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碳酸鹽巖超壓巖石物理模擬實驗及超壓預測理論模型
關鍵詞：多孔介質彈性理論 有效應力 彈性波速度 巖石物理模型 超壓預測
摘要：碳酸鹽巖地層超壓預測目前仍然是超壓研究的難點問題,常用的碎屑巖地層超壓預測方法是建立在Terzaghi有效應力理論基礎上的、經驗性的、且需要有明確響應超壓的測井和地震參數(主要是縱波速度)。這些經驗性的方法不適用于巖性致密且物性極不均一的碳酸鹽巖地層的超壓預測。通過碳酸鹽巖樣品超壓巖石物理模擬實驗剖析巖石彈性性質與孔隙流體壓力和有效應力的關系,基于含流體巖石多孔介質彈性理論和廣義胡克定律,從分析碳酸鹽巖地層應力-應變-孔隙壓力本構關系著手,建立表征孔隙壓力與巖石彈性參數定量關系的超壓預測理論模型(超壓預測量化模型)。利用實測碳酸鹽巖樣品礦物組分含量并結合Voigt-Reuss-Hill模型計算巖石基質彈性模量,利用Wood模型和Patchy模型計算孔隙流體彈性模量,然后再利用碳酸鹽巖樣品巖石物理模擬實驗得到的實際有效應力與巖石骨架彈性模量相關關系,根據Biot有效應力定律,計算得到巖石樣品的等效骨架彈性模量。利用上述獲得的碳酸鹽巖樣品各彈性參數,通過超壓預測量化模型計算碳酸鹽巖超壓,并與碳酸鹽巖樣品巖石物理模擬實驗加載的孔隙流體壓力進行對比,驗證了超壓預測量化模型的合理性,提出了基于實測資料的模型校正方法。該超壓預測理論模型所需的巖石彈性參數也可通過研究測井和地震資料計算獲得,并可利用地震資料實現碳酸鹽巖地層的超壓鉆前預測。
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