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RockPhysics岩石物理学学习内容1、岩石物理学概述1.1岩石物理学的内容与特点1.2岩石物理学的研究方法2、岩石与岩石的变形2.1地球上的岩石和矿物2.2应力与应变2.3岩石的本构关系2.4岩石实验3、岩石中波的传播与衰减3.1岩石中的波3.2岩石中波速的测量与应用3.3岩石中波的衰减3.4岩石模型4岩石的弹性4.1二相体的弹性4.2流体静压力下岩石裂纹对弹性的影响4.3流体静压力下岩石孔洞对弹性的影响4.4岩石中孔隙流体对弹性的影响4.5弹性波在双相体岩石中的传播5岩石的输运特性5.1达西（Darcy）定律和岩石的渗透率5.2渗透率的测量5.3岩石的输运模型6岩石的电、磁、热学特性6.1岩石的电学特性6.2岩石的磁学特性6.3岩石的热学特性教材：陈颙，黄庭芳著，岩石物理学，北京大学出版社，2001年参考书：1）赵鸿儒、唐文榜、郭铁栓编著，超声地震模型试验技术及应用，石油工业出版社，19862）R.E.Sheriffet.al.,ReservoirGeophysics,SEG,19923）AmosNur著，许云译，双相介质中波的传播，石油工业出版社，19861、岩石物理学概述以王之敬（WangZee）的学术报告为主。王之敬为我校校友。现为美国ChevronTexaco公司的研究员，美国斯坦福大学客座教授。杰出的国际岩石物理学家，美国SEG协会副主席。Outline提纲•Whatisrockphysics?什么是岩石物理•Whyrockphysics?为什么要研究岩石物理•Usesandabuses应用及滥用•Somerecentresults一些近期结果•Challenges挑战RockphysicsStudiesthephysicsofrocksbutmostlyconcentratesonseismicproperties(velocity,impedance,attenuation)ofsedimentaryrocksinrelationtootherpetrophysicalpropertiesandreservoirparameters顾名思义，岩石物理研究岩石的物理性质，但主要集中在沉积岩石的地震特性:波速、阻抗、衰减，以及与其他岩性和油藏参数的关系Whatdoesrockphysicsdo?•Bridgesrockandfluidpropertiesandseismicdata连接地震数据和岩石、流体特性的桥梁•Isthephysicalbasisforseismicreservoircharacterizationanddirecthydrocarbondetection地震油藏定性描述及直接找油的物理基础ReservoirpropertiesPorosity孔隙度Density密度Saturation饱和度Fluidtype流体类型Pressure压力Temperature温度Fracture裂隙SeismicpropertiesSeismicvelocity地震波速Traveltime走时Impedance阻抗Amplitude振幅AVOresponseAVO响应Otherattributes其他属性RockPhysics:bridgebetweenreservoirandseismicproperties4DFeasibility&Seismicmodeling四维地震可行性及地震模拟InterpretationandInversion解释及反演RoleofRockPhysicsinSeismicLithology•Lithology,porosity,fluids岩性、孔隙度、流体类型–Seismicpropertiesandreflectivityarecontrolledbylithology,fluids,porosity,pressure,temperature,mineralogy,texture,…,etc.地震性质及反射率受控于岩性、流体类型、孔隙度、压力、温度、矿物、层理、等–Whataretherelationshipsbetweenrock/fluidandseismicproperties?地震性质与岩性、流体类型之间的关系是什么–Dothepredictedorinvertedpropertiesmakephysicalsense?预测或反演来的特性是否有物理意义Rockphysicsisthebasisforbuildingthepredictivetoolsandinterpretingthepredictedorinverteddata岩石物理是建立预测工具及解释反演结果的物理基础SeismicdataRockproperties•Seismicattributes地震属性–Currentemphasisisonstatisticalcorrelationswithoutworryingaboutphysicalmeaning目前著重于统计相关，而不顾及其物理意义–Butseismicattributesareinfluencedbyphysicalandgeologicalpropertiesofrocksandfluids但岩石、流体的物理及地质特性影响地震属性Rockphysicshelpsusunderstandtherelationshipsamongattributes岩石物理帮我们理解各种属性间的关系RoleofRockPhysicsinSeismicAttributesSeismicdataRockpropertiesRockPhysicsinReservoirCharacterization•4Dfeasibility四维地震的可行性–Effectsoffluid,pressure,andtemperaturechangescausedbyproduction/injectiononseismicvelocities/impedancesandreflectivity由采油、注流体引起的流体、压力、温度的变化对地震波速、阻抗、反射率的影响–Arethechangeslargeenoughtoberesolvedseismically?这些变化是否大于地震的分辨率•QuantitativeInterpretation定量解释–Time-lapseseismicdatameasurestheoverallchangescausedbyseveralfactors间时地震数据测到的变化是由几个因素引起的–Rockphysicsquantifies/decomposesthesefactors岩石物理对这些因素分解、量化SeismicdataRockpropertiesRockPhysicsinAngleDependentReflectivity•Angle-dependentreflectivity依赖于角度的反射率–Seismicreflectivityatnon-zeroanglesiscontrolledbymorethantheP-waveimpedancecontrast非零度入射的地震反射率并非只受纵波阻抗差的控制–Howareseismicpropertiesaffectedbyrockproperties?地震特性如何受到岩石特性的影响–Howdovariationsinrockpropertiesaffectangle-dependentreflectivity?岩石特性的变化如何影响依赖于角度的反射率•Interpretation解释–Seismicdatameasurestheoveralleffectsofmanyfactors地震测到的是各种影响的总和–Rockphysicsquantifies/decomposesthesefactors岩石物理对这些因素分解、定性SeismicdataRockpropertiesRockphysics:usesandabuses岩石物理的应用与滥用•Theoriesandmodels理论与模型•Laboratorymeasurementsandempiricalrelations实验室测量与经验关系Rockphysics:usesandabusesTheoriesandmodels理论与模型–Fast,inexpensive,andsometimessimple快速、节省、有时简单But但是–Stillrequiremeasurementofinputparameters仍需去测量输入参数–Alltheoriesneedassumptionstosimplifymath,andsomeofwhichmaybephysicallyunrealistic所有的理论都需要假设以简化数学，这些假设有时在物理上不现实–It’simperativetoknowtherangeofapplicabilityofatheoryormodel对于一个理论，一定要弄懂它的应用区间–Bewarefudgefactors主要其中的可调（虚假）参数–Example:time-averageequationforfluidsubstitution例如：用时间平均公式来做流体变换Rockphysics:usesandabusesLaboratorymeasurementsandempiricalrelations实验室测量与经验关系–Verifytheoreticalresultsandprovideinputdatatotheoriesandmodels验证理论结果及对理论与模型提供输入参数–Gatherrealrocksfromthefield,whereastheoriesassumeuniversalrocks从油田采集真正的岩石，而理论总是假设一个通用岩石–Simulatereservoirconditionsandprocesses模拟油藏环境及过程But但是–Smallsamples,needtomeasuremanysamplestoderivestatisticalrelationships(scalingproblem)用的标本很小，需要测量很多标本而导出统计关系（尺度问题）–Samplesmaybemishandledordamaged标本有可能被误处理、破坏–Wrongdatamayhavebeengatheredduetoincorrectprocedures,mishandling,orinexperience由于错误的测量步骤、误管、或经验不足，所测的数据可能是错的–Examples:例如•Poormeasurementplanningandexperiments测量规划不对•Over-dryingclay-richsandsorshales对含粘土的岩石过分干燥•Inaccurateorwrongdata不精确甚至是错误的数据Rockphysics:usesandabuses-0.4-0.3-0.2-0.100.10.20.3Poisson'sratio0246810121416Porosity(%)Clay-richsandstonesPd=40MPaPd=8MPaDatafromanarticlepublishedinamajorjournalRockphysics:usesandabuses用现代技术测量的岩中的孔隙流体连通网络垂直应力与垂直裂缝示意图Poission效应引起的垂直裂缝S.Crampin的定向应力流体饱和粒缘顺服裂缝模型，应力SH=0时，矿物颗粒边缘的裂纹呈自然分布，SH=0.5时，颗粒间的水平裂纹和小角度裂纹开始闭合，大角度裂纹开裂程度加大，SH=1时，水平裂纹进一步闭合，垂直裂纹进一步开裂，到达临界状态，并形成定向（垂直方向）顺服粒缘裂缝系统，应力SH=3时，超过临界状态，岩石将沿垂向破裂。Poission效应引起的垂直裂缝Porepressur