巖石物理-巖性課件

巖石物理巖石物理學(xué)重要性與意義地球由巖石圈、水圈和大氣層組成。而巖石是構(gòu)成地球最基本的物質(zhì)，因此研究地球上的諸多現(xiàn)象和過程（如地球的能源、資源、環(huán)境和災(zāi)害等問題-人類生存的基礎(chǔ)問題）都離不開對(duì)巖石物理性質(zhì)的清楚認(rèn)識(shí)和深刻理解。它們包括巖石力學(xué)、聲學(xué)特性、電性、磁性和放射性等，是地球物理勘探的物理基礎(chǔ)，主要在資源勘探、重大水利水電工程、地震預(yù)報(bào)等領(lǐng)域上應(yīng)用。地質(zhì)工程—地球探測與信息技術(shù)、地質(zhì)勘查地球物理學(xué)-固體地球物理學(xué)、應(yīng)用地球物理學(xué)、大地測量學(xué)和空間地球物理。

巖石特點(diǎn)巖石與一般材料不同點(diǎn)：1、高溫高壓環(huán)境2、多孔介質(zhì)3、長期作用。彈性（脆性）—非彈性（韌性、塑性）—黏性，出現(xiàn)了地層變形彎曲、褶皺、斷裂。

巖石物理學(xué)在油儲(chǔ)地球物理中應(yīng)用巖石物理學(xué)，陳禺頁，北京大學(xué)出版社雙相介質(zhì)中波的傳播，AmosNur

等，石油工業(yè)出版社定量測井聲學(xué)，唐曉明等，石油工業(yè)出版社毛管理論在測井解釋中的應(yīng)用，原海涵，石油工業(yè)出版社巖石物理基本實(shí)驗(yàn)結(jié)果、基礎(chǔ)理論參考文獻(xiàn)礦物、巖石巖性測井資料確定巖性和孔隙度巖石彈性巖石強(qiáng)度提綱巖石物理特性—測井資料應(yīng)用礦物：單質(zhì)或化合物的化學(xué)成分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和構(gòu)造是有一定規(guī)律特點(diǎn):均勻固體、一定的化學(xué)成分、特定結(jié)構(gòu)晶體例：硅酸鹽類：長石、云母、角閃石、輝石、橄欖石、高嶺石碳酸鹽類：方解石、白云石硫酸鹽類：重晶石、石膏氧化物：石英、磁鐵礦、赤鐵礦硫化物：黃鐵礦巖石：在各種地質(zhì)條件作用下，由一種或多種礦物有規(guī)律地組成的集合體特點(diǎn)：化學(xué)成分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)復(fù)雜而不固定，但具有特定的比重、孔隙度、抗壓強(qiáng)度等許多物理性質(zhì)巖石特性與組成礦物性質(zhì)比例有關(guān)，也與礦物在巖石中幾何形狀、分布狀況、膠結(jié)情況以及礦物顆粒間孔隙度及孔隙流體有關(guān)，與進(jìn)行測量尺度有關(guān)礦物、巖石特點(diǎn)礦物種類、礦物比例、空間分布、顆粒大小和孔隙度大小等分類成巖過程分類：火成過程、沉積過程、變質(zhì)過程------火成巖（巖漿巖）、沉積巖、變質(zhì)石火成巖：指巖漿在地下或噴出地表冷凝后形成的巖漿巖，是組成巖石地殼主要巖石（侵入巖、噴出巖，細(xì)?；鸪蓭r、粗粒火成巖）有：酸性（SiO235—78%）,基性組分（鐵鎂鈣）,堿性組分（鈉鉀）按SiO2含量：酸性（>65%)—花崗巖、流紋巖中性（52—65%）—閃長石、安山巖基性（<52%)—輝長石、玄武巖

巖石分類

變質(zhì)巖：已形成的巖漿巖和沉積巖，由于地殼運(yùn)動(dòng)或巖漿侵入使巖石以固體狀態(tài)發(fā)生成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的改變形成新巖石有：接觸變質(zhì)作用，區(qū)域變質(zhì)作用及動(dòng)力變質(zhì)作用例：片麻巖—石英、長石及不同數(shù)量黑云母及角閃石石英巖—高溫高壓下石英砂巖重結(jié)晶大理石—石灰?guī)r重結(jié)晶

巖漿巖、變質(zhì)巖一般均致密、堅(jiān)硬（除玄武巖外），沒有儲(chǔ)集空間，在高溫高壓下形成，不具備生油條件巖石分類

中砂質(zhì)粗粒巖屑長石砂巖（接觸式膠結(jié)）不等粒砂巖，5×10細(xì)粒巖屑石英砂巖（薄膜-孔隙式膠結(jié)）

粒間擴(kuò)大孔，5×10

粒間孔全貌，孔隙中無充填物

粒間孔隙被高嶺石堵塞

顆粒表面生長次生石英

長石顆粒微溶蝕

碎屑顆粒粒度分級(jí)極細(xì)

碳酸鹽巖成分分類

巖石分類

成巖旋回巖漿變質(zhì)巖火成巖沉積物沉積巖熔化冷卻、固化（結(jié)晶）風(fēng)化、搬運(yùn)沉積膠結(jié)、壓實(shí)（巖石化）高溫、高壓（變質(zhì)）高溫、高壓風(fēng)化、搬運(yùn)和沉積風(fēng)化、搬運(yùn)沉積

巖石的某些物理性質(zhì)巖石類型密度（g/cm3）孔隙度（%）抗壓強(qiáng)度（Mpa）抗拉強(qiáng)度（Mpa）火成巖花崗巖閃長石玄武巖2.6~2.72.7~2.92.7~2.810.51200~300230~270150~2004~7沉積巖砂巖頁巖石灰?guī)r2.1~2.51.9~2.42.2~2.75~307~252~2035~10035~7015~1401~2變質(zhì)巖大理石石英巖板巖2.5~2.82.5~2.62.6~2.70.5~21~20.5~570~200100~270100~2004~7礦物、巖石巖性測井資料確定巖性和孔隙度巖石彈性巖石強(qiáng)度提綱

測井資料確定巖性和孔隙度測井資料確定巖性和孔隙度巖鹽天然氣校正的大致方向砂巖石灰?guī)r白云巖硬石膏孔隙度BAPVmaφ測井資料確定巖性和孔隙度巖鹽天然氣校正的大致方向砂巖石灰?guī)r白云巖硬石膏孔隙度BAPVmaφ測井資料確定巖性和孔隙度點(diǎn)號(hào)ρ

b(g/cm3)φSNP(%)Δt(μs/ft)(ρma)a(g/cm3)(Δtma)a(μs/ft)1234567891011122.552.872.792.772.812.742.762.552.812.822.712.4711.545.51161262347.510246546556246585069525555672.732.912.862.912.892.92.842.92.872.912.852.8548.54347.54141444441.547494440某個(gè)井段的骨架巖性識(shí)別圖數(shù)據(jù)測井資料確定巖性和孔隙度砂巖石灰?guī)r白云巖硬石膏123912測井資料確定巖性和孔隙度聲波測井：M-N交會(huì)圖中子測井：密度測井：測井資料確定巖性和孔隙度普通巖石M與N值（（英尺/秒）（英尺/秒）測井資料確定巖性和孔隙度硬石膏砂巖硬石膏石膏石膏石灰?guī)r白云巖石灰?guī)r砂巖白云巖泥巖區(qū)泥巖區(qū)天然氣次生孔隙度次生孔隙度天然氣測井資料確定巖性和孔隙度體積模型VmaVshφ測井資料確定巖性和孔隙度體積模型

聲波孔隙度：密度孔隙度：中子孔隙度：測井資料確定巖性和孔隙度塔中47井石炭系聲波與孔隙度的關(guān)系塔中47井石炭系密度與孔隙度的關(guān)系巖心刻度確定孔隙度和骨架值測井資料確定巖性和孔隙度巖心刻度確定粒度中值塔中47井區(qū)泥質(zhì)含量與粒度中值的關(guān)系塔中11井區(qū)泥質(zhì)含量與粒度中值的關(guān)系塔中11井志留系測井處理成果圖

塔中111井志留系測井處理成果圖

塔中47井志留系測井處理成果圖

塔中47井石炭系測井處理成果圖

巖電參數(shù)的變化規(guī)律及控制因素礦物、巖石巖性測井資料確定巖性和孔隙度巖石彈性巖石強(qiáng)度提綱測井資料確定巖石彈性參數(shù)縱波速度：橫波速度：體積彈性模量：切變模量：壓縮系數(shù)：泊松比：測井資料確定巖石彈性參數(shù)巖石楊氏模量（104Mpa）切變模量（104Mpa）泊松比粘土頁巖1.7~4.5板巖4.872.18~2.720.115砂巖0.03~7.150.2~0.35正長巖6.29~8.631.71~3.200.18~0.256石英巖5~83.24~4.420.22~0.27石灰?guī)r2.5~8.012.31~2.650.22~0.35百云巖7.1~9.163.23~3.98硬石膏7.2~7.42.810.295測井資料確定巖石彈性參數(shù)

YT1井巖心速度在室溫和高溫下隨壓力變化關(guān)系

1081（25C）不同有效應(yīng)力條件下砂巖孔隙度與縱橫波速度比關(guān)系測井資料確定巖石彈性參數(shù)

巖心速度與含氣飽和度的關(guān)系縱波縱波橫波橫波不同含氣飽和度下的縱波速度與壓力的關(guān)系測井資料確定巖石彈性參數(shù)壓力、溫度與流體對(duì)泊松比影響：1.在干燥巖石內(nèi),圍壓在某一給定溫度時(shí)對(duì)縱波有比較大的影響,而在某一給定圍壓時(shí),溫度對(duì)橫波有較大的延緩影響.在“正常的”地殼內(nèi),溫度與壓力的綜合影響勢必會(huì)使泊松比隨深度而增大.2.增加低壓孔隙流體的溫度,可使體積彈性模量和縱波速度連續(xù)減小,而切變模量和橫波速度卻受該巖石結(jié)晶基質(zhì)的溫度的影響.由于縱波速度低,橫波速度又接近不變化,從而引起泊松比減小.3.高壓孔隙流體使切變模量與橫波速度隨溫度的增高而降低,但縱波速度受影響較小,從而泊松比增大.礦物、巖石巖性測井資料確定巖性和孔隙度巖石彈性巖石強(qiáng)度提綱

巖石典型的本構(gòu)關(guān)系εδ0ABCDEQPR硬化彈性軟化破裂巖石破裂基本類型最小主應(yīng)力或圍壓σ3壓縮拉力σ1σ3破裂時(shí)的最大主應(yīng)σ1三軸壓縮單軸拉伸單軸壓縮σtσc破裂時(shí)主應(yīng)力之間關(guān)系σ3σ1σt切應(yīng)力、正應(yīng)力之間關(guān)系庫侖（Coulomb）破裂準(zhǔn)則σ3σ1σ3σ1ABθS0—聚合強(qiáng)度，μ、φ—內(nèi)摩擦系數(shù)、內(nèi)摩擦角C0—單軸抗壓強(qiáng)度Φ=300時(shí)，C0=S0/0.289庫侖（Coulomb）破裂準(zhǔn)則的圖示σ3σ1C00φ穩(wěn)定狀態(tài)破裂線穩(wěn)定狀態(tài)破裂線ABPS0σσ3σ1′σ12θ0τ

θ=

庫侖（Coulomb）破裂準(zhǔn)則μ

φ(°)

θ(°)q00.30.61.01.7017304560904553.56067.5759011.83.35.81