的研究还较少,致使利用地震方法进行"甜点"储层预测的精度不高.本文利用四川盆地侏罗系沙溪庙组32块样品开展了系统的声学测量,在此基础上,分析了样品弹性性质的变化规律.结合X射线衍射矿物组分分析、扫描电镜、铸体薄片和岩石薄片特征确定了不同成岩作用对岩石储集性能的影响.研究结果表明,研究区致密砂岩储层表现为孔隙型储层,受差异性成岩作用影响,黏土含量、钙质含量和硅质含量的差异以及它们分布特征之间的差异对岩石弹性性质造成了很大的影响.在研究区对岩石物性及弹性性质有明显影响的成岩作用包括早期的钙质胶结作用、压实作用和溶蚀作用,因此针对不同时期的成岩作用对岩石弹性及物性的影响,利用接触-胶结模型、微分等效模量模型和临界孔隙度校正的Hashin-Shtrikman上限模型建立了研究区致密砂岩的岩石物理模型. 相似文献
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数字岩心是计算岩石弹性性质的一类常用方法.龙马溪组页岩具有多矿物构成、复杂微结构和强非均质等特征,常规岩石物理的弹性等效解析建模局限性较大,目前流行的静态数值等效建模方法的精度有限.本文基于高分辨率的页岩数字岩心数据,采用多阈值分割方法将数字岩心分解为黏土、石英、孔隙、TOC、长石类、黄铁矿类等六种矿物类型;利用矿物组分等效模量法计算各类矿物的弹性模量;采用二元函数分水岭方法表征不同压力下的岩石孔隙变形和颗粒接触关系变化;通过取向分布函数(ODF)定量分析矿物颗粒展布造成的各向异性特征.最后基于Biot孔弹方程,采用不分裂卷积完全匹配层(CPML)旋转交错网格有限差分法模拟不同压力下弹性波在数字岩心中的传播.以未加压的数字岩心为参考模型,计算不同压力下弹性波走时的平均时间差,进而估算各压力点的数字岩心等效速度.与该岩心样品的超声实验测量速度比较,动态法数值计算结果略偏高,据此校正数值计算过程中表征岩石微结构及颗粒接触关系随压力变化的二元函数,有效改善动态法弹性等效数值建模精度. 相似文献
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川南下志留统龙马溪组页岩储集空间定量表征 总被引：7，自引：0，他引：7
以川南上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩钻井资料为基础,通过建立储层岩石物理模型和孔隙度数学模型,对富有机质页岩段基质孔隙构成和裂缝发育状况进行了定量评价.经过定量表征证实,龙马溪组页岩储集空间具有4大特征:(1)脆性矿物、粘土矿物和有机质三者产生的单位质量孔隙体积为有机质最高、粘土矿物次之、脆性矿物最少;(2)有效储层孔隙度适中,与Barnett相当,且孔隙构成以粘土矿物层间孔隙和有机质孔隙为主体;(3)富有机质页岩段孔隙度与TOC、脆性矿物/粘土矿物比值关系密切,主要表现为孔隙度随着TOC增大而增大,富含粘土的页岩孔隙度比富含脆性矿物的页岩孔隙度大;(4)黑色页岩裂缝发育,裂缝规模以微型、中-大型裂缝为主,裂缝密度自上而下增大,反映了龙马溪组底部具有脆性矿物含量高、杨氏模量高、泊松比低和脆性好等特点. 相似文献
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为识别四川盆地丁山区龙马溪—五峰组目的层富含页岩气的"甜点区",本文对页岩的有机碳含量、脆性、孔隙度及微裂隙等核心指标进行分析研究.对页岩展开岩石物性特征和岩石物理分析,结果显示"甜点区"具有TOC含量高、高孔隙度、低密度、脆性高(石英含量高)的特点,此外储层的拉梅常数和密度的乘积λρ分布范围是18～30 GPa·g·cm-3,泊松比v范围是0.18～0.22,剪切模量μ范围是13～18 GPa.根据储层的岩石物理特征,同时考虑孔隙度、裂隙纵横比和矿物组分对优质页岩敏感弹性参数的影响,采用等效嵌入体应力平均(EIAS)理论模型构建适合页岩气储层的三维岩石物理模板,进而预测储层的孔隙度、裂隙纵横比和石英矿物含量.基于测井数据,对构建的三维岩石物理模板进行校正,将校正后的模板应用到研究工区,选取过三口井的二维测线和三维区块,进行孔隙度、裂隙纵横比和石英矿物含量的定量预测.对比实际资料分析得出的优质页岩储层孔隙度预测范围与测井结果吻合较好,过三口井的目的层产气情况与预测结果一致性良好,目的层页岩具有高孔隙度、低裂隙纵横比和高石英含量的特征,可有效地指示优质页岩储层分布. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2019,(11)
页岩具有独特的组分和微观结构,其弹性性质通常呈现较强的各向异性,这对其地震和声波测井响应具有显著的影响.四川盆地东部及南部的富有机质海相页岩是目前中国页岩气勘探的主要目标之一,为了研究该地区下志留统的五峰组和上奥陶统的龙马溪组页岩的弹性各向异性特征和影响因素,文章开展了包括超声脉冲测量、全岩衍射分析、有机质热解等实验测试和数据分析.实验结果表明:(1)该地区页岩的各向异性普遍较强,但是强度范围变化较大(10～50%);(2)页岩的各向异性与黏土含量的相关性较好,且黏土定向排列程度对这一关系有重要的影响;(3)五峰-龙马溪组页岩的各向异性强度与有机质含量没有明显的相关性,而美国Bakken、西伯利亚Bazhenov等页岩的有机质含量是其各向异性强度的重要决定因素,这一差异主要是由不同页岩的成熟度的差异和有机质形态、分布特征的差异所导致;(4)同时还发现,该页岩的有机质含量与石英含量呈正相关,这在一定程度上也削弱了有机质含量和各向异性强度之间的相关性.文章的研究结论揭示了五峰-龙马溪组页岩弹性各向异性的特征和影响因素,能够为中国南方富有机质海相页岩的地震各向异性勘探、定量解释、资源评价提供重要的理论基础和数据支持. 相似文献
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在龙马溪页岩微观物性特征分析的基础上,综合利用测井解释、微观测试分析资料,建立了一种适用于龙马溪页岩的横观各向同性岩石物理模型,该模型建模过程：将各向异性SCA和DEM模型联合模拟得到的黏土和干酪根混合物作为背景介质;采用SCA模型对脆性矿物混合物进行模拟,利用各向异性DEM将脆性矿物混合物添加到背景介质;进一步将空孔隙添加到页岩基质,并利用Brown-Korringa模型进行各向异性条件下的流体替换,从而得到横观各向同性页岩岩石物理模型.通过对四川盆地A井龙马溪页岩进行岩石物理建模分析,计算了孔隙纵横比、纵横波速、各向异性系数和弹性参数,检验了模型的准确性.研究结果表明：矿物颗粒和孔隙纵横比是影响模型精度的关键参数,黏土和干酪根颗粒纵横比为0.05,图像识别获得的脆性矿物颗粒纵横比主要分布于0.45~1.0（集中分布于0.5~0.85）,横波波速反演获得的孔隙纵横比主要分布于0.1~0.3（平均值约为0.22）;模型预测和实测纵波波速之间误差为-2.40%~2.21%（平均绝对误差仅1.20%）,预测和实测横波波速之间误差为-1.93%~1.42%（平均绝对误差仅0.64%）,证实了本文模型的准确性和精度.本文模型能够准确计算页岩5个独立的刚度系数,为页岩弹性参数、声波波速、各向异性和脆性分析提供了有效手段,也为后续地球物理和工程地质参数分析提供了重要依据. 相似文献
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水力压裂储层改造技术是页岩气开发的关键技术手段.大量高压流体注入页岩储层会显著改变岩石的纵横波速度、岩石力学参数及其各向异性特征.文章在伪三轴应力加载条件下对龙马溪组页岩开展了差异化的水力压裂岩石物理实验,对比了应力加载方式和水-岩物理化学反应对于页岩纵横波速度和岩石力学参数的影响.实验结果表明,对于干燥页岩样品,各向同性应力加载可以增大其纵横波速度和杨氏模量,并减弱对应的各向异性特征,而差应力加载可以提高杨氏模量的各向异性特征,并使页岩垂直沉积层理方向上的抗压强度下降速率加快.另一方面,水力压裂引发的水-岩物理化学反应能够"软化"页岩样品,降低其杨氏模量.这一"软化"作用对页岩纵横波速度的影响较小,而使Thomsen参数、杨氏模量和泊松比的各向异性特征显著下降.此外,页岩样品泊松比之间的负线性关系也由于压裂流体对页岩的"软化"作用失去了对于应力加载的敏感性.研究结果可以为龙马溪组页岩岩石力学性质研究提供良好的借鉴和数据支持. 相似文献
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提出了各向异性页岩储层统计岩石物理反演方法.通过统计岩石物理模型建立储层物性参数与弹性参数的定量关系，使用测井数据及井中岩石物理反演结果作为先验信息，将地震阻抗数据定量解释为储层物性参数、各向异性参数的空间分布.反演过程在贝叶斯框架下求得储层参数的后验概率密度函数，并从中得到参数的最优估计值及其不确定性的定量描述.在此过程中综合考虑了岩石物理模型对复杂地下介质的描述偏差和地震数据中噪声对反演不确定性的影响.在求取最大后验概率过程中使用模拟退火优化粒子群算法以提高收敛速度和计算准确性.将统计岩石物理技术应用于龙马溪组页岩气储层，得到储层泥质含量、压实指数、孔隙度、裂缝密度等物性，以及各向异性参数的空间分布及相应的不确定性估计，为页岩气储层的定量描述提供依据. 相似文献
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The shales of the Qiongzhusi Formation and Wufeng–Longmaxi Formations at Sichuan Basin and surrounding areas are presently the most important stratigraphic horizons for shale gas exploration and development in China. However, the regional characteristics of the seismic elastic properties need to be better determined. The ultrasonic velocities of shale samples were measured under dry conditions and the relations between elastic properties and petrology were systemically analyzed. The results suggest that 1) the effective porosity is positively correlated with clay content but negatively correlated with brittle minerals, 2) the dry shale matrix consists of clays, quartz, feldspars, and carbonates, and 3) organic matter and pyrite are in the pore spaces, weakly coupled with the shale matrix. Thus, by assuming that all connected pores are only present in the clay minerals and using the Gassmann substitution method to calculate the elastic effect of organic matter and pyrite in the pores, a relatively simple rock-physics model was constructed by combining the self-consistent approximation (SCA), the differential effective medium (DEM), and Gassmann’s equation. In addition, the effective pore aspect ratio was adopted from the sample averages or estimated from the carbonate content. The proposed model was used to predict the P-wave velocities and generally matched the ultrasonic measurements very well. 相似文献
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Quantitative characterization of reservoir space in the Lower Silurian Longmaxi Shale,southern Sichuan,China 总被引：1，自引：0，他引：1
WANG YuMan DONG DaZhong YANG Hua HE Ling WANG ShiQian HUANG JinLiang PU BoLing WANG ShuFang 《中国科学:地球科学(英文版)》2014,57(2):313-322
Based on the drilling data of the Upper Ordovician Wufeng Shale and the Lower Silurian Longmaxi Shale in southern Sichuan Basin,the construction of matrix pores and the development condition of fractures in a marine organic-rich shale are quantitatively evaluated through the establishment of the reservoir petrophysical models and porosity mathematical models.Our studies show that there are four major characteristics of the Longmaxi Shale confirmed by the quantitative characterization:(1)the pore volume of per unit mass is the highest in organic matter,followed in clay minerals,finally in brittle minerals;(2)the porosity of the effective shale reservoir is moderate and equal to that of the Barnett Shale,and the main parts of the shale reservoir spaces are interlayer pores of clay minerals and organic pores;(3)the porosity of the organic-rich shale is closely related to TOC and brittle mineral/clay mineral ratio,and mainly increases with TOC and clay mineral content;(4)fractures are developed in this black shale,and are mainly micro ones and medium-large ones.In the Longmaxi Shale,the fracture density increases from top to bottom,reflecting the characteristics with high brittle mineral content,high Young’s modulus,low Poisson's ratio and high brittleness at its bottom. 相似文献
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页岩岩石物理建模旨在建立页岩矿物组分、微观结构、流体填充与岩石弹性参数的关系.对四川盆地龙马溪组页岩进行岩石物理建模研究，针对页岩黏土含量高、层间微裂缝发育等特点，利用Backus平均理论描述页岩黏土矿物弹性参数，利用Chapman理论计算与水平微裂缝有关的VTI各向异性，并利用Bond变换考虑地层倾角的影响.提出以黏土矿物纵、横波速度和孔隙纵横比为拟合参数进行岩石物理反演的方法，并引入贝叶斯框架减小反演的多解性.由已知的黏土矿物纵、横波速度和孔隙纵横比作为先验信息，并以测井纵、横波速度作为约束条件建立反演的目标函数，同时利用粒子群算法进行最优化搜索.计算结果表明，基于先验约束和粒子群算法的反演方法能够较准确地反演黏土矿物的弹性参数、孔隙形态参数以及裂缝密度等参数.计算得到的黏土纵、横波速度较高，并且在一定范围内变化，这可能与龙马溪组页岩的黏土矿物组分中具有较高弹性模量的伊利石含量较高有关，同时也与黏土定向排列等微观物性特征有关.反演得到的裂缝密度与纵波各向异性参数ε呈明显的正相关，而与横波各向异性参数γ相关性较小.另外，页岩各向异性参数与黏土垂向的纵横波速度有较强的相关性. 相似文献
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The dependence of elastic moduli of shales on the mineralogy and microstructure of shales is important for the prediction of sweet spots and shale gas production. Based on 3D digital images of the microstructure of Longmaxi black shale samples using X-ray CT, we built detailed 3D digital images of cores with porosity properties and mineral contents. Next, we used finite-element (FE) methods to derive the elastic properties of the samples. The FE method can accurately model the shale mineralogy. Particular attention is paid to the derived elastic properties and their dependence on porosity and kerogen. The elastic moduli generally decrease with increasing porosity and kerogen, and there is a critical porosity (0.75) and kerogen content (ca. ≤3%) over which the elastic moduli decrease rapidly and slowly, respectively. The derived elastic moduli of gas- and oil-saturated digital cores differ little probably because of the low porosity (4.5%) of the Longmaxi black shale. Clearly, the numerical experiments demonstrated the feasibility of combining microstructure images of shale samples with elastic moduli calculations to predict shale properties. 相似文献
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Prestack amplitude versus angle inversion for Young's modulus and Poisson's ratio based on the exact Zoeppritz equations 
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下载免费PDF全文 Elastic parameters such as Young's modulus, Poisson's ratio, and density are very important characteristic parameters that are required to properly characterise shale gas reservoir rock brittleness, evaluate gas characteristics of reservoirs, and directly interpret lithology and oil‐bearing properties. Therefore, it is significant to obtain accurate information of these elastic parameters. Conventionally, they are indirectly calculated by the rock physics method or estimated by approximate formula inversion. The cumulative errors caused by the indirect calculation and low calculation accuracy of the approximate Zoeppritz equations make accurate estimation of Young's modulus, Poisson's ratio, and density difficult in the conventional method. In this paper, based on the assumption of isotropy, we perform several substitutions to convert the Zoeppritz equations from the classical form to a new form containing the chosen elastic constants of Young's modulus, Poisson's ratio, and density. The inversion objective function is then constructed by utilising Bayesian theory. Meanwhile, the Cauchy distribution is introduced as a priori information. We then combine the idea of generalised linear inversion with an iterative reweighed least squares algorithm in order to solve the problem. Finally, we obtain the iterative updating formula of the three elastic parameters and achieve the direct inversion of these elastic parameters based on the exact Zoeppritz equations. Both synthetic and field data examples show that the new method is not only able to obtain the two elastic parameters of Young's modulus and Poisson's ratio stably and reasonably from prestack seismic data but also able to provide an accurate estimation of density information, which demonstrates the feasibility and effectiveness of the proposed method. The proposed method offers an efficient seismic method to identify a “sweet spot” within a shale gas reservoir. 相似文献