基于等效介質理論的孔隙縱橫比分布反演

作者：歐陽芳,趙建國,李智,肖增佳,賀艷曉,趙皓,任靜

摘要：孔隙縱橫比是描述多孔巖石微觀孔隙結構特征的重要參數,目前用于獲取巖石完整孔隙縱橫比分布的經典模型為David-Zimmerman(D-Z)孔隙結構模型,該模型假設巖石由固體礦物基質、一組縱橫比相等的硬孔隙以及多組縱橫比不等的微裂隙構成,并認為固體礦物基質和硬孔隙均不受壓力影響,在此基礎上,利用超聲縱橫波速度的壓力依賴性反演巖石硬孔隙和各組微裂隙的孔隙縱橫比及孔隙度.該方法的關鍵點在于以累積裂隙密度為橋梁,借助等效介質理論建立了巖石彈性模量和孔隙縱橫比之間的內在聯系.但在D-Z模型中,多重孔隙巖石累積裂隙密度的計算直接由單重孔隙裂隙密度公式實現,這種近似導致該模型在許多情況下難以獲得良好的反演精度.為了完善經典D-Z模型,本文提出了一種基于虛擬降壓的孔隙縱橫比分布反演策略,通過多個假想降壓過程實現累積裂隙密度的準確計算,并將基于DEM和MT的經典D-Z模型推廣到KT和SCA中,結合四種等效介質理論建立了一套完整的反演流程.采用一系列砂巖和碳酸鹽巖樣品,測試了反演流程在實際巖芯孔隙縱橫比提取中的應用效果,研究結果表明:與D-Z模型相比,本文方法的模擬結果與實際數據吻合更好,并同時適用于砂巖和碳酸鹽巖;此外,通過分析四種等效介質理論的模擬結果發現,本文方法并不十分依賴于等效介質理論的選擇,這些理論獲得的孔隙結構參數隨壓力的變化趨勢基本一致,數值上僅存在略微差異,且這種差異隨著壓力的增大逐漸消失.本文方法是經典D-Z孔隙結構模型的重要補充,對巖石孔隙結構表征、流體飽和巖石速度預測以及孔間噴射流效應的模擬具有十分重要的意義.

發文機構：中國石油大學（北京）油氣資源與探測國家重點實驗室

關鍵詞：巖石孔隙結構孔隙縱橫比虛擬降壓等效介質理論Pore structure model of rockPore aspect ratioFictitious unloading methodEffective medium theory

分類號： P631[天文地球—地質礦產勘探]