• 其次
岩石物理学是一门高度跨学科的学科分支，这就决 定了在岩石物理学中，对于所研究的岩石的不同物理 性质，必然要用到上述相应的学科中对应的物理方法 和手段。
1.2 石油工业的岩石物理研究
• 油气勘探的目标就是为了寻找在三维复杂结构及地质历 史条件下生成烃类储层。 • 为了探测和表征这些储层，地球科学家使用很有限维数 的数据（地面数据和井下数据）来预测三维储层结构， 岩石性质，流体性质及它们随时间，自然温度条件下的 变化。 • 因此，这种反问题的解决方法不是唯一的。
• 地震勘探方面
1)岩石、流体等性质对弹性波传播的影响； 2)岩石导电率及电磁波在岩石中传播的影响； 3)裂缝对岩石弹性及流体输送的影响。
石油工业面临的问题
• 在储层勘探和开发中，为了减少涉及经济因素上的冒 险，面临的挑战就是如何控制一些不确定因素来圈定 储层。 • 涉及二大问题： 1)多学科：地质、地球化学、地球物理学、工程技术 和岩石物理学 2)储层的尺度：从盆地到储层，到断块，岩芯，矿物 颗粒和孔隙；从地震，井间地震，到测井，
地面观测
• 地质观察、地球物理方法(天然地震，人工地震，各种 重、磁、电等)、地球化学方法 。 • 用于确定有利的地质构造,寻找油气分布等。
井中观测
• 地震井中观测：VSP、井间地震和水平井。 • 测井技术：测井，取芯，各种物理方法测试技术，主 要用于研究地层的物理性质，确定油气位置，划分油 水层。
岩石物理学的研究基础
• 研究基础是各种测试技术：特别是以实验室的测试和 测井技术测试为主。 • 在实验室利用各种物理测试手段，测试岩石的各种物 理量，获得岩石性质与物理参数之间的关系。 • 理论上，提出岩石中各种物理性质之间一般关系(理论 模型)。两个方面： 1) 针对岩石特性在假设条件下提出简化模型； 2) 解释实验观测到的现象和结果。
7、研究方向 、
• 开发 开发(地球物理) 一方面地球物理具有在远离钻孔的条件下确定岩石弹 性性质的能力， • 生产(岩石物理和石油工程) 生产 另一方面探储工程师还要求在远离钻孔条件下辨别岩 石物理特征，为改进对储集层的描绘和定性，人们正 迅速地推动地球物理、石油物理和储集层数据的综台 研究。
怎样对待岩石物理
5、储层技术的发源地 储层技术的发源地
• 岩石物理研究课题的许多成果已经反映到地震 储层技术的发展上。 1) 亮点技术的发展是基于在实验室观测到的事 实。含气饱和岩石相对于盐水饱和岩石具有更 低的速度。 2) 速度各项异性的实验研究，裂缝储层的地震 探测也得到了发展。 3) 基于实验研究的热强化采油监测技术。 4)还有AVO， 4D地震油藏监测
研究对象
• 油气储集体－－沉积岩 • 沉积岩本身的性质，有几十种参数(诸如：矿物成分、 孔隙度、密度、颗粒大小和形状、颗性等）。
石油行业中岩石物理几个特点
1、岩石物理是一门多学科的科学
为了预测岩石参数，必须尽可能的研究岩石属性的不同方面。涉 及到储层特征及采收率监测以下方面： 1)声波性质 2)电学性质 3)水利属性 4)机械属性 5)岩相属性 6)孔隙流体属性 其中主要集中在储层岩石和流体的声波方面的属性。
3、实验室研究的意义 、
• 为了确定岩石物性和物理参数的关系，实验室就进行 了相应的研究。 • 只有通过对岩石样品的实验研究才能提供一些相关的 制约因素和最高质量的数据。 • 基于实验数据，速度和岩石参数之间的物理关系才能 确定。这些关系可能延伸到一个比较大的范围，甚至 无法测定。 • 许多测定的数据，比如，记录，井间数据，VSP地震 数据由于缺少参数控制而显得不十分可靠。 • 所以这些测量方法的标准和解释必须依靠于实验室核 心方法和岩石物理学知识。
主要研究内容可归结为：
• 从实验和理论上研究： 1)岩石本身的各种物理性质； 2)这些性质间的相互关系； 3)它们在地球物理和岩石物理数据中的反映。
例如在地球物理学和油气勘探中的作用。
1.1 岩石物理学的研究意义
• 地球的结构和动力学性质必然与岩石的各种物理性质密 切相关。 • 岩石的不同于其它材料的特性，也就决定了岩石物理学 所具有的独特的研究内容、方法和手段。 • 岩石物理学研究的重点是与地质学、地球物理学、地球 化学、油储地球物理学、地热学和环境科学密切有关的 特性。 • 岩石物理学的研究特点，反映了这门学科的基础性和应 用性。
研究方法二： 研究方法二：反问题
• 已知地质、岩体的物理性质，如何反过来推演岩石和 矿物的性质，这是一个由宏观到微观，由整体到局部 的反演。 • 野外的各种测试研究主要是反问题。
研究方法三： 研究方法三：应用问题
• 正问题和反问题有机结合，区域性局部规律总结成一 般性规律。 • 例如：人为地改变矿物、岩石的特性，来预测可能影 响到岩体和地质特性改变。 • 在岩石物理学中具有的重要的潜在应用价值。
各种测井曲线
实验室的测试技术
• • 测试各种物理量，归纳经验公式，验证模型。 各种新的测试方法研究: 1)岩芯分析 2)声学参数测试 3)电学参数测试
研究方法一： 研究方法一：正问题
• 通过已知矿物、岩石本身的性质和变化，研究其物理 性质在岩体中可能有的变化，这是一个由微观到宏观 的推演过程，通常称为正演。 • 实验室的研究主要为正问题。
岩石物理的桥梁作用
岩石物理的桥梁作用
• 岩石物理学是储层描述中的一个重要工具 ，因为大多 数进行储层描述的技术都是基于岩石的物理性质。 • 岩石可测量的物理性质（诸如地震速度）能够反映地 下岩石和储层的有用信息。 • 岩石物理学具有可解释性，岩石物理是一门用来研究 岩石物理参数和一些相关性质学科，其测量数据可以 被解释。 • 因此，它不仅仅是储层描述的工具，也为所有的地学 家提供了物理基础。
参考书
• 岩石物理学
第一章 引言
• 岩石物理学 (Petrophysics Rock physics) • Petrophysics有表示“石,岩”之义, 表“含石油的”之 义，在石油工程和测井中常用此词。
• 石油工程专门有一门“油层物理学”Petrophysics课。 • Rock physics 在岩石力学，地震勘探中较常用。 • 两者没有严格的区分。
2、实验方法促使新知识的产生
• 不断地建立新的模型用来模拟多孔岩石属性和参数。 • 理想的多孔介质是怎样来影响物理属性的，与岩石的 预测还差多少。 • 人们做了许多努力（Schwartz,1984）来建立多孔岩石 模型（Barryman,1994），但是成果却十分有限。 • 理论模型在地学科学方面的应用还处在一个有限的水 平上。 • 对新的区域的了解。
地球物理中的测量技术
• 四方面： 四方面：
1、空间观测 2、地面观测： 3、井中观测：电缆测井、 VSP和井间地震、随钻测量、 取芯，用于研究地层的物理性质，确定油气位置，划 分油水层。 4、实验室观测：岩芯分析，岩芯各种物理量测试，模 拟地层测试等。
空间观测
• 航磁，红外遥感，航空放射性测量，卫星拍照等。 • 用于确定大地构造，确定地表形态。
岩石物理学的作用
• 推动地球物理勘探数据处理和解释技术的发展
6、研究方式 、
• 地震特性受到许多因素的复杂影响（诸如压力、温度、 饱和度、流体类型、孔隙度、孔隙类型等等）， • 这些因素常常是内在关联的，当一个因素变化时许多 因素也同时变化。这些变化对地震数据产生正面或负 面的影响。 • 因此，在将岩石物理信息应用于地震解释中时，必不 可少地要进行单一参数变化 单一参数变化（其它固定不变）影响的 单一参数变化 研究。
实验室具体研究方法 实验室
• 首先
采集各种有地质意义的岩石，在实验室中分别研 究各种因素对其物理性质的影响，将大量的实验结果 统计归纳得到经验关系式。 在建立合理而简化的数学物理模型的基础上，将 由实验得到的经验关系外推到实际地球问题中去。 • 注意：若没有合适的模型，把实验室简单地、小尺度 注意： 实验得到的外推到大尺度的自然界，常常会出现错误 的结论。
岩石物理学的特点
• 岩石物理学是一门高度交叉的综合性学科。 • 针对不同研究领域，岩石物理的研究内容不同，如： 能源勘探(如石油工业)，以岩石的弹性为主； 地质灾害(天然地震)，以岩石的力学性质； 环境保护与监测，以流体的流动； • 其中石油工业是主要的研究力量。
特别强调三点
• 第一，岩石材料的特殊，地球内部的特殊环境 • 第二，在岩石的各种性质中，研究的重点是那些与地球 内部构造与运动、能源和资源的勘察与开发、地质灾害 的成因与减灾、环境保护与监测有密切关系的特性。 • 第三，岩石物理学在油储问题研究领域较成功。 岩石物理学在油储问题研究领域较成功。 岩石物理学在油储问题研究领域较成功 • 第四，国内在这方面的研究较为薄弱。 国内在这方面的研究较为薄弱。 国内在这方面的研究较为薄弱
主要服务对象
• 目前，在石油工业的主要服务对象是储层描述和采收 率监测，主要服务有：地震和测井解释、储量估算、 提高采收率。 • 对储层岩石物理特性的完全描述，意味着要确定各个 储层、定义有关解释算法的所需岩石物理参数。 • 对于地学家来说这是一个新的方向。储层描述技术的 发展是石油工业中从勘探到开发的一个实质性的转变 结果。
4、岩石物理学的能力：综合 岩石物理学的能力： 岩石物理学的能力
• 实验数据和从数据中得到的知识必须与大比例尺度的 测量方法相结合起来。 • 在采用正确的方法得到典型性的数据同时，还应寻找 岩石特性与岩石参数之间物理方面的相关性。 • 通过相关性从大量含有噪声数据中确定最终要的参数 • 测量数据的解释就可以走向具有可以理解的不确定性 的正确轨道。在确定测量特性之后认知岩石参数是岩 石物理学的作用。
岩石物理学 Rock Physics
讲课人：魏建新
课程安排
• 上课时间:第1－12周，共48个学时。 課外练习：2次 考试：课内考试，形式？
主要参考书