差异载荷条件下非常规富含有机质页岩的弹性和电性测量

• 作者: W.F.Foodruff 张生 李会宪
• 来源期刊: 石油地质科技动态
• 学科: 地球科学
• 关键词: 同时测量 水弹性 电性 载荷条件 页岩 有机质 孔隙流体压力 超声波速度
• 年，卷（期）: 2016,（6）
• 页码范围: 36-65
• 页数: 30页
• 分类号: P584

摘要

文中给出了一种试验方法，用于同时测量1MHz频率下超声波速度的应力依赖性和不排水弹性刚度张量（undrained elastic stiffness tensor）以及100mHz—10Hz频率范围内复电导率张量（complex conductivity tensor）的分量。试验采用的样品是采自海因斯维尔组页岩的柱状岩心（孔隙度大约为0．08，除去了束缚水，粘土含量大约为30—40wt％，以伊利石为主）。试验在受控的围压和孔隙流体压力下进行，即代表原地储层条件的差异压力状态。采用独立的采集阵列（压电水晶和不极化电极）开展定向测量，这些阵列在岩心样品外表面上按方位排列，层理面与柱状岩心样品的轴向一致。采用高分辨率示波器（oscilloscope）记录超声波波形，采用配备有精度为0．1mrad阻抗分析仪的四电极采集系统记录复阻抗谱（complex impedance spectra）。分别在排水和不排水的条件下，按照完全饱含水状态下的加载和卸载顺序重复开展试验。测量结果显示，超声波速度和复电导率具有高度的应力依赖性，这可归因于样品内裂隙的开启和闭合。利用这些数据估算了岩心样品的各向异性电性和弹性的有效压力系数，对于弹性和电性而言，所得的有效应力系数都小于1。在裂隙闭合后，电性和声波的有效应力系数还会更小。对于复电导率张量分量而言，其各向异性比（anisotropy ratio）大约是30，而刚度张量的压缩分量（C11／C33）的各向异性比只有2。