岩石物理省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、岩石物理学Rock PhysicsRock Physics 讲课人:魏建新第1页课程安排上课时间:第112周,共48个课时。課外练习:2次考试:课内考试,形式?第2页主要参考书主要参考书1、岩石物理学,陈顒黄庭芳,北京大学出版社,。2、油层物理学,杨胜来,魏俊之.石油工业出版社,1994年3、地下声音地震波应用,美J.E怀特著,陆其鹄,齐国英译,地震出版社,1986年。4、孔隙介质声学,法T.布尔贝,O.库索,B.甄斯纳著,许云译,石油工业出版社,1994年5、The Rock Physics,Handbook,G.Mavko,T.Mukerji,J.dvorkin,Cambridge Uni
2、versity Press,1998 6、地震振幅解释,美Fred J.Hilterman,孙夕平,赵良武等译,石油工业出版社,年12月7、Seismic and acoustic velocities in reservoir rocks,Vol.3:Recent development,Wang,Z.,and Nur,A.,Eds。8、Fundamentals of seismic rock physics.Zhijing(Zee)Wang 王之敬Geophysics,Vol.66,No.2,2001,第3页参考书岩石物理学第4页第一章 引言岩石物理学(Petrophysics Rock
3、physics)Petrophysics有表示“石,岩”之义,表“含石油”之义,在石油工程和测井中惯用此词。石油工程专门有一门“油层物理学”Petrophysics课。Rock physics 在岩石力学,地震勘探中较惯用。二者没有严格区分。第5页主要研究内容可归结为:从试验和理论上研究:1)岩石本身各种物理性质;2)这些性质间相互关系;3)它们在地球物理和岩石物理数据中反应。比如在地球物理学和油气勘探中作用。第6页1.1 岩石物理学研究意义 地球结构和动力学性质必定与岩石各种物理性质亲密相关。岩石不一样于其它材料特征,也就决定了岩石物理学所含有独特研究内容、方法和伎俩。岩石物理学研究重点是与
4、地质学、地球物理学、地球化学、油储地球物理学、地热学和环境科学亲密相关特征。岩石物理学研究特点,反应了这门学科基础性和应用性。第7页岩石物理学特点岩石物理学特点岩石物理学是一门高度交叉综合性学科。针对不一样研究领域,岩石物理研究内容不一样,如:能源勘探(如石油工业),以岩石弹性为主;地质灾害(天然地震),以岩石力学性质;环境保护与监测,以流体流动;其中石油工业是主要研究力量。第8页尤其强调三点尤其强调三点第一,岩石材料特殊,地球内部特殊环境第二,在岩石各种性质中,研究重点是那些与地球内部结构与运动、能源和资源勘察与开发、地质灾害成因与减灾、环境保护与监测有亲密关系特征。第三,岩石物理学在油储问
5、题研究领域较成功。岩石物理学在油储问题研究领域较成功。第四,国内在这方面研究较为微弱。国内在这方面研究较为微弱。第9页岩石物理学研究基础岩石物理学研究基础研究基础是各种测试技术:尤其是以试验室测试和测井技术测试为主。在试验室利用各种物理测试伎俩,测试岩石各种物理量,取得岩石性质与物理参数之间关系。理论上,提出岩石中各种物理性质之间普通关系(理论模型)。两个方面:1)针对岩石特征在假设条件下提出简化模型;2)解释试验观察到现象和结果。第10页地球物理中测量技术四方面:四方面:1、空间观察 2、地面观察:3、井中观察:电缆测井、VSP和井间地震、随钻测量、取芯,用于研究地层物理性质,确定油气位置,
6、划分油水层。4、试验室观察:岩芯分析,岩芯各种物理量测试,模拟地层测试等。第11页空间观察航磁,红外遥感,航空放射性测量,卫星拍照等。用于确定大地结构,确定地表形态。第12页第13页地面观察地质观察、地球物理方法(天然地震,人工地震,各种重、磁、电等)、地球化学方法。用于确定有利地质结构,寻找油气分布等。第14页井中观察地震井中观察:VSP、井间地震和水平井。测井技术:测井,取芯,各种物理方法测试技术,主要用于研究地层物理性质,确定油气位置,划分油水层。第15页各种测井曲线第16页试验室测试技术测试各种物理量,归纳经验公式,验证模型。各种新测试方法研究:1)岩芯分析 2)声学参数测试 3)电学
7、参数测试第17页研究方法一:研究方法一:正正问题问题经过已知矿物、岩石本身性质和改变,研究其物理性质在岩体中可能有改变,这是一个由微观到宏观推演过程,通常称为正演。试验室研究主要为正问题。第18页研究方法二:研究方法二:反反问题问题已知地质、岩体物理性质,怎样反过来推演岩石和矿物性质,这是一个由宏观到微观,由整体到局部反演。野外各种测试研究主要是反问题。第19页研究方法三:研究方法三:应用问题正问题和反问题有机结合,区域性局部规律总结成普通性规律。比如:人为地改变矿物、岩石特征,来预测可能影响到岩体和地质特征改变。在岩石物理学中含有主要潜在应用价值。第20页试验室试验室详细研究方法首先首先采集
8、各种有地质意义岩石,在试验室中分别研究各种原因对其物理性质影响,将大量试验结果统计归纳得到经验关系式。在建立合理而简化数学物理模型基础上,将由试验得到经验关系外推到实际地球问题中去。注意:注意:若没有适当模型,把试验室简单地、小尺度试验得到外推到大尺度自然界,经常会出现错误结论。第21页其次岩石物理学是一门高度跨学科学科分支,这就决定了在岩石物理学中,对于所研究岩石不一样物理性质,必定要用到上述对应学科中对应物理方法和伎俩。第22页1.2 石油工业岩石物理研究石油工业岩石物理研究油气勘探目标就是为了寻找在三维复杂结构及地质历史条件下生成烃类储层。为了探测和表征这些储层,地球科学家使用很有限维数
9、数据(地面数据和井下数据)来预测三维储层结构,岩石性质,流体性质及它们随时间,自然温度条件下改变。所以,这种反问题处理方法不是唯一。第23页石油工业面临问题石油工业面临问题在储层勘探和开发中,为了降低包括经济原因上冒险,面临挑战就是怎样控制一些不确定原因来圈定储层。包括二大问题:1)多学科:地质、地球化学、地球物理学、工程技术和岩石物理学 2)储层尺度:从盆地到储层,到断块,岩芯,矿物颗粒和孔隙;从地震,井间地震,到测井,第24页岩石物理桥梁作用第25页岩石物理桥梁作用 岩石物理学是储层描述中一个主要工具,因为大多数进行储层描述技术都是基于岩石物理性质。岩石可测量物理性质(诸如地震速度)能够反
10、应地下岩石和储层有用信息。岩石物理学含有可解释性,岩石物理是一门用来研究岩石物理参数和一些相关性质学科,其测量数据能够被解释。所以,它不但仅是储层描述工具,也为全部地学家提供了物理基础。第26页主要服务对象主要服务对象当前,在石油工业主要服务对象是储层描述和采收率监测,主要服务有:地震和测井解释、储量估算、提升采收率。对储层岩石物理特征完全描述,意味着要确定各个储层、定义相关解释算法所需岩石物理参数。对于地学家来说这是一个新方向。储层描述技术发展是石油工业中从勘探到开发一个实质性转变结果。第27页研究对象油气储集体沉积岩沉积岩本身性质,有几十种参数(诸如:矿物成份、孔隙度、密度、颗粒大小和形状
11、、颗粒连接和胶结程度等)用来描述岩石。沉积岩物理性质(弹性、电性、磁性等)。第28页石油行业中岩石物理几个特点石油行业中岩石物理几个特点 1 1、岩石物理是一门多学科科学、岩石物理是一门多学科科学 为了预测岩石参数,必须尽可能研究岩石属性不一样方面。包括到储层特征及采收率监测以下方面:1)声波性质 2)电学性质 3)水利属性 4)机械属性 5)岩相属性 6)孔隙流体属性 其中主要集中在储层岩石和流体声波方面属性。第29页2 2、试验方法促使新知识产生、试验方法促使新知识产生 不停地建立新模型用来模拟多孔岩石属性和参数。理想多孔介质是怎样来影响物理属性,与岩石预测还差多少。人们做了许多努力(Sc
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