储层地球物理学1-岩石物理学概要
地球物理学概论
地球物理学概论地球物理学是一门研究地球内部构造和性质的学科，它借助物理方法和技术手段来探索地球的各种现象和现象背后的原理。
它主要包括地震学、地磁学、重力学和电磁学等分支学科。
地震学是地球物理学中的一个重要分支，它研究地震现象及其与地球内部结构的关系。
地震是由地壳和上地幔发生的突然释放的能量，给地球表面带来震动。
通过对地震的观测和分析，地震学家可以揭示地球内部的结构、构造和运动方式，为地震灾害预测和地震活动的科学研究提供依据。
地磁学是研究地球磁场的学科，它探讨地球的磁场起源、演变和变化规律。
地球磁场是地球物理学中的一个重要物理现象，它起源于地球内部的液态外核的运动。
地磁场的强弱和方向变化可以提供有关地球内部的信息，如地球的自转速度、地球内部物质的性质和热对流等。
地磁学的研究对于了解地球内部的动力学过程和地球磁场与生物活动的相互作用具有重要意义。
重力学是研究地球的引力场和重力潮汐现象的学科。
地球的重力场是由于地球质量引起的，它对地表物体具有吸引力。
通过测量和分析重力场的变化和分布，重力学家可以揭示地球内部结构和组成物质的性质，例如地球的密度、地壳厚度和岩石类型等。
此外，重力潮汐现象也是重力学的研究内容，它研究地球内部物质的流动、地壳运动和海洋潮汐等现象。
电磁学是利用电磁场原理研究地球内部结构和物质性质的学科。
地球内部存在着各种导电性物质，如矿床、岩浆等，这些物质会对电磁场产生反应。
通过测量地球表面的电磁场变化，电磁学家可以推断地球内部导电物质的分布和性质，如矿床的富集程度、岩浆的温度和流动速度等。
电磁学的研究对于地球资源勘探和环境监测具有重要意义。
综上所述，地球物理学作为一门研究地球内部构造和性质的学科，通过物理方法和技术手段揭示了地球的各种现象和现象背后的原理。
地震学、地磁学、重力学和电磁学是地球物理学的主要分支学科，它们分别研究地震现象、地球磁场、重力场和电磁场等现象及其与地球内部结构的关系。
这些学科的研究对于了解地球的内部动力学过程、自然灾害预测和资源勘探具有重要意义。
【物理】岩石物理模型
【关键字】物理岩石物理模型综述岩石是由固体的岩石骨架和流动的孔隙流体组成的多相体，其速度的影响因素呈现复杂性和多样性各因素对速度的影响不是单一的，是相互影响综合作用的结果，这也表明利用地球物理资料进行储层特征预测和流体识别是切实可行的，岩石的弹性表现为多相体的等效弹性，可以概括为4个分量：基质模量，干岩骨架模量，孔隙流体模量，和环境因素（包括压力温度声波频率等），岩石物理理论模型旨在建立这些模量之间相互的理论关系，它在通过一定的假设条件把实际的岩石理想化，通过内在的物理学原理建立通用的关系。
有些模型假设岩石中的孔隙和颗粒是层状排列的，有些模型认为岩石是由颗粒和某种单一几何形状的孔隙组成的集合体，其中孔隙可以是球体、椭球体或是球形或椭球形的包含体，还有些模型认为岩石颗粒是相同的弹性球体。
鉴于以上不同的实际岩石理想化过程，我们将岩石物理模型分为四类：层状模型、球形孔隙模型、包含体模型和接触模型。
1 层状模型①V oigt-reuss-hill(V-R-H)模量模型在已知组成岩石介质各相的相对含量以及弹性模量的情况下，分别利用同应变状态同应力状态估算岩石介质有效弹性模量的vogit上限reuss下限，利用两者的算术平均计算岩石的有效弹性模量，这种平均并没有任何理论的基础和物理含义，该模型比较适合于计算矿物成分的有效体积模量及可能的最大上下限，不适于求取岩石的总体积模量剪切模量和气饱和岩石的情况。
②Hashin-shtrikman模量模型在已知岩石矿物和孔隙流体的弹性模量及孔隙度的情况下，Hashin-shtrikman模型能精确地计算出多孔流体饱和岩石模量的取值范围，其上下限的分离程度取决于组成矿物弹性性质的差异（均为固体矿物颗粒时，上下限分离很小；如有流体存在时，则上下限分离较大）。
③wood模量模型wood模量模型首先利用reuss下限计算混合物平均体积模量，再利用其与密度的比值估算速度，该模型比较适用于计算孔隙混合流体的有效有效体积模量，或者浅海堆积物的有效体积模量（浅海堆积物基本为悬浮状态）。
油层物理-储层岩石的物理特性
EOR DEPARTMENT
绪 论
1、 基本概念
油层：指储存原油的地层，包括储存原油的岩石和岩石中的 流体两部分。 油藏：是指单一圈闭中具有同一压力系统的油的聚积。它可 以看成是地下独立的储油容器，具有独立的水动力学系统。 一个油藏可由一个或多个油层组成。 油田：一般从行政管理角度定义。 油层物理是研究储层岩石、岩石中的流体（油、气、水） 以及流体在岩石微小孔道中渗流机理的一门学科。
《油藏物理》 洪世铎编 石油工业出版社
1985年；
1985年；
《油层物理》 何更生编 西南石油学院
1991年。
第一章 储层岩石的物理性质
第一节 第二节 储层岩石的骨架性质 储层岩石的孔隙结构及孔隙度
第三节 储层岩石的渗透率 第四节 渗透率和其它岩石物性关系 第五节 第六节 第七节 储层流体的饱和度 储层岩性参数的平均值 储层岩石的敏感性
70
重量（%）
70 60 50 40 30 20 10 0 0 0.1 0.2 0.3 颗粒直径，毫米 粒度组成分布曲线
重量（%）
60 50 40 30 20 10 0 0 0.1
60 50 40 30 20 10 0 0 0.1 0.2 0.3 颗粒直径，毫米 粒度组成分布曲线
0.2 0.3 颗粒直径，毫米 粒度组成分布曲线
碎屑岩
白云岩
石灰岩
碳酸盐岩
生物灰岩
孔隙裂缝藻灰岩 裂缝孔隙安山岩 裂缝性凝灰岩 火山岩
桩西油田
义东油田 风化店油田 哈达图油田 车排子油田
火成岩
第一节 储层岩石的物理性质
一、岩石的粒度组成
1、粒度、粒度组成的概念 粒度： 指颗粒的大小，通常用粒级来表示。
第1章储层岩石的物理特性
Vs φ = ×100% = (1 − ) ×100% Vb Vb
Vp
V孔隙
+
V基质
=
V总
岩石的绝对孔隙度(总孔隙度、完全孔隙度 岩石的绝对孔隙度 总孔隙度、完全孔隙度φa) 总孔隙度
二、岩石的比面
4
单位体积岩石内岩石骨架的总表面积， 单位体积岩石内岩石骨架的总表面积，或单位体积岩石内 总孔隙的内表面积。 总孔隙的内表面积。细颗粒物质的比面显然比粗颗粒物质的比 面大得多。 面大得多。
三、砂岩的胶结物及胶结类型
储层岩石的胶结物是除碎屑颗粒以外的化学沉淀物质， 储层岩石的胶结物是除碎屑颗粒以外的化学沉淀物质，在 砂岩中含量不大于50%。它对岩石起胶结的作用，使之变成坚 。它对岩石起胶结的作用， 砂岩中含量不大于 硬的岩石。 硬的岩石。 胶结类型可分为基底式、孔隙式及接触式胶结。 胶结类型可分为基底式、孔隙式及接触式胶结。
储层岩石的孔隙结构及孔隙性 储层岩石的流体饱和度 储层岩石的渗透性
储层岩石的敏感性
§1 储层岩石的骨架性质
岩石的粒度和比面是反映岩石骨架构成的最主要指标。 岩石的粒度和比面是反映岩石骨架构成的最主要指标。
3
一、岩石的粒度
粒度组成是构成砂岩的各种大小不同颗粒的含量， 粒度组成是构成砂岩的各种大小不同颗粒的含量，通常以百分 数来表示。通常用筛析法和沉降法来测定储层砂岩的粒度。 数来表示。通常用筛析法和沉降法来测定储层砂岩的粒度。粒度 组成是表示岩石骨架分散性的一种指标，组成砂岩的粒度越细， 组成是表示岩石骨架分散性的一种指标，组成砂岩的粒度越细， 则表明其分散程度越高。 则表明其分散程度越高。 碎屑岩粒级的划分
岩石物理学重点归纳
第一章绪论一、岩石物理学1、定义：是专门研究岩石的各种物理性质及其产生机制的一门学科。
2、研究方法：观察、实验、归纳、总结3、主要困难：岩石是混合物；多尺度系统；观测条件偏离实际条件二、研究尺度1、有关岩石研究的尺度问题：矿物的组成、性质、含量；矿物的分布、胶结情况；矿物间的孔隙度及孔隙流体等。
推论：岩石的物理性质与测量的尺度有关2、分类：矿物尺度：研究各个矿物的性质、矿物与矿物之间相互的接触几何等岩石尺度：研究由多个矿物组成的岩石，在此尺度下，矿物的性质被平均掉了，取而代之的是岩石的性质岩体尺度：研究不仅包括了完整的岩石，而其还包括了岩石的组合，包括岩石的节理等间断面地质尺度：为各级尺度性质的高度且复杂的综合。
而地质现象是由矿物、岩石、岩体和构造运动的总体所决定的。
第二章基础知识和基础概念第一节矿物学和岩石学基础1、矿物：在地质作用下形成的天然单质或化合物，具有相对固定的化学成分、物理性质和结晶构造，是岩石和矿石的基本组成部分。
2、矿物的特点：天然产出、无机作用形成、均匀的固体（具有确定的或在一定范围内变化的化学成分和分子结构，其均匀性表现在不能用物理的方法把其分成在化学上互不相同的物质，这是矿物与岩石的根本区别。
）3、粘土：是一种颗粒非常细的天然沉积物或软岩石，由直径小于0.05mm的颗粒组成。
4、骨架：泛指岩石中除泥质之外的固体部分第二节多空介质及其描述一、比面1、定义：单位体积的岩石内，骨架（或叫颗粒）的总表面积；或单位体积的岩石内，总孔隙的内表面积。
S=A/Vｂ2、实质：反映了单位外表体积岩石中所饱和的流体与岩石骨架接触面积的大小。
反映了岩石骨架的分散程度，比面越大，骨架分散程度越大，颗粒也越细，渗流阻力越大。
3、影响因素：颗粒大小、形状、排列方式、胶结物含量颗粒越小 S越大孔隙度越大 S越小胶结物含量越高 S越小二、曲折度三、压缩性系数第三节岩石的孔隙度一、孔隙度1、孔隙度是表征岩石储集特征或能力的参数2、孔隙分类：（1）按大小：超毛管、毛细管、微毛细管（2）按连通状况：连通孔隙、孤立孔隙-死孔隙（3）按储渗性能：有效孔隙、无效孔隙只有相互连通的超毛细管孔隙和毛细管孔隙是有效的油气储渗空间，微毛细管孔隙和死孔隙都是无意义的3、孔隙度：岩石孔隙体积与岩石的外表体积之比4、孔隙度分类：绝对孔隙度有效孔隙度流动孔隙度绝对 > 有效 > 流动二、双重孔隙度1、定义：含有裂缝-孔隙或溶洞-孔隙的储层岩石称为双重孔隙介质，简称双重介质。
岩石物理学
岩石物理学
岩石物理学是一门自然科学，专门研究岩石的各种物理性质和其产生机制；隶属于地球物理学。
岩石物理学既是物理学的一个独立分支，又是地球物理学的一个重要组成部分。
它是联系地球物理学，岩石学，水文地质学，工程地质学，岩土力学等学科的纽带和桥梁。
岩石物理学是一门综合性的边缘学科。
岩石物理学的一个主要应用是研究油气工业的储层。
岩石物理学家受雇帮助油藏工程师和地球科学家了解油藏的岩石特性，特别是地下孔隙如何相互连通，从而控制碳氢化合物的聚集和运移。
岩石物理学研究的一些关键特性包括岩性、孔隙度、含水饱和度、渗透率和密度。
岩石物理学的一个关键方面是通过获取测井曲线来测量和评估这些岩石特性测量——在钻孔中插入一串测量工具，岩心测量——从地下取回岩石样本，以及地震测量。
然后将这些研究与地质和地球物理研究以及油藏工程相结合，以给出油藏的完整图景。
地球物理勘探概论：第一章-岩(矿)石物性与各类矿床的地球物理特征全文
经受蛇纹石化时，辉石被蚀变分解成蛇纹石和磁铁矿，使 磁化率增大，可达到几个SI（k）单位。
（3）基性岩、中性岩，一般说来其磁性较超基性岩低。
（4）花岗岩建造的侵入岩，普遍是铁磁—顺磁性的，磁
化率不高。
（5）喷出岩在化学和矿物成分上与同类侵入岩相近，其
（3）不同成岩环境(如侵入与喷发)也会造成同一岩 类的密度有较大差异，同一成分的火成岩密 度，喷出岩小于侵入岩。
（4）年代老的岩体的密度小于新岩体的密度。
喷出岩 2.5～2.6 g /cm³ 侵入岩 2.7～2.9 g /cm³ 基性、超基性岩 3.0～ 3.6 g /cm³
火成岩成分和密 度的关系
3.沉积岩（1.6~2.7 g /cm³）
沉积岩的密度主要取决于岩石的孔隙度及岩石所处的构 造部位：
（1）沉积岩一般具有较大的孔隙度，如灰岩、页岩、砂岩 等，这类岩石密度值主要取决于孔隙度大小，干燥的岩 石随孔隙度减少密度呈线性增大；
（2）孔隙中如有充填物，充填物的成分(如水、油、气等)及 充填孔隙的百分比也明显地影响着密度值；
各类岩石的密度表
密度（g/cm³ 岩石名称 ）
火成岩类
1.1∼1.3
花岗岩
1.8 ∼ 2.8
安山岩
2.4 ∼ 3.0
辉长岩
2.3 ∼ 3.0
玄武岩
2.7 ∼ 3.0
橄榄岩
2.1 ∼ 2.2
矿石
赤铁矿
2.4 ∼ 2.9
磁铁矿
2.6 ∼ 3.2
黄铁矿
2.6 ∼ 2.9
铬铁矿
2.6 ∼ 2.9
重晶石
密度（g/cm³）
通常，由于重结晶等作用，区域变质作用将使变质岩比 原岩密度值加大；
油层物理第一节储层岩石的骨架性质
依据颗粒大小和岩石致密程度。
9
粒度组成测定
② 测定原理 ＜筛析法＞
sieve or screen analysis method
分离： 用振动筛将粉碎的岩样
分离成不同粒径（di）范 围的颗粒；
称量： 用天平称出各筛中颗粒
重量；
计算：
按 颗
Байду номын сангаас
Wi
粒的
wi
wi
1算00%出各筛中
百分含量，即得
岩石粒度组成。
10
粒度组成测定
＜沉降法settling method＞
岩石颗粒大小不同，其在液体中的沉降速度v不同。通 过测定各颗粒的沉降速度v，据斯托克Stokes公式可计算 颗粒大小：
颗粒粒径： v gd 2 ( r岩 1) 18g r液
d
18gv
gr s r L 1
式中：g－液体运动粘度；
29
二、岩石的比面
2. 比面的测定 方法：透过法（直接法） 吸附法（间接法）
（1）透过法
透过法：据流体对岩石的透 过性求岩石比面。
测定流体：常用空气
测定公式：
S 14 3
AH
Q0L
30
二、岩石的比面
式中： S－岩石比面，cm2/cm3；
－孔隙度，f；
A－岩心截面积，cm2； L－岩心长度，cm； Q0－通过岩心的空气流量， cm3 /s； H－空气流量稳定后的压差，cm水柱；
❖ 方法选择：依据颗粒大小和岩石致密程度。
14
2.粒度组成的表示方法
❖ (1)数字列表法
颗粒 直径
颗粒 重量
粒度 组成
粒度累 积组成
di Wi Wi/W ΣWi/W
储层岩石力学概述
储层岩石力学概述摘要：岩石力学是一门边缘交叉学科，它与工程实践密切联系而得到发展。
深入了解研究岩石力学的性质和相关参数对于工程上的开发具有十分重要的作用。
关键词：岩石力学；石油工程；研究方法1. 岩石力学的概述岩石包括组成岩石的固体骨架、孔隙、裂缝以及其中的流体，因此岩石力学往往会应用到弹性力学、塑性力学、流体力学、渗流力学等力学学科的诸多理论方法。
岩石的性质几乎牵涉到所有力学分支，岩石力学的研究是各种力学理论的综合运用。
不同岩石力学问题的研究，可能包括瞬时变形运动，也可能包含与地质演化时间相关的长期变形运动。
岩石力学是力学的一部分。
岩石材料赋存于地下，其力学性质难于直接测试和观察，而若将其取至地面进行测试则岩石的力学性质往往发生了较大的变化，加之岩石中的流体存在于裂隙或孔隙之中，与岩石骨架相互作用，使岩石的受力情况更加复杂。
2.岩石力学的研究方法岩石力学是一门边缘交叉学科，它与工程实践密切联系而得到发展。
岩石具有特殊的固体介质力学特性，这个特殊的力学性质与它所处的环境有关，如天然岩石所处应力状态一般称为岩石的初始应力状态。
在岩石受到工程活动扰动后，岩体的应力出现了变化，这时岩石所处的应力状态称为次生应力状态。
此时将岩石力学和工程地质相结合进行研究是十分重要和必要的。
对于节理岩体，特别需要了解岩体结构面的分布、网络特性、岩体结构类型，才能进行岩体的数值模拟和分析。
一般而言，岩石力学的研究方法可分为如下四大类：(1)地质研究方法：对岩体进行地质方面的研究始终是岩石力学研究的基础，在整个岩石工程过程中，地质性质的研究应当列在第一位。
①岩石岩相、盐层特征的研究，如软弱岩体的成分、可溶盐类、含水蚀变矿物、不抗风化岩体成分以及原生结构。
②岩体结构的地质特性研究，如断续结构面的几何特征、岩体力学特征、软弱面的充填物及地质特性。
③赋存地质环境的研究，如地应力的成因、地下水分布与化学特征以及地质构造对环境的影响。
地球物理学中的岩石圈构造
地球物理学中的岩石圈构造地球是一个复杂的系统，由各种可观测和不可观测的物理量组成。
其中一个关键的成分是岩石圈，这是我们所称的“板块”。
地球物理学家通过观测和研究各种物理现象，揭示了岩石圈的构造和运动规律，这些规律影响着地球表面和深处的各种活动，包括火山爆发、地震、海啸等。
本文将在不涉及政治的前提下，阐述地球物理学中的岩石圈构造。
1. 岩石圈的概念与特征岩石圈是指地球上固态的外层部分，它包括上地幔和地壳两部分，厚度大约在0-100公里之间。
岩石圈比较脆弱，可以分裂成若干块，这些块被称作“板块”。
其自然状态下，岩石圈处于固态状态，但在一些异常条件下，例如熔岩或地震等力量下，岩石圈的物理状态会发生变化。
岩石圈的特征是地球物理学家经过多年的研究总结出来的。
其主要特点有：（1）岩石圈是略微下凸的各种大小片状岩石组成的。
它们被称为板块，形状像巨大的拼图一样。
（2）岩石圈的上部是地壳，由岩石组成。
地壳的厚度在不同地区有很大的变化，平均占岩石圈厚度约30%。
（3）岩石圈的下部是上地幔，由硅和镁铁矿物组成。
上地幔以深度为分界线，分为浅地幔和深地幔两部分。
（4）岩石圈固态，组成岩石的原子、分子之间的结合力足以抵抗它所承受的外力。
2. 岩石圈的运动与板块构造岩石圈并不是处于静止状态的，而是在不断的移动和改变。
这种运动和改变通常被称为“板块构造”。
板块构造是指地球岩石圈上地表和下地层的组成块，即板块在各种机制和作用下不断分裂、转动、碰撞和集聚等活动形态。
这种活动产生的幅度和频率因地理位置和岩石圈构造而异。
板块运动的基本模式是：分裂、漂移和聚合。
在板块运动的过程中，板块之间会相互冲撞、上下移动，同时产生地震、火山爆发等现象。
东非大裂谷和太平洋板块边缘是地球上最显著的板块运动的区域。
板块构造理论已被广大学者和地球物理学家所接受。
它与许多地质现象有密切的关系，例如地震，火山，及岩浆的形成等。
3. 岩石圈构造和自然灾害岩石圈的运动对地球的各种自然灾害有着重要的影响。
油层物理-第一章储层岩石的物理性质
S— 分选系数；
S
d 75 d 25
d75— 累计分布曲线上,累计质量为75%处对应的粒级直径； d25—累计分布曲线上,累计质量为25%处对应的粒级直径。 S=1～2.5 特拉斯克(Trask)规定： S=2.5～4.5 分选好 分选中等
S>4.5
分选差
18
1.3.粒度分析资料的应用 1.判断储层优劣
27
第二节 储层岩石的孔隙结构及孔隙度
孔隙分为连通孔隙、死胡同孔隙、微毛细管束缚 孔隙和孤立的孔隙四种，其中连通孔隙是有效的。
图1-1-1 砂岩储集岩的孔隙和喉道
1-连通孔隙；2-喉道；3-死胡同孔隙； 4-微毛细管束缚孔隙；5-颗粒；6-孤立的孔隙
28
第二节 储层岩石的孔隙结构及孔隙度
孔隙与喉道的相互配臵关系，每一支喉道可以连通两 个孔隙，而每一个孔隙则至少可以和三个以上的喉道相连 接，最多有的可以与六个到八个喉道相连通。 与岩石储集性的关系？ 孔隙反映了岩石的储集能力，而喉道的形状、大小则控
岩石沉积岩如碎屑岩碳酸盐岩等岩浆岩如花岗岩玄武岩等如大理岩片麻岩等变质岩沉积岩层碎屑岩储集层碳酸盐岩储集层我国大部分油田波斯湾盆地华北古潜山油田孔隙度渗透率饱和度胶结物砂粒的大小形状排列方式胶结物的数量性质及其胶结方式都将影响到岩石的孔渗特性
第一章 储层岩石的物理性质
岩石 沉积岩 如碎屑岩、碳酸盐岩等 岩浆岩 如花岗岩、玄武岩等 变质岩 如大理岩、片麻岩等
沉积岩层
碎屑岩储集层
碳酸盐岩储集层
我国大部分油田 波斯湾盆地 华北古潜山油田
1
第一章 储层岩石的物理性质
粒度组成
比面 孔隙度 饱和度 渗透率
储层岩石
胶结物
2
地球物理学概论
地球物理学概论地球物理学概论是研究地球内部结构、地球的物质组成和地球表面特征的一门学科。
它是地球科学的重要分支之一，通过研究地球物理现象和规律，揭示地球的演化历史和内外部过程，为我们深入了解地球提供了基础。
地球物理学主要研究地壳、地幔、地核等不同层次的物质性质及其间相互作用。
通过地震学、重力学、磁学、地热学和地电学等手段，地球物理学家可以了解地球的内部结构、物质的物理特性、地球的热流、地磁场等重要参数。
其中，地震学是地球物理学的核心领域之一。
地震学通过研究地震波的传播、地震波在地球内部产生的反射、折射等现象，揭示了地球内部结构的一些重要特征。
地震学不仅可以用于确定地球各层界面的深度和形态，还可以研究地球内部的温度、压力、密度等物理参数。
地球物理学在能源勘探方面也起到了重要作用。
通过地震勘探技术，可以获取地下的油气、矿产等资源信息，为能源的开发和利用提供了依据。
此外，地球物理学还可以应用于地质灾害的预测与防控、环境保护等领域。
地球物理学研究的对象不仅限于地球，还包括其他行星和天体。
通过对太阳、月球、火星等天体的物理特征的研究，可以拓宽我们对宇宙的认识。
随着科技的进步，地球物理学也得到了较快的发展。
如今，地球物理学已广泛应用于资源勘探、环境监测、地震预警等领域。
同时，地球物理学的发展也促进了与其它学科的交叉融合，如地球化学、地质学、气象学等。
总之，地球物理学作为地球科学的重要组成部分，通过对地球物理现象和规律的研究，揭示了地球内部结构和物质组成的奥秘。
它为我们了解和认识地球提供了重要的依据和支持，对于资源勘探、环境保护和地质灾害预测等方面都具有重要的实际应用价值。
地球物理学在岩石物性研究中的应用
地球物理学在岩石物性研究中的应用地球物理学是研究地球内部及其周围物理现象和规律的一门学科，其应用广泛，包括地质勘探、地震监测、地热能利用等。
在岩石物性研究中，地球物理学起着不可或缺的重要作用。
本文将从岩石物性测量、地球物理方法、地震学等角度来探讨地球物理学在岩石物性研究中的应用。
一、岩石物性测量岩石物性是指岩石在地球物理过程中所表现出来的特定物理性质和规律。
岩石物性测量是确定岩石内部结构和性质的基础。
利用地球物理学的方法和仪器，我们可以测量岩石的密度、磁性、导电性、声波传播速度等物性参数，从而进一步揭示岩石的成因、演化历史及岩石固结性、储层分布等信息。
例如，在油气勘探领域，地球物理学家经常利用地震勘探和电磁法测量岩石的弹性模量、泊松比、电导率等物性参数，从而判断油气储层的有效性和可采性。
二、地球物理方法地球物理学家通过分析磁、重力、地球电磁场、地震波等数据，可以有效地研究岩石的物性、成因及其分布规律。
1. 磁法：磁法是通过测量地球磁场的梯度，以及地下岩石的磁性差异，来推断地下岩石的分布和性质。
磁法在地质勘探和矿产资源勘测中得到了广泛应用。
2. 重力法：重力法是通过测量地球表面的重力差异，推测地下岩石的密度分布和产状，从而对岩石的物性进行研究。
3. 电磁法：电磁法是利用地球的电磁场与地下岩石的电导率差异相互作用，测定岩石的电导率分布。
电磁法广泛应用于地质勘探、环境地球物理等领域。
三、地震学地震学是地球物理学的一个重要分支，研究地球内部的震动和地震波传播的规律。
利用地震波的传播特性，地震学家可以研究岩石的密度、波速、衰减系数等物性参数。
地震学在岩石物性研究中有着广泛的应用。
例如，通过地震勘探，可以获得地下岩石的速度-深度模型，进而探测和识别地震反射界面，推断岩石的类型和性质。
此外，地震学还可以帮助科学家研究地震的发生机制和预测地震活动，为地震灾害的预防和减灾提供科学依据。
总结：地球物理学在岩石物性研究中的应用十分重要，通过岩石物性测量、地球物理方法和地震学的手段，我们可以更加准确地了解岩石的成因、演化历史及其分布规律。
储层地球物理学1-岩石物理学
地 震 勘 探 中 的 岩 石 物 理 性 质
垂直反射系数页岩 – 气 砂岩R在Sw>0.9时剧变，放 射振幅的变化并不与含气量 成简单的先行关系。 Domenic实验室结论：
A、未固结砂岩含 气 水混合物Vp随呈线性变化。 B、 Sw=0 – 0.85 Vp=常数 Sw > 0.85 Vp急剧增大 C、孔隙中气水分布的均匀 性对Vp有影响。 Vp均 < Vp不均 D、理论计算和实验测量值 只是定性一致。
地 震 勘 探 中 的 岩 石 物 理 性 质
研究表明： A、深度不大时，在压力增加的影响下， 速度变化最快； B、深度增加时，由压力引起的速度增 长明显地变慢。
地 震 勘 探 中 的 岩 石 物 理 性 质
Phillips 1989年给出了V～P的实验公式： Vp=5.77-6.94-1.73 C+0.446(0.01P-e-0.167p) Vs=3.52-4.91-1.57 C+0.361(0.01P-e-0.167p) 式中：V --- 速度，单位为 m/s ， --- 孔隙度，C --泥质含量，P --- 有效压力, 单位为 Mpa Phillips 指出： 有效压力低时，V与有效压力近似为指数关系 有效压力高时，V与有效压力近似为线性关系 压力对波速的影响在深为2～3km内最大。 实验结论： 为 1～3%，压力增加50～60MP V增加才5～7% 为 20%， 压力增加50～60MP V增加才30～407%
地 震 勘 探 中 的 岩 石 物 理 性 质
压力对致密岩石和多孔隙岩石中波速的影响不 一样。 1 、致密介质 相同矿物成分的均匀介质速度只受外压力的 影响，如有微裂缝致密岩石，随深度加深压力 增大。导致微裂缝在高压下闭合， 使V增大。 例如：岩盐 2、孔隙介质 孔隙介质受来自围岩的外压力及孔隙内流体 的压力作用。
岩石物理学绪论
18
12
绪
论 具有确定的或在一定范围内
变化的化学成分和分子结构， 其均匀性表现在不能用物理
矿物的特点： 天然产出的 均匀的固体 无机作用形成的
的方法把其分成在化学上互 不相同的物质，这是矿物与 岩石的根本区别。
矿石：？ 可以从中提取有用元素、化合物或矿物的天然
矿物集合体
13
绪
论
岩石物理学的研究方法和主要困难：
绪
论
测井的专业名称变更概况
（测井） 矿场地球物理 （物探） 勘查地球物理
应用地球物理
勘查技术与工程
6
绪
论
地球物理学
固体地球物理
海洋物理 空间物理 大地测量学
普通地球物理 勘探地球物理 地面 井下
7
绪
论
地球物理勘探的基本原理 电性？？
8
测井仪器的组成及工艺过程
地面仪器
电缆
井下仪器
9
绪
论
测井专业的课程设置概况： 测井方法原理 油层物理
研 究 方 法 ： 观察、实验、归纳、总结 主 要 困 难 ： 岩石是混合物； 多尺度系统； 观测条件偏离实际条件。
14
绪
论
有关岩石研究的尺度问题
矿物的组成、性质、含量； 矿物的分布、胶结情况； 矿物间的孔隙度及孔隙流体等。
推论： 岩石的物理性质与测量的尺度有关
15
绪
论
矿物尺度 岩石尺度 岩体尺度 地质尺度
16
绪
矿物尺度 岩心尺度
论
地层细构造 沉积地层 测井曲线
岩心的显 微结构， 从显微尺 度看岩心 又是不均 匀的了
第二章 岩石物理基础
（2）层内非均质性 层内非均质性指一个单砂层内部垂向上储层 性质的变化。它是直接控制和影响一个单砂体储 层层内垂向上注入剂波及体积（厚度波及系数） 的关键地质因素。 层内非均质性的主要内容有： ① 粒度序列； ② 最高渗透率段所处位臵； ③ 沉积构造的垂向演变； ④ 层内不连续薄夹（隔）层； ⑤ 压实、滑动引起的微裂缝； ⑥ 层内渗透率非均质程度。
国内外岩石物性研究现状
专著情况： 前苏联1976和1984年两次出版“岩石和矿物的物理性质”； 前苏联1977年出版“高温高压下岩石和矿物物理性质研究”； 前苏联1983年出版“区域性油气预测的地球物理基础”； 美国1981年出版“岩石与矿物的物理性质”； 美国1982年出版“地震勘探中岩石性质的研究”； 美国1983年出版“岩石物性手册”； SEG、EAEG、AAPG等学术刊物发表有关岩石物性研究的论文 也相当多。 我国的专著也不少,与石油物探比较密切的是万明浩、秦顺 亭等于1994年编著的“岩石物理性质及其在石油勘探中的应用” 一书。在地球物理勘探的著名专业刊物上发表相关论文也不少。 测定岩石物性的实验室： 国外凡是有地球物理勘探专业的著名大学一般都有测定岩石 物性的实验室；国内有同济大学的材料科学实验室、北京大学岩 石物性研究中心、中科院岩石物性实验室等。
三角洲平原
三角洲前缘
湖底 沉积岩层序
3 三 角 洲
三角洲沉积模式：a—倾向剖面；b—走 向剖面
斜交前积模式
三角洲的典型 反射模式
复合斜交模式
S形斜交模式
3 三 角 洲
复合S形斜交模式
叠瓦状模式
3 三 角 洲
小型湖相三角洲的地震剖面
湖 底 扇
AF-冲积扇 BR-辫状河 SD-短河流三角洲 SF-水下冲积扇 NT-近岸浊积扇 FT-远岸浊积扇 LT-浊积透镜体 SL-浅湖区 DL-深湖区
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质
地 震
四、埋深的影响 在岩石成分不变的情况下，埋深增加时波速通
勘 常要增大，在实际情况中岩石成分是变化的，故
探 V增长也不是单调变化。
中 早在1951年，F根据井的资料和地震剖面的资
的 料，统计得出砂、泥岩剖面中岩石的纵波速度与
岩 深度关系的经验公式为：
石 物 理
V = a (HT)1 / 6 式中：V -- 纵波速度
探 一、 岩石矿物成分对V的影响
中
在均匀各向同性完全弹性介质中，V取决于介质的弹性模量
的
+2 k+4/3 E(1-)
岩
纵波速度 VP = --------- = ------------ = -----------
(1+)(1-2)
石
E
物
横波速度 VS = ------ = -------------
一 、介质的品质因素
中
品质因素：是对介质固有的衰减特性的定量描
的 岩
述，通常用Q来表示，定义为： Q = MR（）/MI（）
式中：MR（）--- 是复数模量M（）的实部
石
MI（）--- 是复数模量M（）的虚部
物 理
公式的物理含义： 当 = 时， MI（）= 0，表示介质是无损耗的
石
VP随增大而增大，与砂、泥岩一样
物
VS在随变大时稍微减小一点 看图1-20
理
性
VP随钙质含量增加而增大
质
VS随钙质含量增加而减小 看图1-21
地 震 勘 探 中 的 岩 石 物 理 性 质
地
震
1-2 地震波的吸收、衰减
勘
地震波的吸收：指地震波在传播过程中部分能 量不可逆地转化为热的过程。
探
深层，V～H几乎呈 线性关系
性
质
地
震
压力对致密岩石和多孔隙岩石中波速的影响不
勘 一样。
探 1 、致密介质
中
相同矿物成分的均匀介质速度只受外压力的
的 影响，如有微裂缝致密岩石，随深度加深压力
岩 增大。导致微裂缝在高压下闭合， 使V增大。
石 物
例如：岩盐 2、孔隙介质
孔隙介质受来自围岩的外压力及孔隙内流体
的 Gregory (1976
岩 ）研究结论：
石
不同孔隙
物 度岩石中P波
理 性
速度随含水饱 和度变化特点 不同。
质 看图1-9
地
震
P波速度
勘
随围压的增
探
大而增大，
中 的
不同围压时， Vp随含水饱 和度变化曲
岩
线有所不同，
石
围压增大，V
物
随SW变化率
理
有减小趋势。
性
看左图
质
地
震 勘
不同岩石中，VP随SW变化特点有差异，这种差异 小于变化的影响。
的
水混合物Vp随呈线性变化。 B、 Sw=0 – 0.85 Vp=常数
岩
Sw > 0.85 Vp急剧增大
石
C、孔隙中气水分布的均匀
物 性对Vp有影响。
理
Vp均 < Vp不均
性
D、理论计算和实验测量值 只是定性一致。
质
地 3、固结岩石
震 中流体饱和度
勘 探
对P波速度和 反射系数的影 响。
中
A. R.
性
为 20%， 压力增加50～60MP V增加才30～407%
质
地 震
五、孔隙流体对波速的影响 1、孔隙流体性质的影响 流体饱和固体中波的性质决定于固体骨
勘
架和孔隙流体的：密度；粘滞性；压缩系数；
探
孔隙度；渗透率。看下图页岩、油、气、水、
中
砂岩的V～H关系曲线
的
岩
石
物
理
性
质
地
震
勘 探
2、未固结砂岩中 流体饱和度对P波 速度的影响
质
砂泥岩横波速度密度关系(p=0.600Vs0.183)
地 1974年，G.H.F. Gardner 统计出沉积岩中VP
震 与的关系式，即有名的Gardner公式：
勘 探 中
= 0.31(VP )1/4 式中： 的单位为：g/cm3
VP 的单位为：m/s
的 不同地区统计的经验公式不尽相同。
中
孔隙空间里重油和
的
盐水各占50%，其它
岩
试验条件都一样。
石
从图中可以看
物
出，纵波速度随温 度升高而降低，但
理
在同一温度范围内
性
降低幅度仅为20%，
质
即介于重油饱和与 盐水饱和情况之间。
地
含沥青未固结砂岩实验结果，VP随T增大而急剧降低。 看图1-14
震
含重油或沥青的固结良好的砂岩中，VP也随T增大而下降
勘
探
从图上可以 看出，同样的未
中
固结砂岩，水饱
的
和时的纵波速度
岩
几乎与温度没有 关系。
石
物
理
性
质
地
含重油未固结砂岩纵波速度随温度升高而降低的幅度与 含油饱和度有关，SO增大，降低幅度越大。
震
比较图1-13（SO=50%）与图1-11（SO=100%）
勘
图13与图11中
探
砂岩样品完全一样， 仅图13中砂岩样品
〈2〉孔隙流体对VP、VS影响明显不同的 砂岩孔隙在含水、油、气时，VP依此减小
物
V水V油V气
理
横波则相反 V水 V油V气
性
质
地
震
勘 探 中 的 岩 石 物 理
4 VP、VS与的关系 无论是碎屑岩还是碳酸盐岩，纵、
横波速度是线性相关的。二次曲线也 能很好地描述VP、VS之间的关系。
不管是那种经验公式，其常数都表 示出地区性差异，故不同地区要建立 各地区的经验公式。
地
六、温度影响
大量实验研究得出：
震 1 完全重油饱和未固结砂岩时温度变化非常敏感，比对压
勘
力变化敏感得多。
探
图11为马拉开波湖
中
Venezulan未固结砂
的 岩实验结果，由图
岩
可以看出，在300bar
石
或多或100bar固定有
物 理
效压力下，随着温 度的升高速度急剧 下降。
性
质
地 震
图12为100%盐水饱和时情况，除了样品孔隙 空间里重油变为盐水外，其它样品特征及外部条 件都与图11完全相同。
的 岩 石
1
1-
------ = ----- + -------- （时间平均方程）
V
Vf
Vm
物
式中：V -- 流体饱和岩石中的波速
理
Vf --孔隙所含流体波速 Vm --岩石骨架速度
性
--孔隙度
质
地
震
勘
探
中
的
岩
石
物
理 性 质
图中：实线代表氧化硅，骨架速度=5950M/S 虚线代表石灰岩，骨架速度=7050M/S 水，Vf =1500M/S
勘 ，但幅度较小。
探
中
的
岩
石
物
理
性
质
地
七、横波速度问题 1 影响VS的因素
震
一般来说，影响VP的因素对VS都有影响：
勘
矿物成分、、、H、P、孔隙流体、T等 看图1-16 图1-17（随变化情况）
探
中
的
岩
石
物
理
性
质
地
震
勘 2 影响程度
探
就绝对变化值讲，同一因素对VP影响较大
中 ，对VS影响较小。
地 震 勘 探 中 的 岩 石 物 理 性 质
地
震
勘 上述方程只适用于流体压力与岩石压力相等的
探 情况下，随着流体压力的减小，上述“时间平
中 均方程”要修改为：
的
1 C 1-C
岩 石
----- = ----- + ---------
V
Vf
Vm
物 式中C是某个常数，当流体压力=岩石压力的
理 一半，且岩石压力相当于埋深在1900m深处所 性 承受的压力达2700kg/m2时，C值取0.85左右。
地 震
地震勘探中的岩石物理性质
勘
探
地震勘探中地震波的特点除受激
中 发、接收因素的影响外，还主要受
的 岩石的物理性质影响，它包括：弹
岩 性模量、密度、吸收特性。
石
本章主要讨论两个问题：
物 ⑴ 地震波速度
理 性
⑵ 地震波吸收、衰减
质
地
震 1-1 地震波速度及影响因素
勘
V是一个重要参数：用于时深转换和储层预测
中 看右图1-6
的 岩 石
V 油砂岩随SW增 大而增大
V气砂岩随SW增 大而减小，到
物 理
SW=0.8时，开始增 大至0.95时急剧增 大
性
质
地
垂直反射系数页岩 – 气
震
砂岩R在Sw>0.9时剧变，放 射振幅的变化并不与含气量
勘 成简单的先行关系。
探
Domenic实验室结论：
中 A、未固结砂岩含
气
T -- 地质年龄 H -- 深度
性
a -- 常数
质
地
震 勘 探
当V的单位取 ft/s ， H的单位取 ft， T的单位 取年, 则 a = 125.3 此公式用得较多。 注意：其应用条件是----砂、泥岩剖面，深度 不太大。由右图看出：