泥质砂岩声波速度统一模型

摘要

泥质砂岩的骨架矿物和泥质（粘土）的弹性性质、泥质含量和泥质在砂岩颗粒间的分布形式对泥质砂岩的弹性模量和声波速度都具有十分重要的影响。针对目前泥质砂岩声波速度模型没有系统地考虑到泥质分布形式及其对岩石模量、声速影响的不足，将地质上定义的泥质分布形式、胶结类型与泥质对岩石模量的力学作用相统一，创新地提出了临界泥质含量的定义，并将泥质砂岩分为结构泥质砂岩和胶结泥质砂岩两大类。立足于Xu-White模型、CCT模型和CCT修正模型的原理及适用性分析，结合临界泥质含量的定义给出了两类泥质砂岩的声速修正模型，并最终给出了统一的泥质砂岩声波速度模型（计算方案）。 首先，立足于声波速度随泥质含量变化规律的岩心实验以及测井数据的分析，提出了临界泥质含量的概念，即存在某一临界泥质含量，当泥质含量小于该值时，声速随泥质含量的变化趋势发生变化。当泥质含量大于该值时，声速不随泥质含量变化或者单调下降。当泥质含量小于该值时，存在声速随泥质含量增加而增加以及下降两种情况：当声波速度随泥质含量增加而增加时，泥质以颗粒间的分散泥质形式存在，泥质在岩石中起到了胶结的作用；当声速随泥质含量增加而下降，泥质以结构泥质和分散泥质为主，无胶结作用。结合临界泥质含量的定义，可将泥质砂岩分为结构泥质砂岩和胶结泥质砂岩两大类，两种类型的泥质砂岩具有不同的地质和物理特点，应该分别进行研究（详见第二章）。 其次，结合储层A、储层B和储层C的实例分析探讨了Xu-White模型的理论原理和适用范围，发现结构泥质砂岩中泥质呈结构泥质或分散泥质，其声速需结合临界泥质对 Xu-White 模型进行改进,得到：当泥质含量小于临界泥质含量时，泥质分布以结构泥质为主，泥质孔隙可忽略不计，此时在Xu-White模型中仅需考虑泥质对骨架模量的降低作用；而当泥质含量大于临界泥质含量时，除结构泥质外，泥质分散在孔隙中，其对骨架模量的影响较小，在应用Xu-White模型时结构泥质起降低骨架模量的作用，而分散泥质对孔隙结构产生影响（详见第三章）。 再次，结合储层D和储层E的实例分析探讨了CCT模型以及CCT修正模型的理论原理和适用范围，发现CCT修正模型适用于胶结泥质砂岩。除了胶结泥质外，泥质还可分布在孔隙中，此时对模量影响很小。结合以上特点，对胶结泥质砂岩声速模型进行以下改进：当泥质含量小于临界泥质含量时，泥质起胶结作用，其孔隙可忽略，此时可利用CCT修正模型考察胶结作用的影响；而当泥质含量大于临界泥质含量时,除胶结泥质外，部分泥质分散在孔隙中，可以利用改进的Xu-White模型（详见第三章）考察该部分泥质的影响。与实验以及测井数据对比表明，改进方法能够较好地预测胶结泥质砂岩的声波速度（详见第四章）。 再次，给出了结构泥质砂岩和胶结泥质砂岩声波速度的统一模型或声速预测的计算方案（详见第五章）。 最后，总结了各个研究内容的结论，进一步明确了泥质的分布形式及其力学作用对泥质砂岩弹性性质的影响，在广泛收集相关实验、测井、地震资料的基础上做进一步的深入研究。同时，认为声速模型预测结果与观测数据的差异还与压实作用有关，相关的研究有待于进一步开展。

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