差異載荷條件下非常規富含有機質頁巖的彈性和電性測量

作者：W.F.Foodruff,李會憲,張生

摘要：文中給出了一種試驗方法，用于同時測量1MHz頻率下超聲波速度的應力依賴性和不排水彈性剛度張量（undrained elastic stiffness tensor）以及100mHz—10Hz頻率范圍內復電導率張量（complex conductivity tensor）的分量。試驗采用的樣品是采自海因斯維爾組頁巖的柱狀巖心（孔隙度大約為0．08，除去了束縛水，粘土含量大約為30—40wt％，以伊利石為主）。試驗在受控的圍壓和孔隙流體壓力下進行，即代表原地儲層條件的差異壓力狀態。采用獨立的采集陣列（壓電水晶和不極化電極）開展定向測量，這些陣列在巖心樣品外表面上按方位排列，層理面與柱狀巖心樣品的軸向一致。采用高分辨率示波器（oscilloscope）記錄超聲波波形，采用配備有精度為0．1mrad阻抗分析儀的四電極采集系統記錄復阻抗譜（complex impedance spectra）。分別在排水和不排水的條件下，按照完全飽含水狀態下的加載和卸載順序重復開展試驗。測量結果顯示，超聲波速度和復電導率具有高度的應力依賴性，這可歸因于樣品內裂隙的開啟和閉合。利用這些數據估算了巖心樣品的各向異性電性和彈性的有效壓力系數，對于彈性和電性而言，所得的有效應力系數都小于1。在裂隙閉合后，電性和聲波的有效應力系數還會更小。對于復電導率張量分量而言，其各向異性比（anisotropy ratio）大約是30，而剛度張量的壓縮分量（C11／C33）的各向異性比只有2。

關鍵詞：同時測量水彈性電性載荷條件頁巖有機質孔隙流體壓力超聲波速度

分類號： P584[天文地球—巖石學][天文地球—地質學]