本書從油氣工業(yè)發(fā)展對巖石物理研究的需求及復雜地層的特點出發(fā)，闡述了復雜油氣藏勘探開發(fā)中的一些巖石物理問題，涵蓋縫洞型碳酸鹽巖、煤巖和頁巖等復雜結構、非均質地層，涉及巖石聲學、巖石力學等內容，具體包括縫洞型碳酸鹽巖、煤巖和頁巖等復雜結構巖石的聲學響應、泥頁巖巖石力學及聲學的水化動態(tài)響應。隨著油氣勘探開發(fā)向深層、超深層、復雜地層深入，巖石物理研究的重要性日益凸顯，希望本書的研究工作能夠對相關領域的科技工作者有所啟發(fā)。
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2000年以來，主持主研國家和省部及工程科研項目40余項。現(xiàn)在研國家自然科學基金重點基金2項、面上項目1項、國家重大專項1項。獲省部級科技進步1等獎1項、二等獎2項、三等獎1項；省教學成果一等獎、二等獎各1項。
目錄
第一篇 復雜結構巖石聲學響應特征及應用
第1章 縫洞碳酸鹽巖聲學響應特征及應用 3
1.1 縫洞碳酸鹽巖聲學響應特征的物理模擬 3
1.1.1 不同縫洞結構碳酸鹽巖的縱波傳播特性 3
1.1.2 含氣飽和度對碳酸鹽巖聲學特性的影響 10
1.2 縫洞碳酸鹽巖聲學響應特征的數(shù)值模擬 14
1.2.1 基礎理論 14
1.2.2 裂縫型碳酸鹽巖的聲學特性 19
1.2.3 孔洞型碳酸鹽巖的聲學特性 33
1.2.4 基于數(shù)字巖心的縱波傳播特性模擬 37
1.3 縫洞碳酸鹽巖聲學特性的應用 42
1.3.1 縫洞碳酸鹽巖地層孔隙度預測 42
1.3.2 縫洞碳酸鹽巖地層巖石力學參數(shù)預測 44
第2章 煤巖地層聲學響應特征及應用 51
2.1 煤巖地層巖石聲學響應特征的物理模擬 51
2.2 煤巖地層巖石聲學響應特征的數(shù)值模擬 53
2.3 煤巖地層聲學特性的應用 59
第3章 頁巖地層聲學各向異性特征及應用 63
3.1 層狀各向異性介質的數(shù)值模擬方法 63
3.1.1 層狀各向異性介質模型及基本假設 63
3.1.2 層狀各向異性介質中彈性波傳播理論 64
3.1.3 層狀各向異性介質中彈性波傳播的數(shù)模方法 70
3.2 頁巖聲波各向異性特征 71
3.2.1 頁巖聲波各向異性特征的數(shù)值模擬 71
3.2.2 頁巖聲波各向異性特征的物理模擬 75
3.3 頁巖聲波各向異性的校正模型及應用 78
3.3.1 頁巖聲波各向異性的函數(shù)表征 78
3.3.2 頁巖聲波各向異性的應用 84
第二篇 泥頁巖巖石力學及巖石聲學動態(tài)響應研究
第4章 泥頁巖組成、結構與理化特征 89
4.1 礦物組成特征 89
4.2 陽離子交換容量 91
4.3 潤濕性 93
4.3.1 室內實驗測試結果 93
4.3.2 礦物表面的潤濕行為 95
4.4 孔隙的結構特征 100
4.4.1 低壓氮氣吸附測試 101
4.4.2 掃描電鏡 103
4.5 頁巖的滲吸規(guī)律 104
4.6 頁巖水化的離子逸出特征 107
4.6.1 離子逸出特征 107
4.6.2 pH變化特征 110
第5章 黏土礦物水化行為特征的微觀機制 111
5.1 黏土礦物水化過程中晶層間距膨脹規(guī)律 111
5.2 無機鹽溶液對黏土礦物水化的抑制作用 114
5.3 黏土礦物的水化膨脹規(guī)律 115
5.3.1 蒙脫石的水化膨脹規(guī)律 116
5.3.2 伊利石的水化膨脹規(guī)律 124
5.3.3 伊/蒙混層的水化膨脹規(guī)律 131
第6章 泥巖力學及聲學性質的水化動態(tài) 137
6.1 泥巖水化過程中宏微觀結構的動態(tài)變化 137
6.1.1 宏觀結構變化 137
6.1.2 微觀結構變化 139
6.2 泥巖水化過程中聲學參數(shù)的動態(tài)變化 141
6.2.1 時域信號的變化規(guī)律 141
6.2.2 頻域信號的變化規(guī)律 143
6.2.3 小波信號的變化規(guī)律 144
6.2.4 縱波時差和縱波衰減系數(shù)的變化規(guī)律 146
6.2.5 浸泡溶液的影響 147
6.2.6 浸泡時間的影響 148
6.3 泥巖水化過程中力學參數(shù)的動態(tài)變化 149
6.3.1 浸泡時間對泥巖壓入硬度的影響 149
6.3.2 浸泡時間對泥巖抗壓強度特性的影響 150
6.3.3 浸泡溶液對泥巖抗壓強度特性的影響 151
第7章 頁巖力學及聲學性質的水化動態(tài) 157
7.1 頁巖水化過程中宏微觀結構的動態(tài)變化 157
7.1.1 宏觀結構變化 157
7.1.2 微觀結構變化 158
7.2 頁巖水化過程中聲學參數(shù)的動態(tài)變化 168
7.2.1 時域信號的變化規(guī)律 168
7.2.2 頻域信號的變化規(guī)律 170
7.2.3 小波信號的變化規(guī)律 172
7.2.4 聲波速度的變化規(guī)律 174
7.2.5 衰減系數(shù)的變化規(guī)律 176
7.3 頁巖水化過程中力學參數(shù)的動態(tài)變化 177
7.3.1 頁巖壓入硬度的變化規(guī)律 177
7.3.2 頁巖斷裂韌性的變化規(guī)律 177
7.3.3 頁巖抗剪強度和抗壓強度特性的變化規(guī)律 178
7.4 頁巖水化過程中力學與聲學性質的動態(tài)響應關系 181
7.4.1 基于聲學特征的頁巖水化損傷變量 181
7.4.2 水化損傷下頁巖的力學行為特征 183
7.4.3 基于水化損傷變量的頁巖力學本構模型 185
7.4.4 水化過程中聲學和力學性質的響應關系 193
7.4.5 水化損傷力學模型的應用 196
主要參考文獻 201
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