岩石弹性波速度和饱和度-孔隙流体分布的关系.doc

岩石弹性波速度和饱和度_孔隙流体分布的关系（完整版）实用资料
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岩石弹性波速度和饱和度、孔隙流体分布的关系
史1沈文略1杨东全2
1北京大学地质学系,北京1008712清华大学工程力学系,北京100084
摘要在实验室对6种砂岩进行了连续的进水和失水实验.测量了两个过程的纵波速度
VP、横波速度VS进水
和失水速率随饱和度SW的变化;分析了低饱和度时流体对岩石弹性性质的影响.实验表明,进水和失水过程显示不同的纵、横波速度与饱和度关系,速度不仅与饱和度有关,还与不同饱和阶段的孔隙流体分布有关,而且也是水和岩石骨架之间的物理及化学作用所致.
关键词波速饱和度孔隙流体分布岩石物理
文章编号0001-5733(200301-138-05中图分类号P584收稿日期2001-05-18,2002-06-20收修定稿.
THERELATIONSHIPWAVEVELOCITIESWITH
SATURATIONANDFLUIDDISTRIBUTION
INPORESPACE
SHIGE1SHENWENLUE1YANGDONGQUAN2
1DepartmentofGeology,PekingUniversity,Beijing100871,China
2DepartmentofEngineeringMechanicsofTsinhuaUniversity,Beijing100084,China
AbstractContinuousimbibitionanddehydratingexperimentsarecarriedoutforsixsamplesinlaboratory.
Compressionalwavevelocity(VPandshearwavevelocity(VS,theimbibition’sanddehydratingratewithwatersaturationaremeasuredduringthetwoprocesses.Theinfluenceofporefluidonrockelasticpropertiesatlowsaturationisanalyzed.Theexperimentsshowthatdifferentsaturationprocessleadstodifferentvelocity2saturationrelationship.Thevelocitiesarenotonlyrelatedtowatersaturation,butalsorelatedtoporefluiddistributionduringdifferentsaturationstage.Thevelocitiesarealsorelatedtothephysicalandchemicalinteractionbetweenwaterandrockskeleton.
KeywordsVelocity,Saturation,Porefluiddistribution,Rockphysics.
1引言
根据Biot理论和Gassmann方程,孔隙流体使岩石的纵波速度VP增加,而横波速度VS略有降低[1,2].这一结论是建立在流体在孔隙中均匀分布的假设基础之上的.许多实验证实纵、横波速度和饱和度有关[3~6].Gregory[7]认为,饱和度对低孔隙
岩石速度的影响要大于对高孔隙度岩石的影响;完
全水饱和岩石的VP明显大于部分饱和的岩石;VS并不总是随饱和度的增加而降低,而是和压力、孔隙度、孔隙流体与岩石骨架之间的化学作用等因素有关.
Domenico[8]的研究表明,含水饱和度较低时,随着饱和度增加,样品密度的增加使VP有所降低;但当饱和度达到较高值时,岩石的孔隙度明显增加,超
基金项目国家自然科学基金资助项目(49774239.作者简介史,女,1943年生,1966年毕业于北京大学地球物理系,教授,博士生导师,从事地球物理教学和超声波地震模型实验及岩石物

第46卷第1期

2003年1月

地球物理学报
CHINESE
JOURNAL
OF
GEOPHYSICS

Vol.46,No.1
Jan.,2003
过了密度增大引起的速度变化,从而使VP有明显增
大.对于横波,由于剪切模量和饱和度的关系不大,所以,当密度随饱和度的增加而增加时VS随饱和度的增加有所降低.
速度随饱和度的变化规律并不完全由孔隙流体的饱和度决定.Domenico[8]的实验结果表明,不同的饱和过程会导致速度的变化,认为速度与孔隙流体在孔隙尺度范围的微观分布有关.Knight和Nolen2Hoeksema[3]的实验表明,在进水过程中,含水饱和度达到80%时VP值急剧上升,而在其他饱和度范围没有明显的变化.在失水过程