流体饱和孔隙介质模型中震电效应的实验研究.pdf

第39卷增刊 2003年10月地质与勘探 GEOLOGY AND PROSPECTING Supplement October,2003 流体饱和孔隙介质模型中震电效应的实验研究陈本池1,牟永光2,狄帮让2,魏建新2 (,北京100083;-油大学,北京 100083) [摘要]震电勘探是一种非常有前景的应用地球物理方法,特别是在油气勘探开发领域具有很大的潜在应用价值。通过大量的物理模型实验观测,成功地观测并识别出了在流体饱和孔隙介质中声波激发产生的两类主要震电信号。第一类产生于均匀介质内部、仅存在于扰动区范围的局部震电场。该类震电信号传播的视速度、频谱特征与介质中对应的声波激发信号类似;另一类震电信号产生于两种性质不同的介质分界面,可在一定探测范围内随处同时观测到。实验发现,该类震电信号强度除与分界面处超声振动激发强度有关外,还与分界面本身的物理特性(弹性和电性)有关。特别是对储层油一水界面,其震电场反映明显。[关键词]流体饱和孔隙介质震电效应实验研究[中图分类号][文献标识码]A[文章编号]0495—5331(2003)SO一0094—05 0 引言震电效应(或动电效应)是流体饱和孔隙介质所具有的物理特性之一,其实质是介质内机械能与电磁能问的相互转换。在流体饱和孔隙介质中,由于固液接触面间的电化学作用,在固体表面形成双电层,导致在流体中产生游离的带电离子,当地震波在介质中传播时,带电离子的运动将产生电磁场。由于震电效应将弹性波场和电磁场紧密地联系在一起,它能同时反映介质弹性参数和电性参数的变化, 因此近年来在地球物理领域备受关注。大量的理论研究论证了孔隙介质中存在的震电效应及利用它进行震电勘探的可能性(Neev and Yeatts,1989;Po— tapof;Pride,1983;Haartsen,1995;Mikhailov,1997)。室内实验和野外试验也观测到了震电效应,取得了一系列很有价值的研究成果(Zhu Zhenya and Tok— soz,1996,1997,1998,1999;Thompson and Gist1993, 1996;Butler,1996;Mikhailov,1997)。但从应用角度来看,目前勘探界普遍对震电方法的潜力仍存有疑虑,主要原因还是对震电机理及震电波场特征缺乏了解。我们针对油气勘探开发中的实际问题,对流体饱和孔隙介质模型中的震电效应及震电波场特征进行实验研究,为科学地利用震电效应,为将来震电 94 勘探技术的研究和应用提供必要的物理基础和技术准备。 1 实验方法技术震电效应的物理模型实验是一项较新的实验研究工作,具有很强的技艺性,只是在最近几年才有精确定量的室内实验研究成果(Zhu,1996,1999)。由于震电信号强度较弱,环境电磁干扰大,要获得可靠的震电信号,需要在高性能的实验测量硬件保障下, 进行周密地设计和细致操作。图1震电模型实验装置图图1为实验装置图,实验用震源是一种通过压电效应或电致伸缩效应实现的电声能量转换装置, 它用管状PZT压电陶瓷和绝缘材料制成,,主频为463kHz,发射纵波。为减[收稿日期]2003—08—18;[责任编辑]曲丽莉。[基金项目]国家自然科学基金(编号:49904011)资