基于固体替换模型的有机质含量对页岩弹性性质的影响分析
发布时间：2021-12-29 21:47
页岩中的TOC（Total Organic Carbon,总有机碳）含量,对页岩的有效弹性模量以及与之相关的弹性波速度（P波和S波）有重要影响,建立弹性模量与TOC含量关系是页岩气甜点预测的重要手段之一.C&S和S&M两种固体置换理论主要针对孔隙度较大的砂岩,能否适用于孔隙度低、孔隙形态复杂和非均质性强的页岩目前尚未深入研究.鉴于目前已知的富有机质页岩的TOC赋存形态与裂缝以及孔隙形态类似,有关TOC含量对岩石弹性模量的影响可视为孔隙物质充填问题来研究.本文利用数字岩心技术,构造同一数字岩心不同TOC含量的样本群,基于C&S和S&M两种固体替换理论模型,通过有限元（FEM）数值模拟交叉验证,详细研究了两种固体替换方程对页岩的适用性和TOC含量对页岩弹性性质的影响.研究表明,由于实际岩心孔隙及TOC分布的非均质性,C&S替换方程弹性模量预测值与FEM模拟结果存在差异,而S&M替换方程预测值与FEM模拟结果基本一致,两种方程的预测差异揭示页岩非均质强度,利用S&M替换方程中的参数α1,α2,...
【文章来源】：地球物理学报. 2020,63(07)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
实验装置示意图
实验测量弹性模量随围压变化数据
图2 实验测量弹性模量随围压变化数据图3a—c为同一块岩心的三个方向的数字岩心切片，代表了三个方向的孔隙、矿物分布情况以及非均质特征．其中，黑色斑点为孔隙．图3d为孔隙放大后的形态．在页岩中，TOC充填于孔隙中，并且页岩各向异性以及非均质性主要由孔隙分布决定．根据之前研究（Zhang et al.,2016;Hu et al.,2018；王志伟等，2018），对于本文研究的龙马溪组页岩，其TOC均以长轴状夹杂物的形态赋存于背景岩石中，并且其长轴较小（本研究中，长轴长约为10μm），远小于入射波波长（入射波长约为3mm）．根据Hudson(1986）、Galvin和Gurevich(2007,2009）、Guo等（2018）的研究，对于长轴状的夹杂物对背景介质的影响，当其尺度远小于入射波波长时，均可认为夹杂物是背景介质弹性性质的一阶扰动（Fu et al.,2018），可作为孔隙结构处理．因此，在本文中，我们将TOC作为孔隙填充物对待是合理的．我们基于数字岩心的阈值分割技术（王志伟等，2018），同时提取孔隙分布以及TOC分布信息，计算三张切片的孔隙&TOC分布的自相关函数．
【参考文献】：
期刊论文
[1]龙马溪组页岩数字岩芯超声响应数值模拟及散射特征分析[J]. 王志伟,符力耘,张艳,魏伟. 地球物理学报. 2018 (03)
[2]超声实验中谱比法衰减的散射与本征吸收特性[J]. 周浩,符力耘. 地球物理学报. 2018 (03)
[3]利用三维数字岩心计算龙马溪组页岩等效弹性参数（英文）[J]. 张文辉,符力耘,张艳,金维浚. Applied Geophysics. 2016(02)
[4]基于页岩岩石物理等效模型的地应力预测方法研究[J]. 张广智,陈娇娇,陈怀震,马中高,李呈呈,印兴耀. 地球物理学报. 2015(06)
[5]泥岩、页岩声速各向异性及其影响因素分析[J]. 邓继新,史謌,刘瑞珣,俞军. 地球物理学报. 2004(05)
博士论文
[1]灰度图像阈值分割的自适应和快速算法研究[D]. 阳树洪.重庆大学 2014
本文编号：3556916
【文章来源】：地球物理学报. 2020,63(07)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
实验装置示意图
实验测量弹性模量随围压变化数据
图2 实验测量弹性模量随围压变化数据图3a—c为同一块岩心的三个方向的数字岩心切片，代表了三个方向的孔隙、矿物分布情况以及非均质特征．其中，黑色斑点为孔隙．图3d为孔隙放大后的形态．在页岩中，TOC充填于孔隙中，并且页岩各向异性以及非均质性主要由孔隙分布决定．根据之前研究（Zhang et al.,2016;Hu et al.,2018；王志伟等，2018），对于本文研究的龙马溪组页岩，其TOC均以长轴状夹杂物的形态赋存于背景岩石中，并且其长轴较小（本研究中，长轴长约为10μm），远小于入射波波长（入射波长约为3mm）．根据Hudson(1986）、Galvin和Gurevich(2007,2009）、Guo等（2018）的研究，对于长轴状的夹杂物对背景介质的影响，当其尺度远小于入射波波长时，均可认为夹杂物是背景介质弹性性质的一阶扰动（Fu et al.,2018），可作为孔隙结构处理．因此，在本文中，我们将TOC作为孔隙填充物对待是合理的．我们基于数字岩心的阈值分割技术（王志伟等，2018），同时提取孔隙分布以及TOC分布信息，计算三张切片的孔隙&TOC分布的自相关函数．
【参考文献】：
期刊论文
[1]龙马溪组页岩数字岩芯超声响应数值模拟及散射特征分析[J]. 王志伟,符力耘,张艳,魏伟. 地球物理学报. 2018 (03)
[2]超声实验中谱比法衰减的散射与本征吸收特性[J]. 周浩,符力耘. 地球物理学报. 2018 (03)
[3]利用三维数字岩心计算龙马溪组页岩等效弹性参数（英文）[J]. 张文辉,符力耘,张艳,金维浚. Applied Geophysics. 2016(02)
[4]基于页岩岩石物理等效模型的地应力预测方法研究[J]. 张广智,陈娇娇,陈怀震,马中高,李呈呈,印兴耀. 地球物理学报. 2015(06)
[5]泥岩、页岩声速各向异性及其影响因素分析[J]. 邓继新,史謌,刘瑞珣,俞军. 地球物理学报. 2004(05)
博士论文
[1]灰度图像阈值分割的自适应和快速算法研究[D]. 阳树洪.重庆大学 2014
本文编号：3556916
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shiyounenyuanlunwen/3556916.html
