岩石物理学
岩石物理 Rock Physics
教 材：
陈颙，黄庭芳著，岩石物理学，北京大学出版社，2001年 参 考 书： 1）赵鸿儒、唐文榜、郭铁栓编著，超声地震模型试验技术 及应用，石油工业出版社，1986 2）R.E.Sheriff et.al., Reservoir Geophysics, SEG, 1992 3）Amos Nur著，许云译，双相介质中波的传播，石油工
Rock Physics: bridge between reservoir and seismic properties
Reservoir properties
Porosity 孔隙度 4D Feasibility & Seismic modeling 四维 Density 密度 地震可行性及地震模拟 Saturation 饱和度 Fluid type 流体类型 Pressure 压力 Interpretation Temperature 温度 and Inversion Fracture 裂隙 解释及反演
Seismic properties
Seismic velocity 地震 波速 Travel time 走时 Impedance 阻抗 Amplitude 振幅 AVO response AVO 响 应 Other attributes 其他属 性
Role of Rock Physics in Seismic Lithology
Rock physics is the basis for building the predictive tools and interpreting the predicted or inverted data 岩石物理是建立预测工具及解释反演结果的物理 Rock properties Seismic data 基础
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。
岩石物理学及岩石性质
岩石物理学及岩石性质一、矿物1.1矿物矿物是单个元素或若干个元素在一定地质条件下形成的具有特定理化性质的化合物，是构成岩石的基本单元。
矿物多数是在地壳（地球）物理化学条件下形成的无机晶质固体，也有少数呈非晶质和胶体。
1.2矿物的主要物理特性1.2.1光学特性（1）颜色：矿物的颜色由矿物对入射光的反映呈现出来。
一般来说矿物的颜色是矿物对入射光吸收色的补色。
（2）条痕:条痕色指矿物经过在不涂釉的瓷板上擦划，在瓷板上留下的矿物粉粒的颜色。
（3）光泽:光泽是矿物表面对入射光所射的总光量。
根据光泽有无金属感，将光泽分为金属光泽与非金属光泽。
矿物光泽特性既与矿物组成和结构有关，又与矿物表面特征有关。
（4）透明度:透明度与矿物对矿物透射光的多少有关。
1.2.2力学性质（1）硬度：矿物的硬度是指矿物的坚硬程度。
一般采用摩氏硬度法鉴别矿物硬度。
即采用标准矿物的硬度对未知矿物进行相对硬度的鉴别。
摩氏硬度中选取十种矿物作为标准矿物，将矿物分为10级，称为摩氏硬度计。
这十种矿物硬度由1级到10级的顺序是：①滑石，②石膏，③方解石，④磷灰石，⑤萤石，⑥正长石，⑦石英，⑧黄玉，⑨刚玉，⑩金刚石。
（2）解理与断口：矿物受力后产生破裂出现的没有一定方向的不规则的断开面，谓之断口。
当晶质体矿物受力断开时，出现一系列平行的、平整的裂面时，称为解理。
断口出现的程度跟解理的完善程度相互消长，解理程度越低的矿物越容易形成断口。
因此，断口具有了非晶质体的基本含义。
解理与晶质体内质点间距有明显的关系，解理常出现在质点密度较大的方向上。
（3）延展性：矿物的延展性，也可以称为矿物的韧性。
其特征是表现为矿物能被拉成长丝和辗成薄片的特性。
这是自然金属元素具有的基本特性。
1.3重要矿物（1）自然元素矿物：这类矿物较少，其中包括人们所熟知的矿物，如金、铂、自然铜、硫磺、金刚石（见图1）、石墨等。
图1金刚石（2）硫化物类矿物：本类是金属元素与硫的化合物，大约200多种，Cu、Pb、Mo、Zn、As、Sb、Hg等金属矿床多有此类矿物富集而称，具有很大的经济价值。
岩石物理学的研究新进展
岩石物理学的研究新进展岩石物理学是研究岩石本质及地球物理现象的交互作用等方面的一门学科。
近年来，随着科技的不断发展和进步，岩石物理学的研究也有了新的进展和突破。
本文将从三个方面介绍岩石物理学的研究新进展。
一、高温高压岩石实验高温高压岩石实验是重要的岩石物理学实验之一。
该实验可以模拟地球深部的高温高压环境，学习地球深部的物理现象。
在这个领域，新近的研究发现法拉第效应有可能在地球深部被观察到。
法拉第效应是指固体在磁场作用下会出现电荷分离的情况，由于地球内部的高温高压环境，电子和离子之间的反应可能导致地球内部的交变磁场。
除了法拉第效应，高温高压岩石实验在岩石物理学中也有其他重要的应用。
例如在钻探过程中，地球内部温度和压力会导致钻头和岩石之间的摩擦和磨损，而高温高压岩石实验可以帮助研究钻头在不同环境下的磨损情况，找到优化钻探方式的方法。
二、地震波形反演地震波形反演是在地震测量中常用到的一种研究方法。
通常情况下，发生地震后，测量仪器会记录到地震波的传播速度和路径等信息。
根据这些信息，可以进行地震波形反演，进而了解地球结构以及岩石的物理性质等信息。
在这个领域，使用人工智能和机器学习方法进行地震波形反演是新的研究方向。
过去的地震波形反演中，使用的是迭代方法，计算速度较慢，因此能处理的数据量较小。
而人工智能和机器学习方法可以大幅提高计算速度，让更多观测数据也可以被处理。
利用这些方法，研究人员可以更精确地对地球内部结构进行了解，以及预测地震等自然灾害的发生。
三、矿物岩石的非破坏性成像非破坏性成像是一种在不破坏样品的情况下，对样品进行成像和检测的技术。
在岩石物理学中，这种技术可以用于对矿物岩石进行检测和成像，相比传统的破坏性检测和成像方法，更加方便和准确。
近年来，非破坏性成像技术也有了新的进展和突破。
例如使用放射性同位素、X射线等方法进行成像检测，这些方法不仅可以提高成像精度，还可以节省大量的成本和时间。
利用这些方法，研究人员可以更好地了解矿物岩石的特征和性质，推进资源勘探和采矿工作的进行。
岩石物理学研究岩石物理性质之间的相互关系
岩石物理学研究岩石物理性质之间的相互关系岩石物理学是研究岩石及其内部物理性质之间相互关系的科学学科。
它通过实验、实测和数值模拟等方法，从微观角度分析岩石的物理性质，揭示它们之间的相互作用关系，为地质勘探、地震预测、石油勘探等领域提供理论和实践指导。
岩石物理性质包括密度、弹性模量、磁性、电阻率、导热性等。
不同的岩石类型和结构特征会导致这些性质之间的差异，而这些差异又会对岩石的宏观特性产生影响，如声波的传播速度、电磁波的反射特征等。
因此，研究岩石物理性质之间的相互关系对于理解岩石结构、确定地质工程设计参数、评估地震风险等具有重要意义。
首先，密度是岩石物理性质中的一个重要参数，它可以反映岩石的质量和成分。
不同岩石的密度差异主要是由于其成分和孔隙度不同所导致的。
岩石中的矿物和水分都会对密度产生影响，因此密度可以用来识别岩石类型和矿物组成。
同时，密度还与岩石弹性参数之间存在一定的关系，可以通过密度来估计岩石的应力状态和岩石的弹性模量。
其次，岩石的弹性模量是岩石物理性质中的另一个重要参数，它可以衡量岩石对应力的响应能力。
弹性模量与岩石的密度、孔隙度、矿物组成等因素有密切关系。
高密度、低孔隙度和坚硬矿物组成的岩石具有较高的弹性模量，而低密度、高孔隙度和软质矿物组成的岩石则具有较低的弹性模量。
同时，弹性模量还与岩石的应力状态和应变产生关系，可以通过弹性模量来估计岩石的力学性质和变形特征。
此外，岩石的磁性也是岩石物理性质中的重要参数之一、磁性可以通过测量岩石的磁化率、磁导率等物理量来表征。
不同岩石的磁性特征主要受到其中的磁性矿物（如铁磁矿物）的影响。
通过研究岩石的磁性特征，可以识别矿产资源、勘探油气储层、研究地磁场变化等。
此外，岩石物理性质中的电阻率和导热性等也与岩石的成分、孔隙度和温度等因素关系密切。
电阻率和导热性可以通过测量岩石的电阻和热传导率来获得。
不同岩石中的矿物、水分和孔隙的差异会导致其电阻率和导热性的区别。
简述岩石物理研究的前沿课题
简述岩石物理研究的前沿课题
岩石物理学是研究岩石的物理特性及其与地球内部结构和地球动力学过程之间关系的学科。
在岩石物理研究领域，存在着一些前沿课题，例如：
1. 岩石的微观结构特性：研究岩石的微观结构，包括晶体结构、矿物成分和孔隙结构等，以揭示岩石物理特性与微观结构之间的关系。
2. 岩石力学性质：研究岩石的弹性、塑性、蠕变等力学性质，探索岩石的变形和破裂行为，为地震学、岩石工程等提供基础数据。
3. 岩石中的流体行为：研究岩石中的流体（如水、油、气等）在孔隙中的运动和作用机制，探索地下水资源调查、油气勘探开发等领域的关键问题。
4. 岩石物性参数的测定与模型构建：通过实验、观测和数值模拟手段，研究岩石的密度、速度、电磁性质等物性参数，进而构建地球内部结构和成岩演化模型。
5. 岩石物理与地球物理方法结合：结合地球物理勘探（如地震、电磁、重力等）手段，通过岩石物理参数的解释与预测，提高地下介质的识别与解释能力。
这些前沿课题的研究对于深入了解地球内部结构、开展资源勘探与环境地球科学研究等具有重要意义。
岩石物理相研究及应用
岩石物理相研究及应用岩石物理学是研究岩石和地球内部物质物理性质的学科。
它利用物理实验、地球物理探测技术和数学方法，通过测量和分析岩石的物理特征，探索地球的内部结构和岩石的物质组成。
岩石物理学的研究和应用广泛应用于地质勘探、油田开发、地震监测和自然资源调查等领域，对于实现可持续发展和地球科学的发展具有重要意义。
岩石物理相的研究是岩石物理学的重要内容之一、岩石物理相是指岩石在不同物理条件下的物质状态和行为。
岩石的物理相变化对岩石的物理性质有着重要的影响，研究岩石的物理相变化可以揭示地壳的力学性质和岩石的岩相组成，对于地震预测和地质灾害预防有着重要作用。
岩石物理相的研究包括固相和液相的相互转化、岩石矿物的相变和相分离等过程。
其中，固相和液相的相互转化是岩石物理相研究的重点之一、当温度和压力发生变化时，岩石中的固相物质和液相物质会相互转化，这种相变过程对地下水资源的储存和输运有着重要影响。
研究固相和液相的相互转化规律，可以帮助我们预测地下水资源的分布和利用。
另外，岩石矿物的相变也是岩石物理相研究的一个重要方面。
岩石矿物的相变会导致岩石的物质结构发生变化，进而影响岩石的物理性质。
例如，当温度发生变化时，岩石中的矿物可以发生熔融或结晶的相变过程，这种相变过程会导致岩石的强度和导热性等物理性质发生变化。
研究岩石矿物的相变规律，可以帮助我们理解地壳的演化历史和预测地震活动。
岩石物理相的研究不仅对于地质学学科发展有着重要意义，还具有广泛的应用价值。
地质勘探是岩石物理相研究的重要应用之一、通过测量和分析地下岩石的物理性质，可以预测地下矿产资源的分布和储量，为矿产勘探提供依据。
此外，岩石物理相研究还广泛应用于油田开发。
通过测量岩石的孔隙度、渗透率和饱和度，可以评估油田储量和油藏的产能，为油气勘探和开发提供技术支持。
总的来说，岩石物理相研究及应用对于地球科学的发展和可持续发展具有重要意义。
通过研究岩石的物质性质和相变过程，可以揭示地球的内部结构和地质活动规律，为地质灾害预防、矿产勘探和油气开发提供科学依据。
岩石物理专业委员会
岩石物理专业委员会岩石物理专业委员会是一个致力于研究岩石物理学的学术组织。
在这个委员会中，我们聚集了一群对岩石物理学充满热情的科学家和研究人员，共同探索和推动这一领域的发展。
岩石物理学作为地球科学的重要分支，对于深入了解地球内部结构和地球动力学过程具有重要意义。
岩石物理学是一门研究岩石性质和岩石内部结构的学科。
通过使用各种物理方法和技术，我们可以非常直观地了解岩石的物理特性，并从中推断出岩石的成因、演化历史和地球动力学过程。
岩石物理学的研究对象包括地壳、地幔和地核中的岩石，这些岩石的物理性质是研究地球内部结构和地球动力学过程的重要线索。
岩石物理学的研究方法主要包括实验室实验和地震勘探。
实验室实验通过对岩石样品进行物理性质测试，如弹性参数、磁性、电性等，来研究岩石的物理特性。
地震勘探则是利用地震波在地下传播的特性，通过观测和分析地震波的传播速度和衰减规律，来推断地下岩石的物理特性和结构。
岩石物理学在地球科学研究和地质勘探中具有广泛的应用。
在石油勘探中，岩石物理学可以通过分析地震资料，确定油气储层的位置、厚度和物性，为油气勘探提供重要的依据。
在地震灾害预测中，岩石物理学可以通过监测地震波传播的速度和衰减规律，评估地震活动的强度和危险程度。
在地质工程中，岩石物理学可以通过分析岩石的物理性质和力学特性，评估岩石的稳定性和承载能力，为工程设计和施工提供参考。
岩石物理学的研究还可以为地球科学的其他领域提供重要支持。
例如，通过研究岩石的物理性质和构造特征，可以推断地球内部的物质组成和地球动力学过程，为地球演化和地球系统科学研究提供重要线索。
此外，岩石物理学的研究还可以为资源勘探和环境保护等方面提供重要支持。
岩石物理专业委员会将致力于推动岩石物理学的发展和应用。
我们将组织和开展学术研讨会、学术交流和合作项目，促进岩石物理学的理论研究和实践应用。
我们还将积极开展科普宣传活动，增强公众对岩石物理学的认识和了解。
我们希望通过我们的努力，能够促进岩石物理学的发展，推动地球科学的进步，为人类的生活和发展做出贡献。
岩石物理学研究岩石物理性质之间的相互关系
岩石物理学研究岩石物理性质之间的相互关系，具体地说，研究孔隙度，渗透率等是如何同地震波速度、电阻率、温度等参数相关联的。
岩石物理学与地质学、地球物理学、地球化学、力学、流体力学、材料力学、地热学、环境科学、工程学等众多学科密切相关，是一个高度的交叉、边缘学科。
基础性，应用性都很强。
一般情况下，人们把岩石物理学归属于地学学科。
对油气资源的勘探开发而言，岩石物理是联系地质、地球物理、石油工程三个学科领域的共同基础和桥梁【参考文献】陈顒、黄庭芳著，岩石物理学，2001，北京大学。
•地震勘探方面1)岩石、流体等性质对弹性波传播的影响；2)岩石导电率及电磁波在岩石中传播的影响；3)裂缝对岩石弹性及流体输送的影响。
•油气开发(石油物理和石油工程)方面1)岩石、流体等性质对油气运移的影响；2)地震方法监测和提高石油采收率中的岩石物理在测井方面的研究•岩石电学：(1)低电阻率储层的物性参数；(2)复杂储层的岩电关系；(3)岩石的电化学特性；(4)岩石的复电阻率；(5)岩石的电频散问题•核磁共振岩石物理研究和应用的意义(1)在传统的地震勘探中,由于对各地区岩石物性（尤其是储层岩石的物性）缺乏较系统地研究,使得地震资料的处理和解释侧重于构造圈闭形态及岩性的定性解释。
大大限制了地震资料的精细处理和应用范围。
(2)在一些地质条件较复杂的勘探区,仅靠地震资料进行解释难以得到较满意的结果,其原因除对已获取的地震数据进行解释所使用的数学模型有缺陷外,如何获取勘探区内储层岩石物性参数,进行合理的研究并应用于地震资料解释中也是一个重要因素。
(3)在开采过程中，地层压力对孔隙度、渗透率的影响以及孔隙、裂隙对油气的运移、注水或注气的影响需要有定量的物理解释。
(4)目前地震和测井解释中所使用的物性参数和一些数学模型都是常规的或教课书上的经典公式,或是其它地区得到的经验公式, 缺少实际地区和储层条件下岩石物性参数,因而出现较大的偏差。
一些原有理论和经验公式已不适合,有必要通过实验室的结果对原有理论和经验公式进行修正。
岩石物理学勘探
岩石物理学勘探随着技术的发展和人类对于地球深处的研究的不断深入，岩石物理学的勘探也逐渐成为探索地下资源的一种重要手段。
本文将从岩石物理学的概念入手，探讨其在勘探方面的应用及未来发展趋势。
一、岩石物理学的概念岩石物理学是一门研究岩石物理特性的学科，主要研究岩石的物理性质（如密度、弹性、磁性、电性等）与化学性质之间的关系。
岩石物理学通过建立岩石模型，分析岩石的物理特性，从而解决探测地下资源、地下工程、地震等方面的问题。
二、岩石物理学在勘探中的应用1.石油勘探岩石物理学在石油勘探领域中有着广泛的应用。
它可以通过分析岩石的物理参数，比如密度、声速、磁性等，建立岩石模型，从而探测油气藏的位置、形态、大小等。
而采用岩石物理学方法分析地震资料的方法广泛应用于石油勘探中，尤其在海洋油气勘探中尤为重要。
其在勘探中的应用使得石油勘探更加准确、快速、高效。
2.矿产勘探岩石物理学在矿产勘探中也有广泛应用，可以通过对地下岩石进行物理测量，如磁性、电性等物理参数的测定，以建立三维岩石物理模型，从而实现矿产资源的快速查找与定位。
岩石物理学方法可以通过地震、地电、电磁等勘探手段，获取地下岩石物性数据，从而快速找到大型金矿、铜矿、铁矿等大型矿床。
3.地下工程岩石物理学在地下工程方面也有着重要的应用。
比如，在建设地下隧道、地下医院等工程时，需要对岩石进行安全评估，利用岩石物理学建立岩石模型，分析岩石的物理参数，评估是否存在安全隐患。
同时，可基于基础物性模型分析和优化岩石工程结构，保证地下工程的施工安全性。
三、岩石物理学的未来发展趋势随着勘探技术和技术手段的不断发展，岩石物理学的应用也在不断地发展和完善。
未来，岩石物理学将在以下几个方面发挥更加重要的作用：1.开展更加全面、深入的研究未来岩石物理学需要从更全面、更深入的角度研究岩石物理参数的物理意义和性质规律，创新开发更加适合岩石物理学特点的勘探方法和技术，实现对自然界岩石物性变化和演化规律的深入理解和全面探究。
岩石物理学及岩石性质
岩石物理学及岩石性质一、矿物1.1矿物矿物是单个元素或若干个元素在一定地质条件下形成的具有特定理化性质的化合物，是构成岩石的基本单元。
矿物多数是在地壳（地球）物理化学条件下形成的无机晶质固体，也有少数呈非晶质和胶体。
1.2矿物的主要物理特性1.2.1光学特性（1）颜色：矿物的颜色由矿物对入射光的反映呈现出来。
一般来说矿物的颜色是矿物对入射光吸收色的补色。
（2）条痕:条痕色指矿物经过在不涂釉的瓷板上擦划，在瓷板上留下的矿物粉粒的颜色。
（3）光泽:光泽是矿物表面对入射光所射的总光量。
根据光泽有无金属感，将光泽分为金属光泽与非金属光泽。
矿物光泽特性既与矿物组成和结构有关，又与矿物表面特征有关。
（4）透明度:透明度与矿物对矿物透射光的多少有关。
1.2.2力学性质（1）硬度：矿物的硬度是指矿物的坚硬程度。
一般采用摩氏硬度法鉴别矿物硬度。
即采用标准矿物的硬度对未知矿物进行相对硬度的鉴别。
摩氏硬度中选取十种矿物作为标准矿物，将矿物分为10级，称为摩氏硬度计。
这十种矿物硬度由1级到10级的顺序是：①滑石，②石膏，③方解石，④磷灰石，⑤萤石，⑥正长石，⑦石英，⑧黄玉，⑨刚玉，⑩金刚石。
（2）解理与断口：矿物受力后产生破裂出现的没有一定方向的不规则的断开面，谓之断口。
当晶质体矿物受力断开时，出现一系列平行的、平整的裂面时，称为解理。
断口出现的程度跟解理的完善程度相互消长，解理程度越低的矿物越容易形成断口。
因此，断口具有了非晶质体的基本含义。
解理与晶质体内质点间距有明显的关系，解理常出现在质点密度较大的方向上。
（3）延展性：矿物的延展性，也可以称为矿物的韧性。
其特征是表现为矿物能被拉成长丝和辗成薄片的特性。
这是自然金属元素具有的基本特性。
1.3重要矿物（1）自然元素矿物：这类矿物较少，其中包括人们所熟知的矿物，如金、铂、自然铜、硫磺、金刚石（见图1）、石墨等。
图1金刚石（2）硫化物类矿物：本类是金属元素与硫的化合物，大约200多种，Cu、Pb、Mo、Zn、As、Sb、Hg等金属矿床多有此类矿物富集而称，具有很大的经济价值。
岩石物理学在油气勘探中的应用
岩石物理学在油气勘探中的应用第一章：引言油气资源是现代化社会的生命线，油气勘探的成功与否关系着国家经济发展。
然而，油气勘探本身是一项复杂而艰难的事业，需要多个学科的协同合作才能取得成功。
其中，岩石物理学作为油气勘探中重要的分支学科，对勘探区内地层的岩石物理特性进行分析与研究，为油气勘探提供了丰富的信息。
本文将进行介绍岩石物理学在油气勘探中的应用。
第二章：岩石物理学基础岩石物理学是研究岩石物理性质的学科，主要研究岩石的物理性质与岩石内部的结构特征以及岩石与周围环境的相互作用关系。
研究内容主要包括岩石密度、声波速度、磁性、电学性质等。
在油气勘探中，岩石物理学主要应用于产状地层的勘探、储层的分析与识别、油气藏的评价与开发等方面。
第三章：岩石物理学在油气勘探中的应用3.1. 岩石物理学在产状地层勘探中的应用在产状地层勘探中，岩石物理学可以通过声波速度、电学特性等方法，对不同岩石层进行识别及判别。
此外，通过岩石密度、声波速度等物理特性参数的分析与研究可以探测出地下结构体的特性。
利用岩石物理学方法进行产状地层勘探，不仅可以提高精度、减少勘探风险，而且在勘探中也更容易发现低折射率地震成像等难以被常规方法探测出来的地下体。
3.2. 岩石物理学在储层分析与识别中的应用岩石物理学在储层分析与识别中的应用主要体现在以下几个方面：一是根据岩石物理参数识别储层类型，二是利用物理参数进行储层介质属性研究，三是通过储层物理相位分析得出储层速度、渗透率等储集属性参数。
岩石物理学在储层分析与识别中的应用，可以为储层的选井、钻井方案设计以及提高储层工程经济效益等提供可靠的数据支撑。
3.3. 岩石物理学在油气藏评价与开发中的应用岩石物理学在油气藏评价与开发中的应用包括岩性识别、油气水区辨别、油气储层面临的物理问题以及复杂地质结构下的油气勘探等方面。
通过岩石物理方法进行油气藏评价与开发，可以实现油气藏类型判别、油气藏储量研究以及油气藏的开发效果评价。
岩石物理学
岩石物理学讲义贺振华编成都理工大学2009年目录1 岩石物理学概论 (4学时)1.1 岩石物理学的内容与特点1.2 岩石物理学的研究方法2 岩石与岩石的变形 (6学时) 2.1 地球上的岩石和矿物2.2 应力与应变2.3 岩石的本构关系2.4 岩石物理实验3 岩石中波的传播与衰减(10学时) 3.1 岩石中的波3.2 岩石中波速的测量与应用3.3 岩石中波的衰减3.4 岩石模型4 岩石的弹性 (12学时) 4.1 二相体的弹性4.2 流体静压力下岩石裂纹对弹性的影响4.3 流体静压力下岩石孔洞对弹性的影响4.4 岩石中孔隙流体对弹性的影响4.5 弹性波在双相体岩石中的传播5 岩石的输运特性 (2学时)5.1 达西（Darcy）定律和岩石的渗透率5.2 渗透率的测量5.3 岩石的输运模型6 岩石物理应用 (4学时)6.1 Biot-Gassmann方程与流体替换6.2 裂缝储层岩石物理复习与考试(2学时)1 岩石物理学概论1.1 岩石物理的内容与特点岩石物理学是以研究岩石物理性质的相互关系及应用为主的学科。
重点研究：·在地球内部特殊环境下岩石的行为及其物理性质。
·研究那些与地球内部构造运动、能源和资源勘察与开发、地质灾害的成因与减灾，环境保护与监测等密切相关的问题。
对油气勘探、资源、环境等问题，R. E. Sheriff 对岩石物理学的定义为[1]岩石物理学研究岩石物理性质之间的相互关系，具体地说，研究孔隙度，渗透率等是如何同地震波速度、电阻率、温度等参数相关联的。
岩石物理学与地质学、地球物理学、地球化学、力学、流体力学、材料力学、地热学、环境科学、工程学等众多学科密切相关，是一个高度的交叉、边缘学科。
基础性，应用性都很强。
一般情况下，人们把岩石物理学归属于地学学科。
对油气资源的勘探开发而言，岩石物理是联系地质、地球物理、石油工程三个学科领域的共同基础和桥梁，见图1.1。
图1.1 岩石物理是地质、地球物理、石油工程的共同基础和桥梁石油工程地球物理地质结构岩石物理1.2 岩石物理学的研究方法1.2.1 研究岩石的多尺度性岩石是不同矿物、胶结物和孔隙及孔隙物质组成的复合体。
物理学在地球科学中的应用
物理学在地球科学中的应用地球科学是一门综合性学科，涉及对地球物质和地球系统的研究。
物理学作为自然科学的一个重要分支，对地球科学的发展和理解起到至关重要的作用。
本文将从岩石物理学、地震学、气象学和海洋学等4个方面探讨物理学在地球科学中的应用。
1. 岩石物理学岩石物理学是应用物理学的一个重要分支，研究岩石的物理性质和力学行为。
在地球科学中，岩石物理学的应用包括地质勘探、矿产资源开发和地质灾害预测等方面。
通过研究岩石的弹性模量、磁化率和密度等物理特性，可以判断岩石的类型和组分，从而为矿产勘探提供重要的指导依据。
此外，岩石物理学还可以通过模拟地震发生时的地层变化，研究地震波在地球内部的传播规律，为地震预测和地震灾害风险评估提供依据。
2. 地震学地震学是研究地震现象及其与地球内部结构之间关系的学科。
物理学在地震学中发挥着重要的作用。
地震学家利用物理学原理解释和研究地球内部的地震现象，通过检测和分析地震波传播的速度、振幅和频率等物理参数，可以判断地震波传播的路径以及地下岩石的物理性质。
这些信息对于研究地球内部的构造和岩石性质非常重要，并有助于预测地震的发生和减轻地震灾害的风险。
3. 气象学在气象学中，物理学在气象现象的解释和预测中起到了至关重要的作用。
气候系统是由大气、水和陆地等多个部分组成的复杂系统，物理学提供了描述这些组成部分之间相互作用的理论和模型。
通过应用物理学的原理和方法，气象学家可以研究大气运动、气压变化和气象现象等，进而预测天气变化和极端气候事件，为气象灾害的防范和应对提供科学依据。
4. 海洋学物理学在海洋学中的应用主要涉及海洋物理学和海洋气象学。
海洋物理学是研究海洋海水的物理性质和运动规律的学科，而海洋气象学则研究海洋过程与大气过程相互作用的气象现象。
物理学的原理和方法被广泛应用于研究海洋环流、海水运动和海洋气象现象，为海洋资源开发、海洋环境保护和气候变化研究提供基础数据和科学依据。
综上所述，物理学在地球科学中发挥了重要的作用，不仅解释和研究了地球内部的构造和运动规律，还为地震、气象、海洋等方面的预测和研究提供了科学依据。
岩石物理学实验在测井研究中的用途
岩石物理学实验在测井研究中的用途测井是石油地质学中的一个重要领域，它通过利用物理技术来测量地下岩石和流体的性质，以帮助石油地质学家评估油气储量和制定油气开发策略。
在测井研究中，岩石物理学实验发挥着至关重要的作用，它为测井研究提供了关键数据和理论支持。
岩石物理学实验是一种研究岩石物理性质的方法，通过实验模拟和测量，可以获得有关岩石物理特性的信息。
这些实验可以帮助我们了解地下岩石的物理性质，以及它们对测井响应的影响。
在测井研究中，岩石物理学实验的用途主要表现在以下几个方面。
首先，岩石物理学实验可以帮助我们了解地下岩石的物理性质，如孔隙度、渗透率、含油性、含气性等。
这些信息对于评估油气储量和制定油气开发策略非常重要。
通过岩石物理学实验，我们可以模拟地下岩石的物理环境，并测量岩石的物理响应，从而获得有关地下岩石的物理性质的信息。
其次，岩石物理学实验可以帮助我们了解测井技术的原理和应用。
测井技术是一种通过向地下发射物理信号并测量其响应来测量地下岩石物理性质的方法。
在测井研究中，我们需要了解测井技术的原理和应用，以便正确地解释测井数据。
通过岩石物理学实验，我们可以模拟不同的测井环境，并测量岩石对不同测井信号的响应，从而深入了解测井技术的原理和应用。
最后，岩石物理学实验还可以帮助我们开发新的测井技术和优化现有的测井技术。
随着测井技术的不断发展，我们需要不断优化和改进现有的测井技术，并开发新的测井技术来适应不同的测井环境。
通过岩石物理学实验，我们可以模拟不同的测井环境，并测试新的测井技术和优化现有的测井技术，从而不断提高测井技术的精度和效率。
总之，岩石物理学实验在测井研究中发挥着至关重要的作用。
它为测井研究提供了关键数据和理论支持，帮助我们了解地下岩石的物理性质、测井技术的原理和应用，以及开发新的测井技术和优化现有的测井技术。
因此，我们应该在测井研究中重视岩石物理学实验的应用，以提高测井技术的精度和效率，从而更好地评估油气储量和制定油气开发策略。
岩石物理力学性质指标经验数据
岩石物理力学性质指标经验数据在岩石物理学中，岩石的物理力学性质指标是评估岩石力学行为的重要参数，包括岩石的强度、变形性质、破裂特性等。
这些指标的经验数据非常重要，能够为岩石物理学的研究和实际工程应用提供有效的参考。
下面将介绍一些常见的岩石物理力学性质指标的经验数据。
岩石的抗压强度是指在垂直于施加力的方向上，岩石能够抵抗的最大压缩应力。
不同类型的岩石具有不同的抗压强度。
常见的岩石抗压强度经验数据如下：-砂岩：5-25MPa-灰岩：25-100MPa-花岗岩：100-250MPa-片麻岩：50-150MPa-麻岩：50-200MPa2. 抗张强度（Tensile strength）：岩石在拉伸条件下能够承受的最大应力称为抗张强度。
由于岩石的抗拉强度较低，因此常常使用岩石抗压强度的一半作为岩石的抗拉强度估计值。
常见的岩石抗张强度经验数据如下：-砂岩：1-5MPa-灰岩：5-20MPa-花岗岩：20-100MPa-片麻岩：10-50MPa-麻岩：10-50MPa3. 剪切强度（Shear strength）：岩石的剪切强度是指岩石在剪切应力作用下能够抵抗剪切破坏的最大强度。
常见的岩石剪切强度经验数据如下：-砂岩：3-15MPa-灰岩：15-30MPa-花岗岩：30-100MPa-片麻岩：15-50MPa-麻岩：20-60MPa4. 弹性模量（Young modulus）：弹性模量是岩石在弹性变形范围内的刚度指标，表示岩石在受力时变形程度的大小。
常见的岩石弹性模量经验数据如下：-砂岩：1-30GPa-灰岩：10-100GPa-花岗岩：50-200GPa-片麻岩：10-50GPa-麻岩：5-50GPa5. 泊松比（Poisson's ratio）：泊松比表示材料体积收缩时的径向收缩与轴向延伸之比，常用来表征岩石的变形特性。
-砂岩：0.1-0.4-灰岩：0.1-0.35-花岗岩：0.2-0.35-片麻岩：0.1-0.4-麻岩：0.2-0.4需要注意的是，以上数据仅为经验值，实际岩石的物理力学性质受多种因素的影响，包括岩石类型、成分、结构、孔隙度等。
CPS模型 岩石物理
CPS模型岩石物理在关于岩石物理学的研究方法的讨论中已经提到，由于影响岩石物理性质的因素多且相互之间的关系复杂，所以在进行岩石物理学理论研究时要把实际的岩石模型化，只保留影响岩石物理性质的主要因素，而忽略次要因素。
常用的岩石物理学模型有（图2-8-1）：①层状介质模型；②分散状介质模型；③离散颗粒堆积介质模型；④网状介质模型；⑤连续介质模型。
图2-8-1 岩石物理学模型1.层状介质模型层状介质模型是最简单的一种岩石物理模型。
其基本思想是根据所考虑岩石的矿物组成将结构杂乱无章的岩石等效为水平层的集合。
每一层相当于一种矿物成分，每层的厚度则根据矿物的体积分数来决定。
整个层状介质的岩石物理参数一般按有关的物理定律由单层的岩石物理性质经过相对于体积分数的加权算术平均或加权对数平均得到。
层状介质模型具有简单、直观、容易进行数学处理等优点，尤其是对于岩石物理参数各向异性的描述，更是占有不可替代的地位。
但是，在自然界中，除了具有平行裂缝的岩石和大部分变质岩以外，具有层状结构的岩石比较少见。
2.分散状介质模型分散状介质模型假设岩石中存在有一种基本的物质，而其他物质以分散的形式分布在这种基本物质之中。
这种分散性的分布既可以是确定性的，又可以是随机的。
分散状介质模型是处理含泥质砂岩的导电性的有效模型之一。
3.离散颗粒堆积介质模型离散颗粒堆积介质模型主要用来研究孔隙性岩石的物理性质，也称其为离散堆积模型。
假设岩石中的矿物颗粒呈圆球状，则将具有给定半径的球体堆积成立方体，就形成了离散的球体堆积模型。
根据几何学中的有关结果，可以计算出这种堆积介质的孔隙度。
将球体换成圆柱体，可以得到由离散柱体堆积成的模型。
如果将柱体换成圆柱管，则可用这种模型来研究在一定的压力和温度下岩石对流体的传导作用。
4.网状介质模型网状介质模型是圆管状介质堆积模型的推广。
具有不同半径、不同截面形状和不同弯曲程度的管状物体相互连接形成了岩石中的一张管网。
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岩石物理学
为什么要研究岩石物理
岩石试验的基本事实
应用
陈颙（yongchen@)
为什么要研究岩石物理的摩擦 有效应力定律 岩石的蠕变
压力/GPa
把岩石样品放到与地球内部相似的高压高温环境中，研究在给定的应力状态（或应 力状态变化）下岩石各种性质及岩石中发生的力学过程。
岩石物理学
为什么要研究岩石物理
岩石试验的基本事实
应用
陈颙（yongchen@)
为什么要研究岩石物理？
为什么要研究岩石物理
高压高温环境 多孔介质 长期作用 元素、矿物和岩石
地球核心的溫度估计为6000-8000度。
高压锅的工作压 力一般是80千帕 （超过大气压的 数值），实际压 力是一个大气压 （平原101千帕） 加80千帕。
岩石是构成地球的基本材料，地球上99%的岩石都处在 600度和1GPa以上的高温高压状态。
为什么要研究岩石物理？
为什么要研究岩石物理
高压高温环境 多孔介质 长期作用 元素、矿物和岩石
1980年圣海伦斯火山喷发的火山灰颗粒在电子显微镜下(SEM)的形状
砂岩中的孔洞，注意孔洞连成的输运网络
花岗岩内部的微裂纹
Recognition of exciting opportunities for research in tectonics , brought into focus by recent technological developments, new quantitative data sets, and both conceptual and theoretical advances, motivated a workshop to consider the future directions (New Departures) for science in this field over the next ten years. Four topical areas of research were identified at the workshop:
岩石物理学进展
Upper crust strengths are represented by Byerlee’s law. Lower crust strengths are predicted wet and dry rheologies for diabase (MD) and granite( WG).
过去 – 油在砂岩中（油的仓库） 现在 – 油在页岩中（油的产地） 砂岩（仓库） 有机质少，浅 碳酸盐，页岩（生产线） 有机质多，深
油气运移易
孔隙度高
保存时间长
极低
传统勘探理论 蕴藏有限
岩石物理，断裂力学，分形 未知？
美国页岩气的开发取得了进展，由于输气管跟 不上，天然气产地（很多）的天然气价格不足 中国的五分之一。
石油革命 – 岩石物理是基础
逾渗(percolation)
导电和渗透性质均可以 用逾渗模型解释。
Probability of density
岩石是两相体
岩石 - 固相；孔隙流体 - 流体相。 （物理学、材料学少见） 正问题 – 已知各相特性，求两相特性质； 反问题 – 已知两相体和固相，求流体相。
前苏联 在科拉 半岛的 深钻， 发现地 下12km 处有大 量的水 含量。
大洋中脊的海水沿着海底的裂隙下渗成特 殊的成矿作用和生命系统。
Mantle strengths are given by olivine rheologies. (Jackson J, 2002, strength of continental lithosphere: Time to abandon the jelly sandwich ? GSA Today 12, 4-9)
2
1/ 2
= 0.6 - 1
3 .62-5.2 q ( 1)1 / 2
(
2
2
1)1 / 2 tg
(
2
2
1)1 / 2
为什么要研究岩石物理
岩石实验的基本事实
岩石实验 岩石的破裂 岩石的摩擦 有效应力定律 岩石的蠕变
W
F
= 与物理学摩擦的不同，惊人的普适性 摩擦与岩石种类无关。 摩擦与滑动面的粗糙程度无关。 只要这层断层泥不是由蒙脱土、蛭石和伊利石组成，岩石的摩擦滑动就好象断层 泥根本不存在
为什么要研究岩石物理
岩石实验的基本事实
岩石实验 岩石的破裂 岩石的摩擦 有效应力定律 岩石的蠕变
Terzagi实验 a. 多孔样品浸泡于水中；b.增加水柱高度后，样品体积几乎没有变化； c. 均布一层铅砂后，样品体积缩小 孔隙压力的概念，在金属材料研究中是没有的，但在岩石力学研究中却是一个极为 重要的概念。孔隙压力对岩石的力学性质有很大的影响。
1) Beyond Plate Tectonics: Rheology and Orogenesis of the Continents; 2) The Missing Link: From Earthquakes to Orogenesis;
3) Dynamic Interactions between Tectonics, Climate, and Earth Surface Processes; 4) Co-evolution of Earth and Life.
石油的形成 石油是由含有机质的动植物残骸被埋入地 下后和泥沙组成了有机淤泥，由于地层的 原因不断地被一层一层地掩埋，愈埋愈深， 最后于外面的空气隔绝，造成了一个缺氧 的环境，加上深层处温度的升高，压力的 增强，厌气性氧细菌便把有机质分解 （Cooking），形成了石油（高温则形成了 天然气）。这是物质条件。
生 – 储 – 盖的构造组合
生 – 烃源岩。Mudstone, shale, limestone. 页岩（Shale）主要是由粘土沉积后经压力和温度形 成的岩石（黏土主要是可塑的硅酸铝盐：有机质多 （油气的潜在产地）；颗粒非常小（透水性差，表 面积大，油气一旦生成，不易跑掉））。黑色页岩 可以作为石油的指示地层。页岩形成于静水的环境 中，泥沙经过长时间的沉积，所以经常存在于湖泊、 河流三角洲地带，在海洋大陆架中也有页岩的形成。 储 - 沙岩 由石英、长石等碎屑成分占50%以上的沉积 碎屑岩。透水性好。 盖 – 粘土、盐、石膏
岩浆流动性-压力、温度和水
为什么要研究岩石物理
岩石实验的基本事实
岩石实验 岩石的破裂 岩石的摩擦 有效应力定律 岩石的蠕变
岩石的蠕变特征
下地壳主要造岩矿物橄榄石的蠕变
Q 3 4 7 x10 1 3 exp RT
（当1 － 3 < 200MPa 时）
式中 是应变率 (s-1 ), R是普适气体常数(8.3144焦耳/摩尔/度,Jmol-1K-1)， T(K)是热 力学温度, 活化能Q=125 kcal/mol=0.52MJ/mol,应力单位为MPa。
岩石物理学
为什么要研究岩石物理
岩石试验的基本事实
应用
陈颙（yongchen@)
1 2 2 C0 2 S0 ( 1)
（6.10）
q ( 1)
2
1/ 2
(
2
2
1)1 / 2 tg
（6.11）
1 C0 q 3
Co
400号水泥 Co=40MPa 比重为2 多高自倒？
预应力缠绕
q ( 1)
在俯冲带，玄武岩和安山岩的大洋壳可以含1-2%的水，深入到俯冲 带200公里以下；然而正是这少量的水可以影响地幔中岩浆的分馏， 产生地震震波传速不连续面。 纵观地球史，最早形成地球的物质中有2%的重量是水，而今天表层 系统中的水只占地球重量的0.02%, 除去逸失者外，其余应当留在地 球的深部。据估计，下地幔中储存的水就相当于全大洋总量的五十 倍之多。水循环和演化 汪品先 《地球科学进展》18卷第6期,2003年。
为什么要研究岩石物理
岩石实验的基本事实
岩石实验 岩石的破裂 岩石的摩擦 有效应力定律 岩石的蠕变
1 1 ( ) ( 1 3 ) cos 2 1 3 2 2 1 ( ) sin 2 1 3 2
1 C0 q 3
F W
物理学中的摩擦 其中F是摩擦力，W是界面上的正压力, 是一个常数，与界面性质有关，但 与W 、F无关。Amonton发现，大多数金属的摩擦力约为正压力的1/3，也即。 以后我们会看到在地球内部应力状态下，岩石的摩擦系数要比这个数值高近1 倍。
拜尔利（Byerlee)定律
0.85 （< 200MPa） = 50MPa + 0.6（>200MPa） （， 的单位均为MPa）
为什么要研究岩石物理？
为什么要研究岩石物理
高压高温环境 多孔介质 长期作用 元素、矿物和岩石
人类活动和地质过程包含很宽的时间尺度：从几秒完成的地震到几千万年的造山运动。
长期作用下，岩石的流变
重要的科学白皮书
April 2003,Website and pdf file available at /
斯堪的纳维亚冰后回跳
末次冰期（100ka,20ka,9ka,B.P.) 的盛冰期，在北欧冰盖质量为 ０．２６×1019kg，全球海平面平均下降约120m. 由于高密度 地幔对低密度地壳的浮力作用，有海岸线等升图得出．陆地每 年升高9mm.
为什么要研究岩石物理？
为什么要研究岩石物理
高压高温环境 多孔介质 长期作用 元素、矿物和岩石