湘西桑页1井页岩弹性波速实验研究

李阿伟, 赵卫华, 李浩涵, 孟凡洋, 孙东生*

1)中国地质科学院地质力学研究所, 北京 100081; 2)中国地质调查局油气资源调查中心, 北京 100029; 3)国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室, 北京 100081



湘西桑页1井页岩弹性波速实验研究

李阿伟1, 3), 赵卫华1, 3), 李浩涵2), 孟凡洋2), 孙东生1, 3)*

1)中国地质科学院地质力学研究所, 北京 100081; 2)中国地质调查局油气资源调查中心, 北京 100029; 3)国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室, 北京 100081

摘 要:随着页岩气勘探开发工作的不断深入, 地震相关勘探技术在页岩气钻井部署和页岩气富集带或“甜点”区评价中发挥重要作用。不同应力环境下岩石的弹性波速及其各向异性实验数据是地震资料叠前反演的重要约束性基础资料, 对深部页岩气地球物理探测、储层评价及甜点预测具有重要意义。本文以湘西桑页1井龙马溪组页岩、五峰组页岩及底板泥灰岩钻孔岩芯为研究对象, 实验测量了不同应力条件下岩芯的弹性波速特征, 计算了应力环境下的波速差异, 并对比了页岩与泥灰岩的波速各向异性。结果表明, 在5～100 MPa应力环境下, 粉砂质、硅质和含粉砂页岩的纵波速度分别为4.8～5.1 km/s、5.1～5.3 km/s和5.2～5.5 km/s, 泥灰岩的纵波速度在5.9～6.4 km/s之间; 原位应力环境下, 页岩与泥灰岩的纵波速度差异介于14.9%～21.7%之间; 受微裂缝和层理面的影响, 页岩垂直层理方向纵波速度明显低于平行层理方向, 而泥灰岩的纵波速度为平行层理方向明显高于垂直层理方向。

关键词:龙马溪组页岩； 弹性波速； 各向异性； 实验

本文由中国地质调查局地质调查项目(编号: 12120115007401)和国家自然科学基金项目(编号: 41404080)联合资助。

随着勘探开发技术的发展, 作为非常规天然气资源的页岩气是近年国内外研究的热点(Kuila et al., 2011; 宗兆云等, 2012; 杨瑞召等, 2012; 费红彩和张玉华, 2013; 关小旭等, 2014; 胡起等, 2014; 刘伟等, 2014; 巫锡勇等, 2014; Sun et al., 2015; Zhao et al., 2015)。从北美页岩气勘探的发展来看, 地震技术从最初用于避开断层, 逐步发展成为获取岩性、物性、工程力学等参数信息的主要手段, 并已取得丰硕成果, 地震技术将在页岩储层分布、甜点区预测及工程中水平井布置和压裂设计等方面具有广泛的应用前景(杨瑞召等, 2012)。

页岩储层及顶底板的弹性波速特征是进行地震叠前反演及地震资料处理的重要基础数据。页岩弹性波速及其各向异性随不同应力环境的变化规律对深部页岩的鉴别及甜点区预测起到关键作用(Vernik and Nur, 1992)。以美国为代表, 伴随着页岩气勘探开发技术的不断完善, 开展了不同实验条件下页岩弹性波速及其各向异性的系统研究(Jones and Wang, 1981; Thomsen, 1986; Vernik and Nur, 1992; Niandou, 1997; Kuila et al., 2011)。我国尚处于页岩气勘探开发的初级阶段, 虽在焦石坝和长宁威远区块取得了点上突破, 且国内学者也开展了探索性工作(邓继新等, 2004; 王小琼等, 2013; 邓继新等, 2015), 取得了页岩衰减各向异性和页岩各向异性物理模型等创新性成果, 但由于我国地质背景复杂,且页岩储层地震资料解译等方面的基础资料有限,针对页岩储层的地震资料解译水平相对较低, 需大量的基础性研究工作及现场实践才能不断完善和提高。

本文针对复杂构造改造区页岩储层精细识别和解译中存在的问题, 利用我国在湘西实施的页岩气勘探钻孔岩芯, 开展了不同应力环境下志留系龙马溪组页岩、奥陶系五峰组页岩及其下伏泥灰岩地层的弹性参数实测, 获取了湘西龙马溪组硅质页岩、五峰组粉砂质页岩和含粉砂页岩以及底板泥灰岩的弹性参数特征, 为湘西地区开展页岩储层地震资料解译及页岩气的勘探开发提供了基础数据。

1 试验样品及矿物成分

湘西桑页1井为页岩气参数兼预探井, 位于湖南省桑植县上溪河乡(X: 3259699, Y: 19385073), 由中国地质调查局油气资源调查中心组织实施, 目的为获取湘西北地区志留系龙马溪组—奥陶系五峰组黑色页岩厚度及岩石矿物学、物性等参数, 为区域页岩气评价提供基础资料, 具体位置及取芯段岩芯柱状图见图1。桑页1井在目的层段依此取得志留系龙马溪组硅质页岩、奥陶系五峰组粉砂质页岩和含粉砂页岩以及奥陶系宝塔组泥灰岩。

采用偏光显微镜、全岩X-衍射等方法, 对岩石的结构和矿物成分进行了分析, 岩石薄片分析见图2。

龙马溪组硅质页岩(图2a), 岩石具明显的水平纹层, 碎屑颗粒与黏土具韵律互层, 顺层分布。岩石中石英颗粒呈次棱角状, 约占41%; 长石约占3%;不透明的黏土矿物主要为伊利石, 约占55%; 自生的黄铁矿约占1%。

五峰组粉砂质页岩(图2b), 可见水平层理, 粉砂颗粒的亮色纹层与黏土矿物的暗色纹层交互沉积,表现为季节性韵律特征。亮色纹层为粉砂结构, 暗色纹层为泥状结构。岩石薄片分析表明, 石英约占40%, 长石约占3%, 白云母约占8%; 不透明黏土矿物约占47%, 主要为伊利石; 自生黄铁矿约占2%。

五峰组含粉砂页岩(图2c), 岩石以伊利石黏土矿物为主, 约占75%, 局部可见绢云母化; 石英颗粒约占21%, 粒度小于0.03 mm; 自生黄铁矿约占4%。

图1　湘西桑页1井位置及岩芯柱状图Fig. 1 Location and histogram of Sangye 1 well in Western Hunan Province

图2　岩石样品显微分析(正交偏光)Fig. 2 Microstructure of rock samples

表1　岩石样品基本参数Table 1 Basic parameters of rock samples

宝塔组泥灰岩(图2d), 可见方解石约占89%,晶粒大小以1～4 µm为主, 含少量生物介壳碎片, 黏土矿物约占9%, 自生黄铁矿约占2%, 为低能环境成因的含生物碎屑泥灰岩。局部见后期成因的方解石脉体。

2 弹性波速实验

本文开展不同应力环境下岩芯弹性波速测量所用仪器为中国地质科学院地质力学研究所从美国New England Research Inc(NER)公司引进的Autolab2000岩石物性测试系统(李阿伟等, 2014)。实验通过改变围压来模拟岩石弹性波速度随埋藏深度(原位应力环境)的变化规律。实验中将围压(静水应力)从5 MPa逐渐增加至100 MPa, 之后逆着加压路径降至5 MPa, 每隔5 MPa测量一次。每次测量可得到一组波速数据, 分别为Vp、Vs1和Vs2。由于所测页岩属水敏性岩石, 遇水膨胀甚至破裂, 测试中采用干测法, 即测试前未对样品进行水饱和。为探讨页岩储层的波速各向异性特征, 本文对3个深度的岩芯样品(SY1585、SY1594、SY1599)分别沿相互垂直的3个方向(垂向Sv和水平方向Sh1和Sh2)钻取岩芯样品, 探讨岩芯波速的各向异性。所取样品皆为圆柱状, 上下两端面磨平抛光。因为岩芯数量有限且制样过程中易损坏(页理发育), 因此不同深度的样品数量有所不同, 1 579 m处(SY1579)仅获取一个岩样。波速测试岩石样品基本参数如表1。

3 实验结果与分析

岩石弹性波速随围压的升高而增加, 随围压的降低而变小。降压过程曲线总是位于升压曲线之上, 且降压过程中岩石处于更稳定的显微构造状态, 一般仅用降压时测量的纵横波速度进行分析(Ji and Salisbury, 1993)。本文岩石样品的弹性波速均为降压时的测量结果(表2, 3), 其中横波速度为Vs1和Vs2测量结果的平均值, 由于篇幅有限, 仅给出部分测量数据。

3.1岩性与弹性波速

页岩气开发中, 页岩储层的顶底板界面是勘探开发一体化中控制水平井轨迹的重要参数, 因此不同岩性间的波速差异, 可更好服务于地震勘探中岩性界面的划分。本文通过实验获取了桑页1井龙马溪组、五峰组页岩和宝塔组泥灰岩在不同围压(应力)环境下的弹性波速数据, 实验结果如图3所示。由图可见, 样品的波速皆随围压增加而增大; 同一围压下, 粉砂质页岩波速最低, 硅质页岩次之, 含粉砂页岩的波速略高于硅质页岩, 而泥灰岩的波速最高。速度压力曲线在围压较小时呈非线性增长, 与样品中的微裂隙闭合和粒间孔隙变小有关; 在围压较高时表现为近线性增长, 则与岩石颗粒压缩有关。在围压5～100 MPa之间,粉砂质页岩的纵波速度为4.8～5.1 km/s, 硅质页岩的纵波速度为5.1～5.3 km/s, 含粉砂页岩的纵波速度为5.2～5.5 km/s, 泥灰岩的纵波速度为5.9～6.4 km/s。

图3　不同岩性纵波速度随围压变化Fig. 3 Compressional wave velocity of different rocks with confining pressure

3.2波速各向异性特征

图4　不同方向纵波速度随围压变化Fig. 4 Compressional wave velocity of different directions with confining pressure

表2　岩石样品纵波速度测量结果Table 2 Compressional wave velocity measurements of rock samples

图5　不同方向横波速度随围压变化Fig. 5 Shear wave velocity of different directions with confining pressure

为探讨岩石的波速各向异性特征, 本文对同一岩石样品进行了相互垂直的3个方向取样, 分别为垂直层理分向Sv、平行于层理分向Sh1和分向Sh2, 测量得到3方向纵波速度随有效应力变化曲线如图4, 横波速度随有效应力变化曲线如图5所示。图4a中,五峰组粉砂质页岩(SY1585), 水平方向(Sh1和Sh2)的纵波速度高于垂直方向(Sv)的纵波速度。图4b中,五峰组含粉砂页岩(SY1594), 水平方向(Sh1和Sh2)的纵波速度高于垂直方向(Sv)的纵波速度, 且水平方向的波速在高压时趋于相同。图4c中, 宝塔组泥灰岩(SY1599), 垂向(Sv)纵波速度高于水平方向(Sh1和Sh2)的纵波速度, 且水平方向的波速在高压时趋于相同。页岩表现为垂直层面传播的纵波速度小于水平传播的纵波速度, 与邓继新等(2015)的研究结果相一致, 是由页岩样品中黏土等组成矿物及微裂隙的定向排列引起的。泥灰岩则表现为垂直方向的纵波速度最大, 在纵波各向异性方面, 泥灰岩与页岩表现出了明显的差异。图5a和图5b中, 五峰组粉砂质页岩(SY1585)和五峰组含粉砂页岩(SY1594), 水平方向(Sh1和Sh2)的横波速度高于垂直方向(Sv)的横波速度, 且水平方向横波速度几乎相等。图5c中, 宝塔组泥灰岩(SY1599), 垂向(Sv)横波速度在高压下介于水平方向(Sh1和Sh2)的横波速度之间, 且水平方向的波速差异明显。页岩的纵横波速度低于相应泥灰岩的纵横波速度。

为比较原位应力环境下, 不同岩性之间的波速差异, 本文根据桑页1井取样深度地应力测试结果,水平最大主应力为40.7 MPa, 估算了40.7 MPa应力环境下不同岩石的纵波差异, 如表4所示。页岩之间波速差异性小, 最大值为粉砂质页岩与含粉砂页岩的6.8%; 页岩与泥灰岩间的波速差异性大, 最小值为含粉砂页岩的14.9%, 最大值为粉砂质页岩的21.7%。波速差异便于进行岩性识别, 为精细的页岩气勘探开发提供基础数据。

4 讨论

岩芯弹性波速随平均有效应力的增加而增加,通常归因于孔隙度的减少、颗粒接触的硬化以及微裂纹的闭合。低应力下随应力增加, 弹性波速非线性增加通常与裂纹闭合有关。沉积岩等在沉积和压实过程中, 各种本构矿物质层状分布, 导致平行于层理存在弱面, 当岩芯从地下取出时, 应力释放诱发沿着层理面的微裂纹, 页岩即为典型代表, 随着实验过程中围压从5 MPa增加到100 MPa, 页岩弹性波速非线性增加, 表明页岩中微裂纹随着围压的增加而逐渐闭合(邓继新等, 2015)。

表3　岩石样品横波速度测量结果Table 3 Shear wave velocity measurements of rock samples

表4　不同样品波速差异对比Table 4 The difference of seismic velocity of rock samples

邓继新等(2004)给出的页岩平均密度为2.62 g/cm3, 而本实验中页岩样品平均密度为2.68 g/cm3, 除岩石成分略有差异外, 与本实验中页岩取自井下1 579 m、1 585 m与1 594 m处有关, 密度稍高。

对比粉砂质页岩与含粉砂页岩的波速可见, 相同围压下粉砂质页岩的波速明显低于含粉砂页岩的波速, 主要原因是在于结构差异, 粉砂质页岩纹层明显, 微观上的排列差异会对整体波速产生一定的影响。对比页岩(硅质页岩、粉砂质页岩和含粉砂页岩)的波速与密度可见, 页岩弹性波速随密度的增加而增加, 表明页岩弹性波速与密度呈正相关关系。对比页岩与泥灰岩的弹性波速可见, 二者差异较大, 可能主要受不同类型岩石矿物成分差异而产生的体积模量及密度差异所致(丁拼搏等, 2015)。对比页岩(粉砂质页岩和含粉砂页岩)的横波速度可见,水平方向(Sh1和Sh2)的横波速度几乎相等, 这与页岩横向各向同性相一致。对比不同岩性之间的速度差异可见, 泥灰岩的纵横波速度高于相应页岩的纵横波速度, 代表了岩性差异对波速的影响。

页岩中的波速各向异性有多重原因, 这包含黏土、有机质和组成矿物的优选排列以及孔隙度、裂纹的大小及分布等。Vernik和Liu(1997)认为, 岩石的各向异性取决于黏土矿物以及微裂隙排布方向的优选程度。页岩平行于层理面的弹性波速明显高于垂向, 是由微裂缝和层理面的影响。泥灰岩是一种由黏土和碳酸盐岩微粒组成的介于黏土岩与碳酸盐岩之间的过渡型沉积岩, 本身裂缝不发育, 但在构造应力的作用下, 常发育一些构造微裂缝(邢福松等, 2013)。由于泥灰岩上覆载荷的压实作用, 水平或低角度裂缝几乎消失, 而垂直裂缝和高角度裂缝容易得到保存(王孟华等, 2007), 这些裂缝的存在是导致泥灰岩垂直层理分向纵波速度高的主要原因。

5 结论

不同应力条件下的页岩弹性波速是页岩气勘探开发的重要基础资料。本文通过开展湘西桑页1井龙马溪—五峰组页岩的弹性波速试验, 获取了南方盆地外复杂构造改造区页岩的弹性波速特征, 认识如下:

(1)湘西桑页1井龙马溪组硅质页岩的纵波速度为5.1～5.3 km/s, 五峰组粉砂质和含粉砂页岩的纵波速度分布为4.8～5.1 km/s和5.2～5.5 km/s, 宝塔组泥灰岩的纵波速度为5.9～6.4 km/s, 实验结果为周边邻区页岩气勘探开发, 特别是地震资料处理提供了基础资料。

(2)原位应力环境下的实验结果表明, 粉砂质页岩与含粉砂页岩的最大纵波速度差异为6.8%, 页岩与泥灰岩间的纵波速度差异介于14.9%～21.7%之间。

(3)受微裂缝和层理面的影响, 在5～100 MPa压力范围内, 页岩与泥灰岩表现出了不同的各向异性特征, 页岩平行层理方向纵波速度明显高于垂直层理方向, 而泥灰岩的纵波速度为垂直层理方向明显高于平行层理方向。

致谢： 感谢中国地质科学院地质力学研究所王连捷研究员在本文成文过程中给予的指导和帮助; 感谢中国地质调查局油气资源调查中心陈科博士、辽宁工程技术大学禚喜准博士和湖南省地质调查院熊雄工程师提供了相关基础资料。

Acknowledgements:

This study was supported by China Geological Survey (No. 12120115007401), and National Natural Science Foundation of China (No. 41404080).

参考文献:

邓继新, 史謌, 刘瑞珣, 俞军. 2004. 泥岩、页岩声速各向异性及其影响因素分析[J]. 地球物理学报, 47(5): 862-868.

邓继新, 王欢, 周浩, 刘忠华, 宋连藤, 王绪本. 2015. 龙马溪组页岩微观结构、地震岩石物理特征与建模[J]. 地球物理学报, 58(6): 2123-2136.

丁拼搏, 狄帮让, 魏建新, 李向阳, 邓颖华. 2015. 利用含可控裂缝人工岩样研究裂缝密度对各向异性的影响[J]. 地球物理学报, 58(4): 1390-1399.

费红彩, 张玉华. 2013. 美国未来能源格局趋势与中国页岩气勘查现状[J]. 地球学报, 34(3): 375-380.

关小旭, 伊向艺, 杨火海. 2014. 中美页岩气储层条件对比[J].西南石油大学学报(自然科学版), 36(5): 33-39.

胡起, 陈小宏, 李景叶. 2014. 基于各向异性岩石物理模型的页岩气储层横波速度预测[J]. 石油物探, 53(3): 254-261.

李阿伟, 孙东生, 王红才. 2014. 致密砂岩波速各向异性及弹性参数随围压变化规律的实验研究[J]. 地球物理学进展, 29(2): 754-760.

刘伟, 张宇生, 万小平, 金其虎, 刘厚军, 程飞. 2014. 四川盆地龙马溪组页岩气储层AVO预测可行性研究[J]. 石油地球物理勘探, 49(增1): 5-10.

王孟华, 崔永谦, 张锐峰, 卢永合, 王四成, 芦丽菲. 2007. 泥灰岩裂缝储层预测方法研究——以束鹿凹陷为例[J]. 岩性油气藏, 19(3): 114-119.

王小琼, 葛洪魁, 申颍浩. 2013. 富有机质页岩波速各向异性的研究进展[J]. 特种油气藏, 20(6): 1-6.

巫锡勇, 廖昕, 赵思远, 凌斯祥, 朱宝龙. 2014. 黑色页岩水岩化学作用实验研究[J]. 地球学报, 35(5): 573-581.

邢福松, 秦凤启, 王孟华, 王亚, 贾敬, 刘浩强, 耿立英, 王四成. 2013. 束鹿凹陷泥灰岩致密油气藏储层预测技术研究与应用[J]. 中国石油勘探, 18(3): 46-49.

杨瑞召, 赵争光, 庞海玲, 李聪聪, 仇念广, 宋向辉. 2012. 页岩气富集带地质控制因素及地震预测方法[J]. 地学前缘(中国地质大学(北京); 北京大学), 19(5): 339-347.

宗兆云, 印兴耀, 张峰, 吴国忱. 2012. 杨氏模量和泊松比反射系数近似方程及叠前地震反演[J]. 地球物理学报, 55(11): 3786-3794.

References:

DENG Ji-xin, SHI Ge, LIU Rui-xun, YU Jun. 2004. Analysis of the velocity anisotropy and its affection factors in shale and mudstone[J]. Chinese Journal of Geophysics, 47(5): 862-868(in Chinese with English abstract).

DENG Ji-xin, WANG Huan, ZHOU Hao, LIU Zhong-hua, SONG Lian-teng, WANG Xu-ben. 2015. Microtexture, seismic rock physical properties and modeling of Longmaxi Formation shale[J]. Chinese Journal of Geophysics, 58(6): 2123-2136(in Chinese with English abstract).

DING Pin-bo, DI Bang-rang, WEI Jian-xin, LI Xiang-yang, DENG Ying-hua. 2015. Experimental research on the effects of crack density based on synthetics and stones contain controlled fractures[J]. Chinese Journal of Geophysics, 58(4): 1390-1399(in Chinese with English abstract).

FEI Hong-cai, ZHANG Yu-hua. 2013. The Trend of US Future Energy Pattern and the Present Situation of China’s Shale Gas Exploration[J]. Acta Geoscientica Sinica, 34(3): 375-380(in Chinese with English abstract).

GUAN Xiao-xu, YI Xiang-yi, YANG Huo-hai. 2014. Contrast of Shale Gas Reservoir Conditions in China and the United States[J]. Journal of Southwest Petroleum University: Science & Technology Edition, 36(5): 33-39(in Chinese with English abstract).

HU Qi, CHEN Xiao-hong, LI Jing-ye. 2014. Shear wave velocity prediction for shale gas reservoirs based on anisotropic rock physics model[J]. Geophysical Prospecting for Petroleum, 53(3): 254-261(in Chinese with English abstract).

JI S C, SALISBURY M H. 1993. Shear-wave velocities,anisotropy and splitting in the high grade mylonites[J]. Tectonophysics, 221: 453-473.

JONES L E A, WANG H F. 1981. Ultrasonic velocities in cretaceous shales from the Williston basin[J]. Geophysics, 46(3): 288-297.

KUILA U, DEWHURST D N, SIGGINS A F, RAVEN M D. 2011. Stress anisotropy and velocity anisotropy in low porosity shale[J]. Tectonophysics, 503(1): 34-44.

LI A-wei, SUN Dong-sheng, WANG Hong-cai. 2014.Seismic anisotropy and elastic parameter of tight sandstone with confining pressure[J]. Progress in Geophysics, 29(2): 754-760(in Chinese with English abstract).

LIU Wei, ZHANG Yu-sheng, WAN Xiao-ping, JIN Qi-hu, LIU Hou-jun, CHENG Fei. 2014. Feasibility study for shale gas reservoir prediction with AVO in Sichuan Basin[J]. Oil Geophysical Prospecting, 49(S1): 5-10(in Chinese with English abstract).

NIANDOU H, SHAO J F, HENRY J P, FOURMAINTRAUX D. 1997. Laboratory investigation of the mechanical behaviour of Tournemire shale[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 34(1): 3-16.

SUN Dong-sheng, CHEN Qun-ce, WANG Zhong-xiu, ZHAO Wei-hua, LI A-wei. 2015. In situ stress measurement method and its application in Unconventional oil and gas exploration and development[J]. Acta Geologica Sinica(English Edition), 89(2): 685-686.

THOMSEN L. 1986. Weak elastic anisotropy[J]. Geophysics, 51(10): 1954-1966.

VERNIK L, LIU X Z. 1997. Velocity anisotropy in shales[J]. Geophysics, 62(2): 521-532.

VERNIK L, NUR A. 1992. Ultrasonic velocity and anisotropy of hydrocarbon source rocks[J]. Geophysics, 57(5): 727-735.

WANG Meng-hua, CUI Yong-qian, ZHANG Rui-feng, LU Yong-he, WANG Si-cheng, LU Li-fei. 2007. Prediction method for marl fractured reservoir—An example from Shulu Sag[J]. Lithologic Reservoirs, 19(3): 114-119(in Chinese with English abstract).

WANG Xiao-qiong, GE Hong-kui, SHEN Ying-hao. 2013. Research on velocity anisotropy of organic-rich shale[J]. Special oil & Gas reservoirs, 20(6): 1-6(in Chinese with English abstract).

WU Xi-yong, LIAO Xin, ZHAO Si-yuan, LING Si-xiang, ZHU Bao-long. 2014. Experimental Study of the Water-rock Chemical Reaction in Black Shale[J]. Acta Geoscientica Sinica, 35(5): 573-581(in Chinese with English abstract).

XING Fu-song, QIN Feng-qi, WANG Meng-hua, WANG Ya, JIA Jing, LIU Hao-qiang, GENG Li-ying, WANG Si-cheng. 2013. Research and application of forecast technology on muddy limestone compact hydrocarbon reservoir in Shulu sag[J]. China Petroleum Exploration, 18(3): 46-49(in Chinese with English abstract).

YANG Rui-zhao, ZHAO Zheng-guang, PANG Hai-ling, LI Cong-cong, QIU Nian-guang, SONG Xiang-hui. 2012. Shale gas sweet spots:Geological controlling factors and seismic prediction methods[J]. Earth science frontiers(China University of Geosciences(Beijing); Peking University), 19(5): 339-347(in Chinese with English abstract).

ZHAO Wei-hua, SUN Dong-sheng, LI A-wei. 2015. Static and dynamic elastic property of Longmaxi shale in the west of Hunan province and its implication[J]. Acta Geologica Sinica (English Edition), 89(S1): 307-309.

ZONG Zhao-yun, YIN Xing-yao, ZHANG Feng, WU Guo-chen. 2012. Reflection coefficient equation and pre-stack seismic inversion with Young’s modulus and Poisson ratio[J]. Chinese Journal of Geophysics, 55(11): 3786-3794(in Chinese with English abstract).

A Study of Elastic Properties of Shales from Sangye 1 Well in Western Hunan Province

LI A-wei1, 3), ZHAO Wei-hua1, 3), LI Hao-han2), MENG Fan-yang2), SUN Dong-sheng1, 3)*
1) Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081; 2) Oil & Gas Resource Survey Center of China Geological Survey, Beijing 100029; 3) Key Laboratory of Neotectonic Movement & Geohazard, Ministry of Land and Resources, Beijing 100081

Abstract:With the development of exploration and production of the shale gas, the elastic properties of shale play an important role in the “sweet spot” discrimination. Seismic velocities and anisotropies with different confining pressures are important for geophysical exploration and reservoir assessment of the shale. Taking the core from SangYe 1 well of western Hunan as the study object, the authors measured the seismic velocity with different confining pressures. The result shows that the seismic velocities of siltstone, siliceous shale, silty shale and marlstone are 4.8～5.1 km/s, 5.1～5.3 km/s, 5.2～5.5 km/s and 5.9～6.4 km/s, respectively, with the confining pressures being 5～100 MPa. Under the condition of in situ stress state, the difference of compressional wave velocity between shale and marlstone is between 14.9% and 21.7%. For the microfracture and bedding, the perpendicular velocity of shale is lower than the horizontal velocity of shale, while the horizontal velocity of marlstone is lower than the perpendicular velocity of marlstone.

Key words:Longmaxi Formation shale; elastic velocity; anisotropy; experiment

中图分类号:P588.22; P315.3; P534.43

文献标志码:A

doi:10.3975/cagsb.2016.03.10

收稿日期:2015-10-23; 改回日期: 2016-02-20。责任编辑: 魏乐军。

第一作者简介:李阿伟, 男, 1983年生。助理研究员。从事岩石物性及数值模拟等研究。E-mail: 164379284@qq.com。

*通讯作者:孙东生, 男, 1980年生。高级工程师。从事地应力及岩石物性实验研究。E-mail: 43051312@qq.com。