碳酸盐岩超压岩石物理模拟实验及超压预测理论模型

关键词：多孔介质弹性理论 有效应力 弹性波速度 岩石物理模型 超压预测 

摘要：碳酸盐岩地层超压预测目前仍然是超压研究的难点问题,常用的碎屑岩地层超压预测方法是建立在Terzaghi有效应力理论基础上的、经验性的、且需要有明确响应超压的测井和地震参数(主要是纵波速度)。这些经验性的方法不适用于岩性致密且物性极不均一的碳酸盐岩地层的超压预测。通过碳酸盐岩样品超压岩石物理模拟实验剖析岩石弹性性质与孔隙流体压力和有效应力的关系,基于含流体岩石多孔介质弹性理论和广义胡克定律,从分析碳酸盐岩地层应力-应变-孔隙压力本构关系着手,建立表征孔隙压力与岩石弹性参数定量关系的超压预测理论模型(超压预测量化模型)。利用实测碳酸盐岩样品矿物组分含量并结合Voigt-Reuss-Hill模型计算岩石基质弹性模量,利用Wood模型和Patchy模型计算孔隙流体弹性模量,然后再利用碳酸盐岩样品岩石物理模拟实验得到的实际有效应力与岩石骨架弹性模量相关关系,根据Biot有效应力定律,计算得到岩石样品的等效骨架弹性模量。利用上述获得的碳酸盐岩样品各弹性参数,通过超压预测量化模型计算碳酸盐岩超压,并与碳酸盐岩样品岩石物理模拟实验加载的孔隙流体压力进行对比,验证了超压预测量化模型的合理性,提出了基于实测资料的模型校正方法。该超压预测理论模型所需的岩石弹性参数也可通过研究测井和地震资料计算获得,并可利用地震资料实现碳酸盐岩地层的超压钻前预测。

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