岩石物理岩性市公开课获奖课件

1、岩石物理章成广长江大学地球物理与石油资源学院第1页第1页岩石物理学主要性与意义地球由岩石圈、水圈和大气层构成。而岩石是构成地球最基本物质，因此研究地球上诸多现象和过程（如地球能源、资源、环境和灾害等问题-人类生存基础问题）都离不开对岩石物理性质清楚结识和深刻理解。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。第2页第2页 岩石特点岩石与普通材料不同点：1、高温高压环境2、多孔介质3、长久作用。弹性（脆性）

2、非弹性（韧性 、塑性）黏性，出现了地层变形弯曲、 褶皱、断裂。第3页第3页 岩石物理学研究办法1、试验岩石物理2、岩石物理学研究包括多个学科：地质学、地球物理学、油储地球物理、地球化学；包括基础学科：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。第4页第4页 岩石物理学在油储地球物理中应用第5页第5页岩石物理学，陈禺页，北京大学出版社双相介质中波传播，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应用，原海涵，石油工业出版社岩石物理基本试验结果、基础理论参考文献第6页第6页矿物、岩石岩性测井资料拟定岩性和孔隙度

3、岩石弹性岩石强度提 纲岩石物理特性测井资料应用第7页第7页岩石构成元素第8页第8页矿物：单质或化合物化学成份、内部结构和结构是有一定规律特点:均匀固体、一定化学成份、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，由一个或各种矿物有规律地构成集合体特点：化学成份、内部结构和物理性质复杂而不固定，但含有特定比重、 孔隙度、抗压强度等许多物理性质岩石特性与构成矿物性质百分比相关，也与矿物在岩石中几何形状、分布情况、胶结情况以及矿物颗粒间孔隙度及孔隙流体相关，

4、与进行测量尺度相关矿物、岩石特点第9页第9页矿物种类、矿物百分比、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岩浆岩，是构成岩石地壳主要 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 岩石分类第10页第10页 变质岩：已形成岩浆岩和沉积岩，因为地壳运动或岩浆侵入使岩石以固体状态发生成份、结构和结构改变

5、形成新岩石 有：接触变质作用，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、变质岩普通均致密、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第11页第11页沉积岩：是成层堆积松散沉积物固结而成岩石，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、胶结再次硬化形成含有层状结构特性岩石特点分类：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

6、层 胶结物：泥质、钙质、铁质、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.最主要生油岩之一,2.对有机物向石油转化起着主要作用,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削弱。岩石分类第12页第12页 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 第13页第13页粒

7、间孔全貌，孔隙中无充填物 粒间孔隙被高岭石堵塞 颗粒表面生长次生石英 长石颗粒微溶蚀 第14页第14页碎屑颗粒粒度分级极细第15页第15页 砂岩成份分类第16页第16页 碳酸盐岩成份分类第17页第17页 岩石分类第18页第18页 成岩旋回岩浆变质岩火成岩沉积物沉积岩熔化冷却、固 化（结晶）风化、搬运沉积胶结、压实（岩石化）高温、高压（变质）高温、高压风化、搬运和沉积风化、搬运沉积第19页第19页 岩石物理性质岩石物理性质主要决定原因：1、岩石构成、包括构成岩石矿物成份，岩石内部孔隙度，岩石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，岩石内部裂隙和其它不连续界面

8、等。3、岩石所处热力学环境，包括温度、压力和地应力场等。第20页第20页 岩石一些物理性质岩石类型密度（g/cm3）孔隙度（%）抗压强度（Mpa）抗拉强度（Mpa）火成岩花岗岩闪长石玄武岩2.6 2.72.7 2.92.7 2.810.51200 300230 270150 2004 7沉积岩砂 岩页 岩石灰岩2.1 2.51.9 2.42.2 2.75 307 252 2035 10035 7015 1401 2变质岩大理石石英岩板 岩2.5 2.82.5 2.62.6 2.70.5 21 20.5 570 200100 270100 2004 7第21页第21页矿物、岩石岩性测井资料拟定岩

9、性和孔隙度岩石弹性岩石强度提 纲第22页第22页 测井资料拟定岩性和孔隙度第23页第23页测井资料拟定岩性和孔隙度几种常见岩石骨架参数及孔隙流体参数表10%第24页第24页测井资料拟定岩性和孔隙度岩盐天然气校正大体方向砂 岩石灰岩白云岩硬石膏孔隙度BAPVma第25页第25页测井资料拟定岩性和孔隙度岩盐天然气校正大体方向砂 岩石灰岩白云岩硬石膏孔隙度BAPVma第26页第26页测井资料拟定岩性和孔隙度岩盐砂 岩石灰岩白云岩硬石膏孔隙度第27页第27页测井资料拟定岩性和孔隙度岩盐砂 岩石灰岩白云岩硬石膏石膏天然气泥岩未固结缝洞孔隙不利井眼第28页第28页测井资料拟定岩性和孔隙度点号 b(g/cm

10、3)SNP(%)t(s/ft)(ma )a(g/cm3)(tma)a (s/ft)1234567891011122.552.872.792.772.812.742.762.552.812.822.712.4711.545.51161262347.510246546556246585069525555672.732.912.862.912.892.92.842.92.872.912.852.8548.54347.54141444441.547494440某个井段骨架岩性辨认图数据第29页第29页测井资料拟定岩性和孔隙度砂 岩石灰岩白云岩硬石膏123912第30页第30页测井资料拟定岩性和孔隙度声

11、波测井：M-N交会图中子测井：密度测井：第31页第31页测井资料拟定岩性和孔隙度普通岩石M与N值（英尺/秒）（英尺/秒）第32页第32页测井资料拟定岩性和孔隙度硬石膏砂岩硬石膏石膏石膏石灰岩白云岩石灰岩砂岩白云岩泥岩区泥岩区天然气次生孔隙度次生孔隙度天然气第33页第33页测井资料拟定岩性和孔隙度体积模型VmaVsh第34页第34页测井资料拟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：第35页第35页测井资料拟定岩性和孔隙度塔中47井石炭系声波与孔隙度关系塔中47井石炭系密度与孔隙度关系岩心刻度拟定孔隙度和骨架值第36页第36页测井资料拟定岩性和孔隙度岩心刻度拟定粒度中值塔中47井

12、区泥质含量与粒度中值关系塔中11井区泥质含量与粒度中值关系第37页第37页塔中11井志留系测井处理结果图 第38页第38页塔中111井志留系测井处理结果图 第39页第39页塔中47井志留系测井处理结果图 第40页第40页塔中47井石炭系测井处理结果图 第41页第41页 岩电参数改变规律及控制原因第42页第42页第43页第43页矿物、岩石岩性测井资料拟定岩性和孔隙度岩石弹性岩石强度提 纲第44页第44页测井资料拟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：第45页第45页测井资料拟定岩石弹性参数岩 石杨氏模量（104Mpa）切变模量（104Mpa）泊松比粘土页岩1

13、.74.5板岩4.872.182.720.115砂岩0.037.150.20.35正长岩6.298.631.713.200.180.256石英岩583.244.420.220.27石灰岩2.58.012.312.650.220.35百云岩7.19.163.233.98硬石膏7.27.42.810.295第46页第46页测井资料拟定岩石弹性参数第47页第47页 YT1井岩心速度在室温和高温下随压力改变关系 1081（25C）第48页第48页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拟定岩石弹性参数第49页第49页 岩心速度与含气饱和度关系纵波纵波横波横波第50页第50页不同含气饱和度

14、下纵波速度与压力关系第51页第51页测井资料拟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影响,而在某一给定围压时,温度对横波有较大延缓影响.在“正常”地壳内,温度与压力综合影响势必会使泊松比随深度而增大.2.增长低压孔隙流体温度,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温度影响.由于纵波速度低,横波速度又靠近不改变,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增高而减少,但纵波速度受影响较小,从而泊松比增大.第52页第52页矿物、岩石岩性测井资料拟定岩性和孔隙度岩石弹性岩石强度提 纲第53页第53页 岩石典型本构关系0ABCDEQP R硬化弹性软化破裂第54页第54页岩石破裂基本类型最小主应力或围压3压缩拉力13破裂时最大主应 1三轴压缩单轴拉伸单轴压缩tc破裂时主应力之间关系31t切应力、正应力之间关系第55页第55页库仑（Coulomb）破裂准则3131ABS0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第56页第56页库仑（Coulomb）破裂准则图示31C00稳定状态破裂线稳定状态破裂线ABPS031120 =第57页第57页 库仑（Coulomb）破裂准则 () ()q00.30.61.01.70173045609