岩石物理-岩性

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1、岩石物理,章成广 长江大学 地球物理与石油资源学院,岩石物理学重要性与意义,地球由岩石圈、水圈和大气层组成。而岩石是构成地球最基本的物质，因此研究地球上的诸多现象和过程（如地球的能源、资源、环境和灾害等问题-人类生存的基础问题）都离不开对岩石物理性质的清楚认识和深刻理解。它们包括岩石力学、声学特性、电性、磁性和放射性等，是地球物理勘探的物理基础，主要在资源勘探、重大水利水电工程、地震预报等领域上应用。 地质工程地球探测与信息技术、地质勘查 地球物理学-固体地球物理学、应用地球物理学、大地测量学和空间地球物理。,岩石特点,岩石与一般材料不同点： 1、高温高压环境 2、多孔介质 3、长期作用。弹性

2、（脆性）非弹性（韧性 、塑性）黏性，出现了地层变形弯曲、 褶皱、断裂。,岩石物理学的研究方法,1、实验岩石物理 2、岩石物理学研究涉及多个学科：地质学、地球物理学、油储地球物理、地球化学；涉及基础学科：力学、声学、流体力学和电磁学。因此不同岩石物理性质要用不同物理方法和手段进行研究。,岩石物理学在油储地球物理中应用,岩石物理学，陈禺页，北京大学出版社 双相介质中波的传播，Amos Nur 等，石油工业出版社 定量测井声学，唐晓明等，石油工业出版社 毛管理论在测井解释中的应用，原海涵，石油工业出版社 岩石物理基本实验结果、基础理论,参考文献,矿物、岩石岩性 测井资料确定岩性和孔隙度 岩石弹性岩石

3、强度,提 纲,岩石物理特性测井资料应用,岩石组成元素,矿物：单质或化合物的化学成分、内部结构和构造是有一定规律 特点:均匀固体、一定的化学成分、特定结构晶体 例：硅酸盐类：长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石、高岭石 碳酸盐类：方解石、白云石 硫酸盐类：重晶石、石膏 氧化物：石英、磁铁矿、赤铁矿 硫化物：黄铁矿 岩石：在各种地质条件作用下，由一种或多种矿物有规律地组成的集合体 特点：化学成分、内部结构和物理性质复杂而不固定，但具有特定的比重、 孔隙度、抗压强度等许多物理性质 岩石特性与组成矿物性质比例有关，也与矿物在岩石中几何形状、分布状况、 胶结情况以及矿物颗粒间孔隙度及孔隙流体有关，与进行测量

4、尺度有关,矿物、岩石特点,矿物种类、矿物比例、空间分布、颗粒大小和孔隙度大小等分类 成岩过程分类：火成过程、沉积过程、变质过程 - 火成岩（岩浆岩）、 沉积岩、变质石 火成岩：指岩浆在地下或喷出地表冷凝后形成的岩浆岩，是组成岩石地壳主要 岩石（侵入岩、喷出岩，细粒火成岩、粗粒火成岩） 有：酸性（SiO2 3578%）,基性组分（铁镁钙）,碱性组分（钠钾） 按SiO2含量：酸性（65%)花岗岩、流纹岩 中性（5265%）闪长石、安山岩 基性（52%)辉长石、玄武岩,岩石分类,变质岩：已形成的岩浆岩和沉积岩，由于地壳运动或岩浆侵入使岩石以固体状态发生成分、结构和构造的改变形成新岩石 有：接触变质作

5、用，区域变质作用及动力变质作用 例：片麻岩石英、长石及不同数量黑云母及角闪石 石英岩高温高压下石英砂岩重结晶 大理石石灰岩重结晶 岩浆岩、变质岩一般均致密、坚硬（除玄武岩外），没有储集空间，在高温高压下形成，不具备生油条件,岩石分类,沉积岩：是成层堆积的松散沉积物固结而成的岩石，是母岩破坏后（碎屑物质、溶解物及不溶残余物）经物理、化学作用，在低凹部位沉积，经压实、胶结再次硬化形成的具有层状构造特征岩石 特点分类：碎屑岩（砂岩13.2%),化学岩及生物化学岩(石灰岩7.7%),粘土岩(77.2%) 砂岩(石英、长石、钾长石、岩屑等)：颗粒、胶结物、充填物、孔隙主要储集层 胶结物：泥质、钙质、铁质

6、、硅质，颗粒：砾岩粉砂-泥岩，孔隙度：530% 粘土岩（高岭石、蒙脱石、水百云母-伊利石等）：致密、粒度细、厚度大、延伸远 1.最重要的生油岩之一,2.对有机物向石油转化起着重要作用,3.良好盖层 碳酸盐岩（方解石、白云石）：颗粒、灰泥、胶结物、晶粒、生物格架。生物碎屑灰岩中化石丰富，有机物富集，生物碎屑格架孔隙发育，可作为良好的生、储油层。碳酸盐岩在地壳中易产生裂缝，使储集性变好，白云岩灰岩泥灰岩裂缝发育程度依次减弱。,岩石分类,中砂质粗粒岩屑 长石砂岩（接触式胶结）,不等粒砂岩，510,细粒岩屑石英砂岩（薄膜-孔隙式胶结）,粒间扩大孔，510,粒间孔全貌，孔隙中无充填物,粒间孔隙被高岭石堵

7、塞,颗粒表面生长次生石英,长石颗粒微溶蚀,碎屑颗粒粒度分级,砂岩成分分类,碳酸盐岩成分分类,岩石分类,成岩旋回,岩石物理性质,岩石物理性质主要决定因素： 1、岩石的组成、包括组成岩石的矿物成分，岩石内部的孔隙度，岩石的饱和状态和孔隙流体性质等。 2、岩石内部结构、包括矿物颗粒大小、形状及胶结情况，岩石内部的裂隙和其它不连续界面等。 3、岩石所处的热力学环境，包括温度、压力和地应力场等。,岩石的某些物理性质,矿物、岩石岩性 测井资料确定岩性和孔隙度 岩石弹性岩石强度,提 纲,测井资料确定岩性和孔隙度,测井资料确定岩性和孔隙度,10%,测井资料确定岩性和孔隙度,测井资料确定岩性和孔隙度,岩盐,天然

8、气校正 的大致方向,砂 岩,石灰岩,白云岩,硬石膏,孔隙度,B,A,P,测井资料确定岩性和孔隙度,岩盐,砂 岩,石灰岩,白云岩,硬石膏,孔隙度,测井资料确定岩性和孔隙度,测井资料确定岩性和孔隙度,某个井段的骨架岩性识别图数据,测井资料确定岩性和孔隙度,测井资料确定岩性和孔隙度,声波测井：,M-N交会图,中子测井：,密度测井：,测井资料确定岩性和孔隙度,普通岩石M与N值,测井资料确定岩性和孔隙度,测井资料确定岩性和孔隙度,体积模型,测井资料确定岩性和孔隙度,体积模型,声波孔隙度：,密度孔隙度：,中子孔隙度：,测井资料确定岩性和孔隙度,岩心刻度确定孔隙度和骨架值,测井资料确定岩性和孔隙度,岩心刻度

9、确定粒度中值,塔中11井志留系测井处理成果图,塔中111井志留系测井处理成果图,塔中47井志留系测井处理成果图,塔中47井石炭系测井处理成果图,岩电参数的变化规律及控制因素,矿物、岩石岩性 测井资料确定岩性和孔隙度 岩石弹性岩石强度,提 纲,测井资料确定岩石弹性参数,纵波速度：,横波速度：,体积弹性模量：,切变模量：,压缩系数：,泊松比：,测井资料确定岩石弹性参数,测井资料确定岩石弹性参数,YT1井岩心速度在室温和高温下随压力变化关系,1081（25C）,不同有效应力条件下砂岩孔隙度与纵横波速度比关系,测井资料确定岩石弹性参数,岩心速度与含气饱和度的关系,纵波,纵波,横波,横波,不同含气饱和度

10、下的纵波速度与压力的关系,测井资料确定岩石弹性参数,压力、温度与流体对泊松比影响： 1.在干燥岩石内,围压在某一给定温度时对纵波有比较大的影响,而在某一给定围压时,温度对横波有较大的延缓影响.在“正常的”地壳内,温度与压力的综合影响势必会使泊松比随深度而增大. 2.增加低压孔隙流体的温度,可使体积弹性模量和纵波速度连续减小,而切变模量和横波速度却受该岩石结晶基质的温度的影响.由于纵波速度低,横波速度又接近不变化,从而引起泊松比减小. 3.高压孔隙流体使切变模量与横波速度随温度的增高而降低,但纵波速度受影响较小,从而泊松比增大.,矿物、岩石岩性 测井资料确定岩性和孔隙度 岩石弹性岩石强度,提 纲

11、,岩石典型的本构关系,0,A,B,C,D,E,Q,P R,硬化,弹性,软化,破裂,岩石破裂基本类型,最小主应力或围压3,压缩,拉力,1,3,破裂时的最大主应,1,三轴压缩,单轴拉伸,单轴压缩,t,c,破裂时主应力之间关系,3,1,t,切应力、正应力之间关系,库仑（Coulomb）破裂准则,S0聚合强度，、内摩擦系数、内摩擦角C0单轴抗压强度 =300时，C0=S0/0.289,库仑（Coulomb）破裂准则的图示,=,库仑（Coulomb）破裂准则,内摩擦系数、内摩擦角、破裂方位角及系数q变化,一般砂岩=0.61.0, =600 67.50, =300450,平均为32.60,格里菲斯（Griffith）破裂准则,在三维应力作用下，有：,T0单轴抗张强度 三个应力中有两个为零时，第三个一定等于单轴抗压强度C0，此时有 C0=12T0,岩性强度,聚合强度（砂岩）：,抗压强度：,聚合强度（碳酸岩）：,抗切强度：,谢 谢!,