孔隙結(jié)構(gòu)動力學

1、 (寧),(漢) 第一部分 理論基礎孔隙結(jié)構(gòu)動力學透明地球物理學原理及其在油氣勘探開發(fā)中的應用1油氣勘探開發(fā)流程油 氣 勘 探 目 標油氣遠景選區(qū)確定勘探目標構(gòu)造研究儲層研究成藏研究探井論證綜合評價綜合地球物理地震資料 井資料 物 性 研 究油 藏 體 系速 度 研 究油田開發(fā)2勘探開發(fā)風險與成本最小化儲層到產(chǎn)層預測與評價一體化探井與開發(fā)井一體化鉆井軌跡與井身結(jié)構(gòu)最佳化單井產(chǎn)量最大化、采收率最大化、剩余油最小化儲層預測與烴源巖評價一體化 油氣工業(yè)目標反射地震學如何實現(xiàn)這個理想目標？3烴源巖性質(zhì)儲層儲集性能蓋層封閉性圈閉識別與分布生儲蓋的空間配置烴源巖生烴史輸導體系與油氣運聚油氣藏調(diào)整、改造與破

2、壞靜態(tài)地質(zhì)要素（物質(zhì)因素）動態(tài)成藏過程（核心問題）溫度和壓力場的演化（能量因素）油氣成藏體系反射地震如何實現(xiàn)圈閉識別與分布地震地層壓力預測輸導體系與油氣富集程度油氣藏評價直接檢測油氣地震儲層研究生儲蓋的空間配置蓋層封閉性非常規(guī)與優(yōu)質(zhì)油氣藏4如果實現(xiàn)全空間三維地質(zhì)填圖透明地球目標就能夠確定油氣成藏體系的物質(zhì)、能量、成藏過程三要素達到預測與評價烴源巖、儲層、產(chǎn)層空間分布特征及其相互配置關(guān)系目的實現(xiàn)最大限度地降低勘探開發(fā)風險與投資成本理想目標5地下地質(zhì)填圖巖石屬性構(gòu)造屬性地質(zhì)年代微觀空間關(guān)系宏觀空間關(guān)系如果不考慮地質(zhì)演化，地球物理可以實現(xiàn)靜態(tài)地下物質(zhì)填圖。介質(zhì)類型空間結(jié)構(gòu)宏觀空間關(guān)系屬于構(gòu)造成像范疇

3、，主要從地震波運動學角度思考問題。介質(zhì)屬性與微觀空間關(guān)系（微構(gòu)造因素）屬于物質(zhì)成像范疇，主要從地震波動力學與巖石物理角度思考問題。6 7砂巖結(jié)構(gòu)示意圖A 未固結(jié)均勻砂層； B 未固結(jié)不均勻砂層； C 固結(jié)砂巖 塔河油田奧陶系油藏4號區(qū)塊油藏剖面示意圖 砂巖碳酸鹽巖孔隙型縫洞型儲集體類型8這些照片反映了地球介質(zhì)的另一個側(cè)面多孔性！我們應該從這個角度出發(fā)，建立新的波動理論，解釋地震資料，促進地震學的發(fā)展。9地層巖石的特性骨架特性滲濾特性流體作用孔隙流體輸運因素巖石微構(gòu)造因素孔隙、裂隙、節(jié)理、層理、結(jié)構(gòu)面等孔隙形狀孔隙度孔隙連通性孔喉半徑流體性質(zhì)流固作用10二維抽象將微構(gòu)造空隙空間抽象為管狀結(jié)構(gòu)，按

4、照等距排列方式置于固體空間之中由于微構(gòu)造因素的存在，致使地層巖石不符合連續(xù)介質(zhì)“密度極限處處存在、虎克定律處處成立”的定義 ，所以，地層巖石是非連續(xù)介質(zhì)。一維抽象將微構(gòu)造空隙空間與固體空間抽象為相間層狀結(jié)構(gòu)三維抽象將微構(gòu)造空隙空間抽象為球狀結(jié)構(gòu)，按照等距排列方式置于固體空間之中1、如何描述地球介質(zhì)？113、力學討論地震勘探就是利用地下介質(zhì)波阻抗差異，通過觀測和分析大地對（人工或天然）地震波的響應，推斷地下巖層的性質(zhì)和形態(tài)。二個要素：地震波與地球介質(zhì)觀測信號：大地對地震波的響應研究目標：地下巖層的性質(zhì)和形態(tài)形態(tài)就是構(gòu)造，屬于常規(guī)成像性質(zhì)就是巖石類型，屬于物質(zhì)問題波阻抗屬于力學性質(zhì)范疇彈性彈性力學

5、（彈性介質(zhì)）正在使用的理論彈性、粘滯性粘彈性力學（粘彈性介質(zhì)）國外正在發(fā)展的理論彈性、粘滯性、弱化性流變力學（流變介質(zhì)）我們正在發(fā)展的理論12地震波理論架構(gòu)連續(xù)介質(zhì)非連續(xù)介質(zhì)流變介質(zhì)理論（流變力學）3、力學討論彈性介質(zhì)理論（彈性力學）粘彈性介質(zhì)理論（粘彈性力學）彈性粘性彈性彈性粘性介質(zhì)模型力學理論介質(zhì)性質(zhì)弱化性13由于孔隙、裂隙、縫隙、結(jié)構(gòu)面等微構(gòu)造因素的存在，地球介質(zhì)不滿足“密度極限處處存在，胡克定律處處成立”的連續(xù)介質(zhì)定義，不屬于連續(xù)介質(zhì)的范疇，所以，地球介質(zhì)為非連續(xù)介質(zhì)。什么是地球介質(zhì)的弱化性？假定地球介質(zhì)力學性質(zhì)符合正交特性，如果將孔隙、裂隙、縫隙、結(jié)構(gòu)面等微構(gòu)造因素導致地球介質(zhì)力學性

6、質(zhì)的弱化抽象為空白區(qū)，那么，彈性區(qū)、粘性區(qū)、空白區(qū)組成非連續(xù)介質(zhì)的流變力學模型；因此，地球介質(zhì)具有三種力學性質(zhì)： 彈性、粘性、弱化性 區(qū)間內(nèi)聚定理規(guī)范三種力學性質(zhì)的關(guān)系。14三維非連續(xù)介質(zhì)流變力學模型力學等效原理示意圖由力學等效原理，推導出相應的地層巖石本構(gòu)力學關(guān)系與波動方程。因該理論考慮到孔隙和孔隙形狀(骨架特性)孔隙連通性和孔喉半徑(滲濾特性)，故稱為孔隙結(jié)構(gòu)動力學理論。15大量物理試驗證明：（1）孔隙度越大，介質(zhì)的損傷程度越高；（2）孔隙結(jié)構(gòu)越簡單，介質(zhì)的損傷程度越??；（3）孔隙壓力越大，介質(zhì)的損傷程度越高；（4）圍壓越大，介質(zhì)的損傷程度越小。式中 是比例系數(shù)， 是孔隙度， 是孔隙壓力， 是圍壓， 是與介質(zhì)類型有關(guān)的損傷屬性， 是孔隙結(jié)構(gòu)譜分維。 16壓力導致各向異性左圖：損傷模型結(jié)果（虛線為相速度，實線為群速度）；右圖：Mavko(1995, Geophysics)的結(jié)果 。兩圖中實心點和小圓圈為Nur與Simmons (1969) 的實驗結(jié)果。VpVs前人物理實驗數(shù)據(jù)對孔隙結(jié)構(gòu)動力學理論的檢驗 17數(shù)字巖心扭曲度分布 YB5井須家河組砂巖扭曲度、損傷因子曲線 扭曲度高，損傷因子大扭曲度高，損傷因子大劣質(zhì)儲層？壓力異常變化層？扭曲度低，損傷因子大優(yōu)質(zhì)儲層？壓力正常變化層？孔隙結(jié)構(gòu)動力學理論在測井資料分析中的應用18孔