基于多孔介质弹性理论的碳酸盐岩地层超压预测

碳酸盐岩地层超压预测目前仍然是国内外研究的难点问题。碎屑岩超压预测方法均是建立在明显的超压测井、地震宏观响应规律基础上的经验关系,这些经验性方法不适用于因岩性致密使得超压地球物理响应微弱的碳酸盐岩地层。通过碳酸盐岩样品超压岩石物理模拟实验,分析了在应力-孔隙压力共同作用下岩石中声波速度、弹性参数的变化规律;基于多孔介质弹性理论和广义胡克定律推导并建立了表征孔隙压力与岩石弹性参数定量关系的理论模型,即多孔介质弹性理论的超压预测量化模型。以川东北地区典型碳酸盐岩超压钻井为例,开展了碳酸盐岩地层超压预测应用研究:针对碳酸盐岩地层选择油气水测井综合解释模型获取岩石物性参数;利用Voigt-Reuss-Hill平均模量模型计算岩石基质体积模量,利用Wood模型和Patchy模型计算孔隙流体体积模量,利用BISQ模型计算岩石骨架体积模量,然后通过多孔介质弹性理论量化模型预测超压。预测结果显示预测压力与钻杆实测压力(DST)吻合较好,与泥浆密度换算压力和随钻监测压力变化趋势相近,表明这种基于多孔介质弹性理论的超压预测量化模型是一种解决碳酸盐岩地层超压预测的新途径。

基于多孔弹性介质理论中高浓纸浆浓缩过程的仿真模拟

基于多孔弹性介质理论、运用有限元分析软件ABAQUS,对中高浓纸浆在开式楔形区中的滤水浓缩过程进行模拟,以得不同滤网夹角时的孔隙比。在楔形区之前,在竖直方向上,由下到上孔隙比逐渐增大,纤维的紧密程度从下到上逐渐降低;在楔形区内,不同角度时,楔形区内的纤维沉积情况基本相同。

基于多孔弹性介质理论的高浓流浆箱锯齿形流道仿真模拟

基于多孔弹性介质理论,运用有限元分析软件ABAQUS对不同结构型式高浓流浆箱锯齿形流道进行仿真模拟,以得到纸浆的孔隙率。在流道的突扩处和渐缩处,纸浆孔隙率变化较大,纸浆纤维分布不均匀程度增加。纸浆孔隙率、纸浆纤维分布在流道突扩处变化程度大于流道渐缩处。外凸和内凹组合型的流道对纸浆孔隙率和纸浆纤维分布均匀性影响较小。

碳酸盐岩超压岩石物理模拟实验及超压预测理论模型

碳酸盐岩地层超压预测目前仍然是超压研究的难点问题,常用的碎屑岩地层超压预测方法是建立在Terzaghi有效应力理论基础上的、经验性的、且需要有明确响应超压的测井和地震参数(主要是纵波速度)。这些经验性的方法不适用于岩性致密且物性极不均一的碳酸盐岩地层的超压预测。通过碳酸盐岩样品超压岩石物理模拟实验剖析岩石弹性性质与孔隙流体压力和有效应力的关系,基于含流体岩石多孔介质弹性理论和广义胡克定律,从分析碳酸盐岩地层应力-应变-孔隙压力本构关系着手,建立表征孔隙压力与岩石弹性参数定量关系的超压预测理论模型(超压预测量化模型)。利用实测碳酸盐岩样品矿物组分含量并结合Voigt-Reuss-Hill模型计算岩石基质弹性模量,利用Wood模型和Patchy模型计算孔隙流体弹性模量,然后再利用碳酸盐岩样品岩石物理模拟实验得到的实际有效应力与岩石骨架弹性模量相关关系,根据Biot有效应力定律,计算得到岩石样品的等效骨架弹性模量。利用上述获得的碳酸盐岩样品各弹性参数,通过超压预测量化模型计算碳酸盐岩超压,并与碳酸盐岩样品岩石物理模拟实验加载的孔隙流体压力进行对比,验证了超压预测量化模型的合理性,提出了基于实测资料的模型校正方法。该超压预测理论模型所需的岩石弹性参数也可通过研究测井和地震资料计算获得,并可利用地震资料实现碳酸盐岩地层的超压钻前预测。

稠油蒸汽热采区声波资料异常现象的物理解释及应用

针对稠油蒸汽热采区常见的声波资料异常现象,根据双相多孔介质声波传播理论及相关实验结果,对于这一特殊的声波测井响应特征进行了解释,认为注入蒸汽的影响导致了纵波速度的低异常及幅度的强衰减,而使声波测井资料显现出异常高时差值或出现“跳变”现象.据此总结了利用声波资料评价蒸汽波及范围与蒸汽前缘的解释方法,并进行了多井评价实验,取得了满意结果.同时,也为利用孔隙介质弹性波动理论评价地下蒸汽分布范围的适用性提供了新的现场实际例证.

饱水OGFC沥青路面力学分析

基于弹性多孔介质理论,利用Abaqus软件建立了饱水OGFC沥青路面的轴对称有限元模型,分析了在水荷载耦合作用下,上面层OGFC不同动态压缩模量对应力、应变和孔隙水压力影响的变化规律;研究了不同车速和渗透系数情况下孔隙水压力的时程变化曲线。结果表明:随着OGFC动态压缩模量的增大,沥青面层的水平应力呈下降趋势,中面层底部的水平应力受影响最大,上面层底部次之,下面层底部最小;随着OGFC动态压缩模量的增加,特征点A最大水平应变不断减小,特征点B、C随上面层动态压缩模量的增大,最大水平应变影响不大;面层结构内的孔隙水压力在水和车载耦合作用下呈现明显的正负逆转现象,且与车速有关,车速越大,孔隙水压力越大;OGFC动态压缩模量和上面层渗透系数的增大均可降低上面层孔隙水压力。

水泥混凝土路面半刚性基层的孔隙水压力特性

基于多孔介质弹性理论,运用ABAQUS有限元分析软件对水泥混凝土路面半刚性基层的孔隙水压力进行了数值模拟,计算了不同外部荷载和路面结构条件下的基层孔隙水压力分布规律。分析结果表明:在饱水状态下,基层孔隙水压力随面层厚度、面层模量、基层厚度与基层渗透系数的增大而减小,随基层模量的增大而增大,但面层和基层模量对孔隙水压力的影响不显著;孔隙水压力随交通荷载的增大而呈线性增大,在荷载相同时,荷载分布越密集,对基层孔隙水压力分布的影响越显著,加载模式只影响孔隙水压力的消散过程;孔隙水压力随行车速度的增大而增大,消散过程加快。

A unified theory for elastic wave propagation through porous media containing cracks-An extension of Biot's poroelastic wave theory

Rocks in earth＇s crust usually contain both pores and cracks. This phenomenon significantly affects the propagation of elastic waves in earth. This study describes a unified elastic wave theory for porous rock media containing cracks. The new theory extends the classic Biot＇s poroelastic wave theory to include the effects of cracks. The effect of cracks on rock＇s elastic prop- erty is introduced using a crack-dependent dry bulk modulus. Another important frequency-dependent effect is the ＂squirt flow＂ phenomenon in the cracked porous rock. The analytical results of the new theory demonstrate not only reduction of elas- tic moduli due to cracks but also significant elastic wave attenuation and dispersion due to squirt flow. The theory shows that the effects of cracks are controlled by two most important parameters of a cracked solid： crack density and aspect ratio. An appealing feature of the new theory is its maintenance of the main characteristics of Biot＇s theory, predicting the characteristics of Blot＇s slow wave and the effects of permeability on elastic wave propagation. As an application example, the theory cor- rectly simulates the change of elastic wave velocity with gas saturation in a field data set. Compared to Biot theory, the new theory has a broader application scope in the measurement of rock properties of earth＇s shallow crust using seismic/acoustic waves.