摘要： 对于常规砂岩,速度主要受孔隙度、矿物成分和孔隙流体控制.然而,实验测量结果表明,岩石的孔隙结构同样是岩石的弹性参数的主要控制因素之一.岩石微观孔隙结构特征不仅影响岩石的弹性参数,也决定了流体饱和岩石中流体流动造成的频散与衰减效应.Gassmann理论模型忽略微观孔隙结构影响,往往不能解释岩石弹性性质的压力和频率依赖性,本文则对K-T模型进行扩展来表征压力对流体饱和岩石的弹性模量的影响,在此基础上,将喷射流模型计算的频变流体体积模量带入到K-T模型中建立岩石的频率依赖性.首先,基于速度-压力变化曲线与孔隙结构参数的函数关系,利用实测超声速度数据来反演孔隙纵横比分布及其孔隙度(即孔隙纵横比谱);其次,将干燥硬孔隙加入岩石基质,基于K-T等效介质模型计算岩石干骨架弹性模量,并带入流体频变体积模量,计算加入饱和软孔隙后的岩石"干骨架"的弹性模量;最后利用Gassmann流体替换理论计算硬孔隙中饱和流体的弹性模量.为了验证模型的准确性,对一块饱油致密砂岩样进行超声速度测量并与该模型预测结果相对比,结果表明相比于Gassmann模型,新模型能更好的解释测量结果,且能预测饱和岩石的速度的压力和频率依赖性.实际测量和建模结果表明,压力和频率的影响是耦合的,因为它们通过孔隙的微观结构相互连接.该模型不需要多余的拟合参数,所有参数均由实验室测量和推导,提高了理论建模的准确性.改进模型可用于描述饱和岩石宽频带内弹性频散和衰减,如果能通过地震数据反演获得干燥和饱和状态的弹性模量,则该模型可用于提取岩石孔隙微观结构和流体特性.

关键词: 孔隙结构, 速度频散, 声学特性, 岩石物理模型