不同影响因素下致密灰岩声波特性研究

在研究岩石力学性质、获取地层参数的过程中,岩石的声波特性发挥着重要作用。为了研究致密灰岩的声波特性,从鄂尔多斯盆地3 500 m以下4段灰岩地层取不同孔隙度的岩样进行实验,研究了不同孔隙度、层理、围压、轴压对致密砂岩声波性质的影响。实验结果表明,3 500 m以下致密灰岩的孔隙度分布在5%-13%之间,并且随着孔隙度的增加,灰岩的弹性模量减小,纵横波速呈线性减小;致密灰岩在平行层理方向纵横波速大于垂直层理方向,因为垂直层理方向灰岩声阻抗大;在0-5 MPa内,随着围压增大致密砂岩纵横波速增大明显,围压继续增大,纵横波速变化不明显;轴压较小时,致密灰岩的纵横波速随着轴压的增大变化不明显,当轴压增大到一定程度时,不同围压下纵横波速基本一样,围压对其影响减小。

变有效应力条件下致密砂岩声波特性实验研究

致密砂岩气藏在钻完井、生产过程中有效应力会发生变化,致密砂岩孔隙结构复杂,微裂隙发育,当有效应力增大时,微裂缝发生闭合,孔隙被压缩,使得声波在致密砂岩中的传播特性发生变化。通过探究变有效应力条件下声波传播特点对预测致密砂岩地层压力以及对岩石动态力学参数响应特征的认识具有重要意义。以鄂尔多斯盆地上古生界二叠系典型致密砂岩为研究对象,测定了有效应力增加时,干岩样纵波、横波波速和渗透率。结果表明,当有效应力低于临界有效应力时(0~15 MPa),致密砂岩主要表现为微裂缝的闭合,纵、横波波速与有效应力均呈幂指数关系;当高于临界有效应力时(15~50 MPa),岩石变形特征由线弹性阶段逐渐向塑性变形阶段过渡,致密砂岩发生层间错动,孔隙被压缩,纵、横波波速随有效应力线性变化。同时,渗透率和波速对有效应力的响应具有一致性,当小于临界有效应力时,渗透率随有效应力呈幂指数递减。

不同因素作用下致密灰岩声波特性和孔压关系研究

灰岩的成岩作用复杂,常规的孔隙压力预测方法不再适用;可以利用灰岩的声波性质和孔压之间的关系来实现孔压的预测。为了探究致密灰岩声波特性和孔压之间的关系,对苏里格气田马五组灰岩岩样进行了声波特性试验,研究了孔隙度、层理、围压和轴压等不同影响因素作用下,灰岩纵横波波速随孔压的变化规律及其产生的原因。实验结果表明,灰岩的孔隙度与渗透率没有特定关系;纵横波波速与孔压的关系呈现规律性变化。当孔压较小时;纵横波波速变化较小,当孔压增大到一定程度后,纵横波波速随孔压的增大而迅速减小,这种现象可以通过有效应力来解释。随着孔隙度的增加,纵横波波速会呈现非线性减小;平行层理方向纵横波波速要大于垂直层理方向,因为平行层理方向声波阻抗小;不同围压和轴压作用下,灰岩纵横波波速随孔压的变化规律相似,并且在孔压较小时,纵横波波速相差不大,当孔压增大到一定程度后,纵横波波速之间差距变大。