地震岩石物理模型综述.doc

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1、马淑芳，韩大匡,甘利灯，张征，杨昊.地震岩石物理横型综述[J]・地球物理学进展,2010,25(2):460-471・本文综述了地農岩石物理中常见的岩石物理模型。首先介绍了层状模型中的Viogt-Reuss-HilkWood.Wyllie.Hashin-Shtrikman等模型。接着介绍了球形孔隙模型中的Gassmann方程和Biot理论。再介绍了包含体模型中的Hill、Wu、Korringa、Kuster-Toksoz^Berryman、Xu-White等模型。再然后介绍了接触模型中的Hertz、MindliruBrandt、Digby、Walto

2、n等横型。最后作了简单的总结与展望。地震岩石物理模型综述引言层状模型球形孔隙模型包含体模型接触模型结论K地震岩石物理学是研究与地震特性有关的岩石物理性质以及这些物理性质与地震响应之间关系的一门科学，在地震数据与油气特征和储集参数之间架起来沟通的桥梁。近年来，岩石物理技术在油田勘探开发中发挥了重要作用，促进了时移地震油气监测、地震岩性识别、储层流体识别等油气检测技术的发展。2、地震岩石物理理论模型是进行岩石物理研究的主要方法之一，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。鉴于不同的实际岩石理想化过程，我们将岩石物理模

3、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。3、层状模型层状模型假设等效介质由各种不同的均匀弹性相组成，其中包括孔隙流体和组成岩石颗粒的各种矿物，并呈层状排列，岩石总体的物性参数是由各组分物性参数综合而成。这类模型主要用来计算岩石骨架的弹性模量。1)Viogt-Reuss-Hill模型要预测矿物颗粒与孔隙组成的混合物的等效弹性模量，一般需要知道各组分的体积含量和弹性模量以及空间几何分布；如果只知道各组分的体积含量和弹性模量，就只能预测等效弹性模量上下限。Voigt模型假设各组分是各向同性、线性、弹性的，由于它假设各组分的应变相等，所以它

4、是等应变模型。他提岀n个组分的等效弹性模量的上限为:相对Voigt等应变模型,Reuss模型假设各组分的应力相等、所以它是等应力模型。他提岀n个组分的等效弹性模量的下限Mr满足：Hill对Voigt和Reuss的上下边界进行算术平均，得到：M=丄（皿+Mr）Kumazawa对Voigt和Reuss的上下边界进行了几何平均，得到：M=（Mv*Mk）12可以用Voigt・Reuss・Hill模型来估计由不同矿物组成的岩石骨架模量，估计的骨架模量大多用于Gassmann计算，也能用于估计中等孔隙度的饱含水砂岩的等效体积模量，是不能用于计算饱含气砂岩的等效模

5、量或饱含流体（液体和气体）岩石的等效剪切模量。1）Wood方程在一个流体悬浮或流体混合物中，若其非均匀性比波长小，则声波速度可由Wood方程精确地给定：1_、、虫其中KR是混合物的等应力平均，即忌、F;p是平均密度，定义为np=Lop、oWood方程假设混合物岩石及其组分都是各向同性、线性和弹性的，它是在等应力“零频率”的基础上得到的，可以用来估计稀释悬浊液（小颗粒之间不发生直接接触）的体积模量，例如浅海沉积物。当沉积物的小颗粒发生相互接触时,Wood方程仅仅服从体积模量的下限。3）时间平均方程Wyllie等人的测量显示，假设岩石满足：具有相对均匀的

6、矿物；被液体饱和；在高有效压力下，波在岩石中直线传播的时间是在骨架中的传播时间与在孔隙流体中的传播时间的和，由此得到声波时差公式为：4=(1—该方程通常被称为时间平均方程，该方程适用于压实和胶结良好的纯砂岩。对于未胶结、未压实的疏松砂岩，需要用压实校正系数Cp校正：=△/—Ama1°A/f—Cp对于泥质砂岩，要进行泥质校正：=、二、竺,±_v鼻*也二斗'A/fA/ma(pA/fA/m.,Angeleri考虑到泥质含量对速度的影响，提出了三相介质的时间平均方程；刘震综合宏观二相和微观三相岩石模型建立了一种扩展的时间平均方程;Kamel将时间平均方程与声

7、地层因素Raiga-Clemenceau方程相乘得到一个用于确定纯砂岩地层中声波孔隙度的方程，该方程被认为是一个很好的孔隙度预测模型。4)Hashin-Shtrikman界限为了更加实用，Hashin和Shtrikman用变分法推导出多相介质的等效弹性模量的一组上下限，并应用到双相介质中，其值为：=K.H巴r(K2—/

8、量的最低上限和最高下限，所以它比Voigt-Reuss±下限更接近于测量数据。通常情况下，当几种固体混合时，