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流体黏度对砂岩弹性模量频散与衰减影响规律的实验及理论验证

         
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波诱导的孔隙流体流动是造成地震波速度频散与衰减的重要机制,其中孔隙流体性质(尤其是黏度)是影响速度频散变化特征的关键因素之一.为了研究孔隙流体黏度对速度频散的影响,本文在饱和不同黏度流体条件下对2块低孔隙度砂岩和3块中孔隙度砂岩样品进行了低频应力-应变岩石物理测试,获得了岩石样品1~3 kHz的杨氏模量、泊松比和衰减曲线.实验结果发现:两种砂岩样品都表现出随着有效压力增加,杨氏模量增加,频散程度减弱的特征;同时随着流体黏度增大,频散梯度增大,特征频率向较低频率移动.为了更好地解释不同流体黏度条件下的实验数据,本文采用现有经典岩石物理频散模型对实测速度频散进行了描述.研究结果表明,经典的Gurevich喷射流模型、Biot模型、White模型、Gassmann方程和BISQ模型在数值上和趋势上均难以定量刻画实测低频数据,其预测结果存在明显的特征频率且中间过渡频段较小,而实测速度则随频率的增大呈缓慢递增趋势,且具有较宽的中间过渡频段.对于中孔隙度砂岩样品,考虑Biot宏观流作用、软孔与软孔以及软孔与硬孔喷射流效应的扩展Gurevich喷射流模型能够给出与实验数据较为吻合的预测结果;对于低孔隙度砂岩,扩展Gurevich喷射流模型的预测结果也能在趋势上与实验数据保持一致.实验数据和理论模型共同指出归一化参数E(f)/E(1 Hz)具有提高储层流体预测与流体识别精度的潜力和重要意义.

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