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油气储层岩石在地下都处于高温和高压的环境,研究弹性波速度和各种压力的关系是岩石物性研究的重要内容。本文针对岩石的弹性波速度与围限压力和孔隙压力的关系,澄清了有效压力的概念和计算公式。根据大量的实验资料,本文分析了砂岩样品的纵横波速度和有效压力的关系,对实验结果进行了回归分析,并用裂隙闭合理论进行了解释。用Gassmann理论计算了孔隙流体对岩石弹性波速度的影响,指出饱和流体岩石在极限压力时的速度可用Gassmann理论来预测。用流体的粘滞性和压缩系数来解释油、水和气等不同孔隙流体对速度的影响。考虑到实际地层压力分布的不均匀性,本文还分析了单轴压力对速度的影响。和有效压力不同,单轴压力会引起岩石弹性波速度的各向异性。 从石油地球物理勘探的应用出发,本文还探讨了纵横波速度比、泊松比、密度、孔隙度、波阻抗及弹性常数随压力的变化规律,指出气饱和岩石与水或油饱和岩石的速度比、泊松比及其它物性参数遵守不同的规律。实验数据处理结果指出,压实效应引起的孔隙度变化最高可达10%。通过处理大量的实验数据,利用回归分析本文得出了纵横波速度与孔隙度、泥质含量线性相关的结论。将回归公式应用于声波测井资料的结果显示,速度和孔隙度、泥质含量的具体表达式应从井资料经统计分析得到,而没有任何地区都适用的统一公式。这一点对于声波测井解释和地震勘探资料处理有重要的意义。 由于实验室超声波测速、声波测井及地震勘探的频率有很大的差异,所以本文讨论了因为频率不同而导致的速度变化,即频散现象。通过计算各种孔隙流体饱和的岩石的频散值,指出砂岩的频散与有效压力和孔隙流体的粘度有很大的关系,有效压力越小,流体粘度越大,频散量越大。同时测量了超声波频段速度和频率的关系,指出在25KHz-1.2MHz的频率范围内存在一个速度的峰值,局部流机制和弹性散射机制对速度频散同时起作用。 本文测量了砂岩的弹性波速度和含水饱和度的关系。岩石的进水及干燥速度实验结果显示,岩石的速度不但和流体饱和度有关系,而且与孔隙流体的微观分布有直接的联系,例如不同的饱和过程会导致不同的速度变化。