致密砂岩纵、横波速度影响因素的实验研究

未 晛，王尚旭，赵建国，邓继新

(1.中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室，北京102249;2.成都理工大学信息工程学院，四川成都610059)

致密砂岩纵、横波速度影响因素的实验研究

未 晛1，王尚旭1，赵建国1，邓继新2

(1.中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室，北京102249;2.成都理工大学信息工程学院，四川成都610059)

为了研究孔隙度、孔隙结构、含水饱和度、压力、频率等对致密砂岩纵、横波速度的影响，利用脉冲透射法、差分共振声谱法和低频应力应变方法得到了6块致密砂岩样品的纵、横波速度，并利用Micro-CT得到了岩石的微观孔隙结构。实验结果表明，岩石样品的孔隙度与密度具有较好的负相关性；超声频率下，干燥岩样的纵、横波速度和孔隙度相关性较差，而饱水岩样的纵、横波速度与孔隙度相关性变好；样品纵波速度随围压增加急剧增大，围压增加到20MPa时，其纵波速度增大了23%，这主要受岩石裂缝闭合的影响；不同含水饱和度下，在1558Hz下测得的纵波速度比1MHz的纵波速度低3.5%～12.5%；从干燥到完全水饱和，1MHz和600Hz频率下体积模量均增加，两者变化趋势大体相同，且与岩石的渗透率具有较好的相关性。

孔隙度;频率;压力;含水饱和度;致密砂岩

近些年来，低孔低渗致密砂岩油气藏研究一直是国内外普遍关注的热点。据估算，世界上现今技术可开采的致密砂岩气储量为(10.5～24.0)×1012m3，位居非常规天然气之首[1]，其产量几乎占了全球非常规资源量的70%[2]。我国致密砂岩气藏分布领域广泛，类型多样，在四川、鄂尔多斯、吐哈、松辽、准噶尔南部、塔西南、楚雄和东海等盆地和地区皆有分布，在我国近年来的新增探明储量中占60%以上。因此，致密砂岩气藏是21世纪最有希望而又最现实的重要天然气勘探领域[3]。

在油气勘探中应用广泛的是岩石的声学性质，其受岩石物理环境(温度、压力)、孔隙度、孔隙形状、岩石矿物组分、渗透率、饱和度、频率及孔隙流体等各种因素的影响[4]。这些因素常常是关联在一起的，因此，实验室测量并查明某一因素对地震波传播速度的影响对油气勘探具有重要的参考价值。

Murphy[5]利用共振棒技术测量了部分饱和致密砂岩的纵、横波速度，指出致密砂岩的声学性质对饱和度是极其敏感的。其在大约5kHz频率下测量得到的Fort Union致密砂岩(孔隙度8.5%)不同饱和度的声学速度比超声频率(500kHz)下的速度低10%～25%。但是，为了获取更低频率下的声学性质，共振棒技术需要更长的样品。这种技术在测量小岩心样品地震频段下的声学性质时则显得无能为力。

Tutuncu等[6]实验研究了泥质含量、孔隙度、频率和压力对超声频段(>105Hz)盐水饱和致密砂岩纵、横波速度与衰减的影响。研究结果表明，致密砂岩泥质含量的增加软化了岩石颗粒之间的胶结，导致纵、横波速度降低;速度和衰减依赖于频率，而且在低于超声频率时散射对衰减有很大影响;随着压力的增加，纵、横波速度增加，衰减减小。但该研究结果是基于超声频段(0.1～1.5MHz)得到的，在部分饱和、低频情况下致密砂岩的纵、横波速度是否仍有这样的规律需要进一步研究。

Smith等[7]研究了围压和孔隙结构对超声频率下地震波速度的影响，发现围压从6.89MPa增加到34.48MPa时，其纵波速度增加了25%，并指出孔隙结构控制着岩石超声频率下的声学性质，但不清楚如此大的速度变化在低频情况下是否会出现。

国内研究方面，张元中等[8]在常温常压条件下,采用不同频率换能器，研究了干燥和流体饱和岩石波速随频率的变化规律。王大兴等[9]在地层温压条件下，采用超声波测量技术研究了致密砂岩含水饱和度对波速及衰减的影响。其实验结果表明，砂岩样品的物性和流体含量对纵波速度和衰减影响均大于横波，含气饱和度大于60%时纵波Q值变化明显;物性越好，含气饱和度越高，纵波Q值越小，吸收越大。邓继新等[10]研究了流体饱和岩石超声速度频散的特性，给出了2种速度频散机制对实验结果的影响，并分析了将实验高频速度应用于现场地震低频的可能性。

前人研究结果多是基于kHz到MHz频段范围内声学参数的测量得到的。由于岩石具有频散特征，所以在kHz到MHz频段内的测量结果和5～100Hz频段内的现场地震勘探数据之间存在一定的差异。因此，分析各因素在地震频段(小于100Hz)内对地震波的影响是十分必要的。同时，由于沉积岩石的物理性质具有区域性，岩石结构千差万别，所以有必要针对某一工区的岩心进行岩石物理分析，以便研究储层物性及含流体变化对弹性参数的影响，为研究区地震储层预测与分析提供指导性帮助。

利用脉冲透射法、差分共振声谱法和低频应力应变方法得到了致密砂岩样品2Hz～1MHz频段的纵、横波速度，并利用Micro-CT得到了岩石的微观孔隙结构。实验重点分析围压、孔隙形状、含水饱和度和频率对地震波速度的影响。通过该研究有助于分析、理解致密砂岩声学性质，为储层预测和油气检测提供依据。

1 样品特征

实验选用6块致密砂岩样品进行研究，岩石样品物性在一个商业岩心实验室进行测量，其结果见表1。6块样品的孔隙度范围为2.62%～7.80%，平均孔隙度为4.50%。渗透率范围为0.003×10-3～0.073×10-3μm2，平均渗透率0.025×10-3μm2。

实验分析了T-1，T-2和T-4样品的微观孔隙结构。首先，在加工T-1样品剩余部分上任意钻取一个直径2mm的小岩心，通过Micro-CT对该干燥岩心样品进行扫描。CT扫描图片的大小为1942×2014像素，其分辨率为1.12μm，显示在图1a中。在图1a上任意选取一个区域(用黄色矩形标记)放大展示在图1b中。该黄色矩形标记区域大小为500μm×500μm。从图1b中可以发现,该样品裂缝(蓝色矩形标记)是极其发育的，夹杂一些较大的孔隙(红色矩形标记)。根据图1a，裂缝的分布贯穿岩石样品截面(蓝线)，估计其长度约2000μm，宽度低于5μm。

图2是图1b的三维孔喉结构(绿色代表孔隙和喉道)，其大小为500μm×500μm×500μm。图2a显示样品中存在一些孤立的孔隙和大量连通的裂缝。这些连通的裂缝不但是流体流动的物理基础，而且还是影响岩石渗透率的主要因素。图2a 的孔喉半径分布示于图2b，其半径分布范围为0.5～4.0μm，并且半径约0.5μm孔喉的含量约60%，而其它半径的孔喉最大含量约10%。裂缝的半径越小，越容易受到压力的影响[11]。当地震波通过岩石传播时，狭长的裂缝极易受到压缩波产生的压力的影响，反过来影响岩石的地震响应特征。

图3a和图3b分别给出了T-2和T-4样品的微观孔隙结构，其获取方法与T-1样品相同。为更好地显示样品孔隙连通性，图3a和图3b用相同的颜色标注连通的孔隙或是裂缝。结果显示T-2样品不存在较大孔隙，裂缝发育，连通性较好;而T-4样品发育较大孔隙，但连通性较差。岩石物性参数也反映出两者微观孔隙结构的差异，T-4样品比T-2样品孔隙度大但渗透率低(表1)。

2 实验方法

采用3种实验技术进行测量:①超声脉冲透射法;②差分共振声谱法(DARS)[12-14];③低频应力应变方法，Wei等[12]和Zhao等[13]详细介绍了基于该方法的跨频段岩石弹性参数测量系统(MFEPMS)。表2列举了样品的各测量项目。

首先，用超声脉冲透射法和DARS方法测量样品干燥和完全饱水情况下的纵、横波速度，考察孔隙度、频率与样品纵、横波速度的关系。其中P波和S波换能器的主频约为1MHz。测量分为两步:①样品放置于温度70℃的烘箱中均匀烘干48h，以使样品达到“绝对”干燥条件;为消除水对岩石骨架化学软化的影响，需要将烘干后的样品在潮湿空气中放置48h以上，得到含2%～3%水分的干燥样品[14]。之后用薄薄一层环氧树脂胶对样品进行密封，用超声脉冲透射法和DARS方法对样品进行测量，得到干燥岩石的声学性质。②将环氧密封层去除，然后把样品放置在装有蒸馏水的容器中进行饱和，再用抽空减压饱和法对样品继续饱和72h以上，得到的饱和度作为最终饱和度值，含水饱和度通过称重法测量得到。之后立即用环氧树脂胶进行密封，密封好的样品再用于脉冲透射法和DARS方法的测量，得到水饱和岩石的声学性质。

注:“×”表示没有完成的测量;“√”表示完成的测量。

其次，以T-1样品为例考察围压对地震波速度的影响。T-1样品首先放置于温度70℃的烘箱中均匀烘干48h，之后将烘干后的样品在潮湿空气中放置48h以上，得到含2%～3%水分的干燥样品。之后用薄薄的一层环氧树脂胶进行密封。两块嵌有超声P波和S波换能器的标准铝块分别被环氧树脂胶粘贴在T-1样品的上、下两端，用作测量岩石样品的参考样品(以下简称为参考铝块)，其中P波和S波换能器的主频约为1MHz。岩石样品的表面上贴有8对带有绝缘弹性基底的半导体应变片，其中4对垂直方向排布，4对水平方向排布。参考铝块表面上贴有2对垂直方向排布的应变片。这些应变片同时收集参考铝块垂直方向和岩石样品水平方向、垂直方向的应变信息。最后，用环氧树脂胶将样品T-1进行密封处理，一方面防止加压过程中提供围压的气体进入样品，另一方面保护应变片不受围压气体的影响。T-1样品加工完成之后安装到MFEPMS系统中进行测量。提供围压的气体是氮气。为安全起见，围压从大气压加载到25MPa，每5MPa测量一次。最终得到不同围压下2～2000Hz频段内和1MHz频率下的地震波速度。

最后，以T-1样品为例考察含水饱和度对致密砂岩地震波速度的影响，从干燥岩石开始，流体从样品顶部的流体管线注入，从而增加饱和度。饱和度是通过样品的孔隙体积和注入流体的体积决定的。注入流体的体积由一台Teledyne ISCO泵精确控制。注入过程是在室温(14℃)和一定湿度(60%)条件下进行的。同时所有的测量都在室温(14℃)和标准大气压下进行。

3 实验结果及讨论

3.1 孔隙度的影响

岩石密度反映了岩石的综合性质，包括岩石矿物组分、致密程度、环境影响等。岩石密度与孔隙度一般具有较好的相关性，两者均可反映岩石致密程度等信息。实验表明,样品体积密度与孔隙度存在负相关关系，如图4所示。可见,岩石体积密度与孔隙度之间有较好的线性关系，这表明所测岩石样品骨架性质比较接近。

图5是超声频率下纵、横波速度随孔隙度的变化情况。由图5可见，速度随孔隙度的增加而减小。干燥岩样的纵波速度(vP)变化范围为3.24～4.27km/s，平均纵波速度为3.80km/s;横波速度(vS)的变化范围为2.06～2.83km/s，平均横波速度为2.45km/s。饱水岩样的纵波速度变化范围为3.78～4.92km/s，平均纵波速度为4.40km/s;横波速度的变化范围为2.45～3.23km/s，平均横波速度为2.86km/s。干燥岩样的孔隙度与纵、横波速度的相关性较差，特别是干燥岩样纵波速度与孔隙度关系;而饱水岩样孔隙度与纵、横波速度的相关性变好。其中T-6样品的纵、横波速度在干燥和水饱和情况下均较低，这可能与T-6样品中的矿物成分有关，特别是泥质含量[6]。

孔隙度与密度和速度的经验关系可以为合成记录提供缺失的声波或是密度曲线，可以定量分析孔隙度变化引起的地震波振幅变化以及为AVO分析估算S波速度等等。需要强调的是，这些经验关系不仅对岩性有很强的依赖性，而且具有区域性，因而在没有重新标定之前，不应该把它们外推至其它地区。

3.2 围压的影响

以T-1样品为例，实验测得了2～2000Hz和1MHz的纵波速度随围压(Pc)的变化情况，结果如图6所示。在图6a中，为对比分析低频和超声频率下纵波速度随围压变化的差异，把2～20Hz纵波速度的算术平均值作为低频测量结果。致密砂岩的声学性质受对压力敏感的低高宽比孔隙(微裂缝)的控制[7]，随着围压的增加，不管是低频还是超声频率纵波速度都会增加。围压从0.1MPa增加到10.0MPa，低频下纵波速度增加了12%，超声频率下纵波速度增加了13.5%。围压从0.1MPa增加到20.0MPa时，低频和超声频率下纵波速度均增加了近23%。Smith等[7]测量了7块致密砂岩的纵波速度随围压的变化情况，研究发现围压从6.89MPa增加到34.48MPa时，大部分岩样纵波速度增加了25%，并指出孔隙结构控制着岩石超声频率下的声学性质。实际上这是由于围压的增加使得对压力敏感的裂缝发生闭合，从而导致纵波速度增加，而刻画裂缝的一个重要参数是裂缝的高宽比。Walsh[11]讨论了围压与裂缝高宽比的关系:

(1)

式中:Pclose表示裂缝闭合压力;Es表示岩石基质的杨氏模量;νs表示岩石基质的泊松比;α0表示裂缝的高宽比。

对于砂岩，岩石基质的杨氏模量(Es)为100GPa，图1a中显示的T-1样品裂缝长度为2000μm，孔喉半径分布图(图2b)显示大部分孔喉的半径为0.5μm。因此，粗略估计裂缝的高宽比为0.00025，根据公式(1)计算出裂缝闭合压力约为25MPa。因此，当围压为20MPa时，T-1样品中裂缝会受到围压影响导致纵波速度急剧增加。图6b显示，不同围压下干燥T-1样品的频散不明显。但随着围压的增加，低频和超声频率下纵波速度的差异变小。例如，当围压为5MPa时，1MHz下纵波速度与2Hz频率下纵波速度相差230m/s，而当围压增大到20MPa时，1MHz频率下纵波速度与2Hz频率下纵波速度相差160m/s。

在压力的作用下，致密砂岩裂缝形状发生变化，从而影响其纵、横波速度发生变化。描述岩石中孔隙形状的重要参数是孔隙的高宽比，岩石的纵、横波速度可以用不同高宽比的等效介质模型进行模拟[15]。反过来，等效介质模型可以为岩石中孔隙形状的预测提供帮助。同时，速度和压力之间的关系可作为现场钻井工程师预测泥浆比重的基础。

3.3 饱和度的影响

以T-1为例研究含水饱和度对纵波速度的影响，结果显示在图7中。在超声频率下，含水饱和度从20%增加到70%时，纵波速度基本保持不变;当含水饱和度继续增大到80%时，纵波速度急剧增加。而低于超声频率下，当含水饱和度从20%增加到70%时，其纵波速度降低，而且随着频率的减小，下降的幅度增大。当含水饱和度从70%增加到80%时，不同频率下的纵波速度均有不同程度的增加。不同饱和度下，频率从1MHz到1558Hz降低了3个数量级，纵波速度降低了3.5%～12.5%。而Murphy[5]利用共振棒技术测量的Fort Union致密砂岩(孔隙度8.5%)不同饱和度下大约5kHz频率下的声学速度比超声频率(500kHz)下的速度低10%～25%。对比两组实验结果可见，岩石的声学速度对含水饱和度是极其敏感的;并且低频情况下声学速度小于高频声学速度，但其降低的幅度存在差异，这可能和岩石微观孔隙结构有关。

在含水饱和度为20%～70%时，超声频率下纵波速度主要受岩石密度的影响。因此，随着含水饱和度的增大，超声频率下纵波速度略有下降。而在低频情况下，地震波速度不仅受到岩石密度的影响，还要受孔隙流体流动的影响。流体流动性与孔隙流体在岩石孔隙中的空间分布情况相关。当含水饱和度较低时，孔隙水沿岩石孔隙空间形成一层较厚的水层，在接近孔隙中间的部分形成一个薄的相互连通的气体相[16-17]。空气和水的这种分布意味着所有的孔隙都处于部分饱和状态。这暗示孔隙流体均匀分布在岩石中，岩石的非均质性仅由岩石本身引起。在测量时岩石样品应变的幅值为1×10-8～1×10-7，岩石样品长度为5×10-2m，估计其变形量为5×10-10～5×10-9m，而样品裂缝的宽度为1×10-6～8×10-6m，如此小的变形幅度不会挤压到裂缝中的流体，而且由于流体的粘滞性与固-液界面上的吸附作用，这一较厚的水层不易流动。因此低含水饱和度时有较小的纵波速度的频散。在高含水饱和度时，自由水和空气会重新分布，达到一个热动力学更稳定的配置，这会引起相互连通气体相的隔断，在每个孔隙中心充满了自由水[14-15]。由于自由水和空气在岩石中的非均匀分布，岩石的非均质性变得更强，这时被称为斑块饱和。在具有不同弹性性质的非均质性的区域之间，介观尺度下流体的流动比在低饱和度情况下流体的流动更大，从而导致含水饱和度较高时纵波速度有更大的频散。

基于T-1样品的数据，在低含水饱和度时，纵波速度频散不明显;而在高含水饱和度时，即使在地震频段内，纵波速度频散也非常明显。因此，不同饱和度下纵波速度频散的差异可以作为含水或含气饱和度的指示。在含水饱和度较高时，超声频率下岩石的纵波速度与地震频段下纵波速度相差较大。尽管如此，由于作为流体相关频散基础的岩石结构千差万别(如图2和图3所示)，在将实验室中所得到的规律性结果应用于地震低频频段(小于100Hz)时，仍然需要做大量的岩石物理实验。

3.4 频率的影响

样品T-2，T-3，T-4和T-5在1MHz和600Hz频率下从干燥到水饱和体积模量的变化如图8所示。由图8可见，从干燥到水饱和各样品的体积模量均增加，其中，T-4样品在超声频率下体积模量增加幅度最大，增大了8.2GPa;T-5样品在超声频率下体积模量增加幅度最小，只增大了3.4GPa;T-2样品和T-5样品体积模量的变化情况相似，增大了3.7GPa。而600Hz频率下体积模量增加与超声频率下体积模量的增加具有较好的一致性。从干燥到水饱和，600Hz频率下体积模量变化最大的是T-4样品，增大了2.7GPa;T-5样品增加幅度最小，仅增大了1.1GPa。在水饱和情况下，600Hz和1MHz频率体积模量的差异最小的是T-5样品，为2.5GPa，最大的是T-4样品，为5.7GPa。

研究区样品裂缝极其发育，这些连通的裂缝不但是流体流动的物理基础，影响岩石的渗透率，而且影响岩样的声学性质[7]。图9展示了样品渗透率和各样品从干燥到水饱和体积模量增量的关系。由图9可见，两者具有较好的负相关性。随着渗透率的增加，各样品的体积模量增加量逐渐降低。T-4与T-2样品相比，前者存在较大孔隙，但渗透率低、喉道狭窄;后者裂缝发育，孔隙度低，但渗透率高，喉道连通性优于前者。饱水后，狭窄的喉道充满流体，岩石骨架会急剧“硬化”，从而导致T-4样品比T-2样品的体积模量变化更大。

综上所述，从干燥到水饱和各样品的体积模量均增加，并且较低频率下体积模量的增加量小于较高频率下。在将实验室中所得到的规律性结果应用于地震低频频段(小于100Hz)时，对某些流体饱和岩石而言，这种差异是在地震勘探要求的精度范围内，因而可以将实验结果直接外推至地震勘探频段;还有一些岩石，两者差异较大不能直接外推，这时必须定量考虑可能的速度频散作用影响，才能将超声实验结果外推[10]。

4 结束语

利用3种技术测量了6块致密砂岩，重点考察孔隙度、孔隙结构、密度、含水饱和度、围压和频率对地震波速度的影响。通过测量结果的分析可以得到以下结论:

1) 岩石样品的孔隙度与密度具有较好的负相关性，样品具有较一致的岩石骨架性质。超声频率下干燥岩样纵、横波速度和孔隙度相关性较差，而水饱和岩样纵、横波速度与孔隙度相关性变好。

2) T-1样品纵波速度随围压的增加急剧增大，围压增加到20MPa时，纵波速度增大了23%，这主要受岩石裂缝闭合的影响。

3) 不同饱和度下，从1MHz到1558Hz频率降低了3个数量级，纵波速度降低了3.5%～12.5%。从干燥到完全水饱和，1MHz和600Hz频率下体积模量均增加，两者变化趋势大体相同，且与岩石的渗透率具有较好的相关性。饱和度和频率对致密砂岩地震波速度具有较强的影响。

致谢：本研究得到了中国石油大学(北京)魏建新教授、李京南、殷晗钧和袁东驹的热情帮助和支持，在此表示衷心的感谢。

[1] 李健,吴智勇,曾大乾,等.深层致密砂岩气藏勘探开发技术[M].北京:石油工业出版社,2002:4-8 Li J,Wu Z Y,Zeng D Q,et al.Deep tight sandstone gas reservoir exploration and development technology[M].Beijing:Petroleum Industry Press,2002:4-8

[2] Khlaifat A,Qutob H,Barakat N.Tight gas sands development is critical to future world energy resources[J].Society of Petroleum Engineers,2011:1-12

[3] 董晓霞,梅廉夫,金永旺.致密砂岩气藏的类型和勘探前景[J].天然气地球科学,2007,18(3):351-355 Dong X X,Mei L F,Jin Y W.Types of tight sand gas accumulation and its exploration prospect[J].Natural Gas Geoscience,2007,18(3):351-355

[4] Wang Z J.Fundamentals of seismic rock physics[J].Geophysics,2001,66(2):398-412

[5] Murphy W F.Acoustic measures of partial gas saturation in tight sandstones[J].Journal of Geophysical Research,1984,89(B13):11549-11559

[6] Tutuncu A Z,Podio A L,Sharma M M.An experimental investigation of factors influencing compressional-and shear-wave velocities and attenuations in tight gas sandstones[J].Geophysics,1994,59(1):77-86

[7] Smith T,Sondergeld C,Tinni A O.Microstructural controls on electric and acoustic properties in tight gas sandstones:some empirical data and observations[J].The Leading Edge,2010,29(12):1470-1474

[8] 张元中,楚泽涵,李铭,等.岩石声频散的实验研究及声波速度的外推[J].地球物理学报,2001,44(1)：103-111 Zhang Y Z,Chu Z H,Li M,et al.An experimental study of acoustic dispersion of rock and extrapolation of the velocity[J].Chinese Journal of Geophysics,2001,44(1):103-111

[9] 王大兴,辛可锋,李幼铭,等.地层条件下砂岩含水饱和度对波速及衰减影响的实验研究[J].地球物理学报,2006,49(3)：908-914 Wang D X,Xin K F,Li Y M,et al.An experimental study of influence of water saturation on velocity and attenuation in sandstone under stratum conditions[J].Chinese Journal of Geophysics,2006,49(3):908-914

[10] 邓继新,王尚旭,俞军.频散作用对储层砂岩速度实验结果的影响分析[J].石油物探,2005,44(4)：334-338 Deng J X,Wang S X,Yu J,et al.Effect of dispersion on the experimental results of sandstone velocity in reservoirs[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2005,44(4):334-338

[11] Walsh J B.The effect of cracks on the compressibility of rock[J].Journal of Geophysical Research,1965,70(2):381-389

[12] Wei X,Wang S X,Zhao J G,et al.Laboratory study of partial water saturation in tight gas sandstone at seismic and ultrasonic frequencies[J].Expanded Abstracts of 84thAnnual Internat SEG Mtg,2014,2973-2977

[13] Zhao J G,Wang S X,Li Z,et al.Studies on dispersion of reservoir rocks using multi-band direct laboratory measurement methodology with micro-CT scanning[J].Expanded Abstracts of 76thEAGE Annual Conference, DOI:10.3997/2214-4609.20141307

[14] 邓继新,王尚旭,俞军.不同压力条件下部分饱和砂岩速度实验结果及理论解释[J].石油地球物理勘探,2005,40(5):530-534 Deng J X,Wang S X,Yu J.Experimental results in partially saturated sandstone under condition of different pressure and their theoretical interpretation[J].Oil Geophysical Prospecting,2005,40(5):530-534

[15] Mavko G,Mukerji T,Dvorkin J.The rock physics handbook:tools for seismic analysis in porous media[M].New York:Cambridge University Press,1998:102-112

[16] Endres A L,Knight R.The effects of porescale fluid distribution on the physical properties of partially saturated tight sandstones[J].Journal of Applied Physics,1991,69(2):1091-1098

[17] Knight R,Nolen-Hoeksema R.A laboratory study of the dependence of elastic wave velocities on pore scale fluid distribution[J].Geophysical Research Letters,1990,17(10):1529-1532

(编辑：陈 杰)

Laboratory investigation of influence factors onvPandvSin tight sandstone

Wei Xian1,Wang Shangxu1,Zhao Jianguo1,Deng Jixin2

(1.StateKeyLaboratoryofPetroleumResourceandProspecting,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China;2.InstituteofGeophysics,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China)

To study the influence of porosity,pore structure,confining pressure,water saturation and frequency onvPandvSin tight sandstone,we achieved the acoustic properties of six tight sandstones by using pulse transmission method,differential acoustic resonance spectroscopy method and low-frequency strain-stress method,and also obtained the microstructure of the samples by the Micro-CT.Results show that the porosity of tight sandstone samples has fine negative correlation with their density.The correlation betweenvPandvSand the porosities for dry samples is poor at ultrasonic frequency,but gets better for samples with 100% water saturation.ThevPincreases sharply with the increasing of confining pressure.When the confining pressure increases from 0.1MPa to 20.0MPa,thevPboth at low and high frequencies increase by nearly 23% due to the closure of the fractures.Acoustic velocities at 1558Hz are roughly 3.5%～12.5% lower than ultrasonic velocities at 1MHz at different water saturation.From dry to fully water saturation,the bulk modulus increases both at 1MHz and 600Hz,and has the same increasing trend,which shows a good correlation with the permeability of the samples.

porosity,frequency,confining pressure,water saturation,tight sandstone

2014-06-11;改回日期：2014-09-15。

未晛(1985—)，男，博士在读，研究方向为岩石物理。

国家重点基础研究发展计划(973计划)项目“深层油气藏地球物理探测的基础研究”(2013CB228600)资助。

P631

A

1000-1441(2015)01-0009-08

10.3969/j.issn.1000-1441.2015.01.002