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未固结砂岩岩石物理属性与地震波衰减系数关系研究

卢良鑫  
【摘要】:本文研究的是关于在未固结成岩地层中地震波的吸收衰减系数与岩石物理特征即孔隙度、渗透率、饱和度之间的关系(这里的饱和度特指水合物的饱和度)。研究内容包含了地震波在未固结成岩地层的吸收衰减机制、吸收衰减系数与岩石物理三大特征的关系,层速度与孔隙度之间的关系,孔隙度随深度变化的关系,渗透率与孔隙度、饱和度以及颗粒尺寸等岩石属性的关系。研究这些关系的意义在于希望用地震波速度反演得出地层孔隙度,然后经过一定的处理得出水饱和地层的孔隙度,接着就可以用水饱和地层孔隙度、颗粒直径等计算出水饱和地层的渗透率,最后用地震波衰减系数透过合适的吸收衰减机制反演出实际地层的渗透率,并与水饱和地层的渗透率对比,从而在识别水合物过程中建立一个渗透率异常指标。然而地震波在地下介质中的吸收衰减机制至今还是个未完全解决的问题。目前国内外学者提出的吸收衰减机制主要有三种,分别是Biot双相介质理论、喷流流动机制(简称喷流机制)以及前面两者相结合得出的BISQ理论。未固结成岩地层的特点是孔隙度较高,普遍高于30%,以及砂岩颗粒不存在胶结的情况,另外地震波的频率相对于声波、超声波低得多(小于200Hz)。因此本文根据南海实际情况的初始条件透过三种吸收机制分析了地震波吸收衰减系数与各个岩石物理属性参数之间的关系,画出关系曲线,从中找出规律。在吸收衰减的数值模拟中还需要孔隙度随深度的变化曲线作为输入,而这里的孔隙度随深度变化曲线采用了前期研究的结果即体积模量模型。孔隙度在岩石物理和地震勘探领域都是非常重要的一个参数,水饱和地层的孔隙度可以用于求海底地层的弹性模量进而求纵横波速度、识别水合物以及估计水合物的含量等。然而对于海底未固结成岩在没有打钻的情况下要相对准确的了解海底的孔隙度变化趋势是困难的,历史上有些学者提出了几个模型,都是基于孔隙度对深度的增加呈现指数下降的趋势,并且需要知道指数模型公式中的若干参数,因此就产生了两个问题,一是孔隙度是否随深度增加而呈现指数下降,二是指数模型中参数如何选取。本文从另外一个角度,即利用海底介质的压缩性从最表层开始往下逐层求取水饱和地层的孔隙度随深度变化趋势,其结果与测井数据以及地震反演数据吻合得较好。


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