基于差异共振声谱仪多阶共振模式的弹性模量频散测量

摘要：

利用差异共振声谱系统(DARS)可测量岩石样品在～600 Hz下的压缩系数或弹性模量,该测量依靠DARS系统的一阶共振模式测量来实现,而忽略了使用更高阶共振模式可以获得的信息.本文利用DARS系统的第二、三阶共振模式测量以估算岩石样品的体积模量.使用三个参考样品代替两个参考样品,我们获得了具有更高准确度的校准参数.通过对校准参数分析,改进了测量过程,选择了具有较高敏感度的测量位置来替代传统的多点测量.在此基础上,提出了一种新的线性最小二乘反演算法,用于获得校准参数和样品弹性参数.利用这种高精度反演方法获得了7块不同孔隙度的人工砂岩样品在三个共振频率下的体积模量.这些样品的体积模量显示出从低阶共振频率(～600 Hz)到第三阶共振频率(～1800 Hz)的频散.对于具有相对低到中等渗透率的样品,频散较大,而对于具有高渗透率的样品,频散较弱.这种频散差异受渗透率控制,是由于样品孔隙中流体流动性不同,导致不同的样品落入不同的"域".对于渗透率相对较低或中等的样品,DARS共振频率可能在频散特征频率范围内,因此频散较强.对于渗透率较高的样品,DARS共振频率处于低频范围内,体积模量几乎不随频率发生变化.根据这一结论,在地震和声波测井频率下测得的高渗透率储层岩石的弹性性质可能几乎没有差异.低渗透性的储层岩石在这些频带可能具有相当大的弹性性质差异,从而引起地震与测井获取的储层参数不匹配问题.因此,频散特征频率和强度可能是表征渗透率的指标之一.采用多阶共振频率的DARS测量方法,可以在地震—声波测井频率范围内提供直接的频散数据,对研究岩石的频散机理具有很大的潜力.频散数据还可以用来解释地震和声波频带上弹性性质的差异,为地震与测井匹配问题提供重要的参考依据.

关键词：DARS系统、人工砂岩、渗透率、体积模量、频散

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资助基金：国家自然科学基金41930425, 41774143

在线出版日期：2021-01-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：483-495