頁巖中的TOC（Total Organic Carbon,總有機(jī)碳）含量,對頁巖的有效彈性模量以及與之相關(guān)的彈性波速度（P波和S波）有重要影響,建立彈性模量與TOC含量關(guān)系是頁巖氣甜點(diǎn)預(yù)測的重要手段之一.C&S和S&M兩種固體置換理論主要針對孔隙度較大的砂巖,能否適用于孔隙度低、孔隙形態(tài)復(fù)雜和非均質(zhì)性強(qiáng)的頁巖目前尚未深入研究.鑒于目前已知的富有機(jī)質(zhì)頁巖的TOC賦存形態(tài)與裂縫以及孔隙形態(tài)類似,有關(guān)TOC含量對巖石彈性模量的影響可視為孔隙物質(zhì)充填問題來研究.本文利用數(shù)字巖心技術(shù),構(gòu)造同一數(shù)字巖心不同TOC含量的樣本群,基于C&S和S&M兩種固體替換理論模型,通過有限元（FEM）數(shù)值模擬交叉驗(yàn)證,詳細(xì)研究了兩種固體替換方程對頁巖的適用性和TOC含量對頁巖彈性性質(zhì)的影響.研究表明,由于實(shí)際巖心孔隙及TOC分布的非均質(zhì)性,C&S替換方程彈性模量預(yù)測值與FEM模擬結(jié)果存在差異,而S&M替換方程預(yù)測值與FEM模擬結(jié)果基本一致,兩種方程的預(yù)測差異揭示頁巖非均質(zhì)強(qiáng)度,利用S&M替換方程中的參數(shù)α₁,α₂,... 

【文章來源】：地球物理學(xué)報(bào). 2020,63(07)北大核心EISCICSCD

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【部分圖文】：

實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

實(shí)驗(yàn)測量彈性模量隨圍壓變化數(shù)據(jù)

圖2 實(shí)驗(yàn)測量彈性模量隨圍壓變化數(shù)據(jù)圖3a—c為同一塊巖心的三個方向的數(shù)字巖心切片，代表了三個方向的孔隙、礦物分布情況以及非均質(zhì)特征．其中，黑色斑點(diǎn)為孔隙．圖3d為孔隙放大后的形態(tài)．在頁巖中，TOC充填于孔隙中，并且頁巖各向異性以及非均質(zhì)性主要由孔隙分布決定．根據(jù)之前研究（Zhang et al.,2016;Hu et al.,2018；王志偉等，2018），對于本文研究的龍馬溪組頁巖，其TOC均以長軸狀夾雜物的形態(tài)賦存于背景巖石中，并且其長軸較�。ū狙芯恐�，長軸長約為10μm），遠(yuǎn)小于入射波波長（入射波長約為3mm）．根據(jù)Hudson(1986）、Galvin和Gurevich(2007,2009）、Guo等（2018）的研究，對于長軸狀的夾雜物對背景介質(zhì)的影響，當(dāng)其尺度遠(yuǎn)小于入射波波長時，均可認(rèn)為夾雜物是背景介質(zhì)彈性性質(zhì)的一階擾動（Fu et al.,2018），可作為孔隙結(jié)構(gòu)處理．因此，在本文中，我們將TOC作為孔隙填充物對待是合理的．我們基于數(shù)字巖心的閾值分割技術(shù)（王志偉等，2018），同時提取孔隙分布以及TOC分布信息，計(jì)算三張切片的孔隙&TOC分布的自相關(guān)函數(shù)．

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]龍馬溪組頁巖數(shù)字巖芯超聲響應(yīng)數(shù)值模擬及散射特征分析[J]. 王志偉,符力耘,張艷,魏偉.  地球物理學(xué)報(bào). 2018 (03)
[2]超聲實(shí)驗(yàn)中譜比法衰減的散射與本征吸收特性[J]. 周浩,符力耘.  地球物理學(xué)報(bào). 2018 (03)
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[5]泥巖、頁巖聲速各向異性及其影響因素分析[J]. 鄧?yán)^新,史謌,劉瑞珣,俞軍.  地球物理學(xué)報(bào). 2004(05)

博士論文
[1]灰度圖像閾值分割的自適應(yīng)和快速算法研究[D]. 陽樹洪.重慶大學(xué) 2014



本文編號：3556916