1. Escuela de Geofísica e Información Espacial, Universidad de Geociencias de China, Wuhan, Hubei 430074. Laboratorio clave de estructuras y recursos petroleros, Ministerio de Educación. , Universidad de Geociencias de China, Wuhan, Hubei 430074.
Con el fin de estudiar las propiedades físicas de diversos ambientes deposicionales en el sistema deposicional, se realizó un muestreo sistemático en el borde de la plataforma carbonatada y en los sistemas deposicionales de la zona costera clástica en el área del afloramiento Kalping-Bachu del Tarim. Cuenca. La velocidad y la densidad de las ondas ultrasónicas longitudinales y transversales se midieron a temperatura y presión normales. Las principales conclusiones son las siguientes: ① La velocidad ultrasónica de las muestras de rocas está estrechamente relacionada con el entorno de depósito en el que se encuentran las muestras de rocas. En el perfil plano del arrecife, la velocidad del flujo aumenta desde el fondo del arrecife, desde el núcleo del arrecife hasta la cubierta del arrecife (equivalente a la sedimentación marina poco profunda en el borde de la plataforma, en el perfil de sedimentación del delta, la velocidad del flujo de limo aumenta desde el canal distributivo submarino y); barra de boca hacia el borde frontal; ② En el perfil de la playa de arrecife, el contenido de bioclastos es el principal factor que afecta la velocidad del flujo. Cuanto mayor es el contenido de bioclastos, menor es la velocidad; ③El tamaño y la dirección de crecimiento de los organismos en el arrecife son uno de los principales factores que controlan la anisotropía de la velocidad de las muestras de rocas.
Velocidad ultrasónica, delta del arrecife, Paleozoico inferior en la cuenca del Tarim
1 Introducción
La base física de la exploración sísmica es la diferencia en los parámetros físicos, que también es El geológico es una referencia importante para que los científicos y geofísicos identifiquen fases sísmicas y fases sedimentarias a partir de datos sísmicos, entre los cuales la velocidad es el parámetro físico más crítico en los datos sísmicos. Un método más directo para estudiar las propiedades petrofísicas es el registro de pozos o la tecnología de medición de propiedades petrofísicas. Este capítulo utiliza métodos de medición de propiedades físicas en interiores para medir las propiedades físicas de las rocas en el sistema sedimentario del borde de la plataforma carbonatada y el sistema sedimentario costero clástico en el área del afloramiento Kalping-Bachu de la cuenca del Tarim para encontrar los patrones de variación de la velocidad y densidad de las ondas acústicas. en cada fase sedimentaria, proporcionando bases litológicas y pistas científicas para la identificación y predicción de dichos reservorios subterráneos.
Los resultados de la detección ultrasónica de rocas se utilizan ampliamente en ingeniería de exploración geológica y exploración de petróleo. Algunos estudios han demostrado que la litología de las rocas se puede juzgar por la densidad, la relación de velocidad de corte a onda longitudinal o la relación de Poisson (Meng Qingshan, 2005), y algunas personas han estudiado directamente las características de atenuación del sonido de las propias rocas sedimentarias (Mou Yongguang, Fang, 2006). ). La medición ultrasónica se ha convertido en un método indispensable en el estudio de las propiedades petrofísicas. Sin embargo, en estudios anteriores, pocas personas han realizado investigaciones profundas y sistemáticas sobre la relación entre el ambiente deposicional (facies sedimentaria) y las propiedades físicas de las rocas sedimentarias.
Las secciones de afloramiento registran una rica información sedimentológica. La realización de investigaciones ultrasónicas detalladas sobre sistemas sedimentarios de afloramiento, resumiendo y comparando las características de velocidad del sonido de las rocas correspondientes a diversos entornos en sistemas sedimentarios con reservorios potenciales, puede guiar con precisión el modelado geológico y la simulación geofísica directa de sistemas sedimentarios, y servir como Las limitaciones de la geofísica La inversión conduce a mejorar la precisión de la interpretación y la precisión de la predicción de zonas de facies de yacimientos sísmicamente favorables.
Tanto el sistema Ordovícico como el Silúrico son objetivos importantes de exploración y desarrollo de petróleo y gas en la cuenca del Tarim (Pi, Liu Chu, Chen Ying, et al., 2007; Zhang Jun, Pang y Liu Luofu, 2003). La litología de los embalses del Ordovícico en la cuenca del Tarim es principalmente piedra caliza de playa de plataforma y piedra caliza de arrecife (montículos) (Luo Ping, Zhang Xingyang, Gu Jiayu et al., 2003, Bachu, Hashike, Ke Ping). y los biohermos de Lunnan han sido descubiertos y confirmados uno tras otro (Li Xiangming y Yang Shengu, 2006; Lu y Gong, 2007). Los reservorios del Silúrico en la cuenca del Tarim se componen principalmente de depósitos de rocas clásticas litoral-neríticas en el área de Kalping y el área de Tarim, depósitos de llanuras de marea estuarinas en el área de Tarim y depósitos de rocas clásticas gruesas del delta de un río continental trenzado en el área de East Tarim. (, Zhang,, 2007). Este estudio tomó muestras sistemáticas de secciones típicas del sistema sedimentario del borde de la plataforma carbonatada y del sistema sedimentario costero clástico en el área Kalping-Bachu de la cuenca del Tarim, y realizó mediciones ultrasónicas de velocidad de las rocas en el laboratorio para explorar las características de las rocas en cada sedimentario. características del cambio de velocidad del sistema.
2 Recogida y descripción de muestras de roca
2.1 Ubicación de la sección
Las muestras de roca utilizadas en la prueba procedían de cuatro secciones típicas de la cuenca del Tarim (Figura 1) . La primera y segunda sección están ubicadas en la montaña Leya Yili Tag en el área de Bachu Yifang. Pertenecen a la Formación Yifang del Ordovícico (O2y) y son facies simbióticas de arrecifes y bancos de arena en el borde de la plataforma.
Se tomaron muestras de roca de la base del arrecife, del núcleo del arrecife y de la cubierta del arrecife (equivalente a sedimentos marinos poco profundos en el borde de la plataforma). La tercera sección está ubicada en Dawangou en el área de Keping, pertenece a la Formación Tatar Silurian Tage (S1t) y es un depósito del frente del delta. Se tomaron muestras de rocas de barras de estuario, canales de distribución submarinos y lodos frontales y otras fases genéticas. La cuarta sección está ubicada en Shichang, área de Kalping, perteneciente a la parte media y superior de la Formación Silúrica Kalpingtag (S1k), y es un depósito de llanura de marea. La ruta específica de trabajo de campo se muestra en la Figura 1.
Seis
2.2 Descripción de la muestra de roca
Seleccione un total de 25 muestras de roca de 4 secciones para realizar pruebas ultrasónicas. Corte las muestras de roca en cubos rectangulares y córtelos. con papel de lija La superficie a ensayar queda pulida y lisa (Figura 2). Dado que la forma original de algunas muestras de roca es extremadamente irregular, solo las muestras de roca con un eje corto y un eje largo pueden cumplir con los requisitos de medición al cortar. La longitud del eje menor (a) es de 0,05 m y la longitud del eje mayor (b) varía de 0,06 ma 0,12 m (Tabla 1).
La Figura 2 es una fotografía de la muestra de roca No. 25 (5 cm × 5 cm × 9,7 cm) de la Formación Dawangou Silurian Tatartag (s 1t).
3 Métodos experimentales
3.1 Equipo experimental
El instrumento utilizado en la prueba de velocidad del sonido es el detector inteligente de ondas sonoras RSM-SY5 desarrollado y producido por Wuhan. Instituto de Mecánica de Rocas y Suelos de la Academia de Ciencias de China, la resolución temporal puede alcanzar 0,1 μs. Se utilizan dos transductores ultrasónicos. Uno es un transductor de onda longitudinal, desarrollado y producido por el Instituto de Investigación de Registro de Jianghan, con una frecuencia de recepción de 50 kHz. El segundo tipo es un transductor de onda transversal, desarrollado y producido por la Universidad Tecnológica de Wuhan. La frecuencia de recepción es (90 10) kHz.
Principios básicos de la medición ultrasónica de la velocidad del sonido: El sistema de medición de la velocidad del sonido de muestras de rocas se muestra en la Figura 3. Durante el proceso de medición, la señal eléctrica emitida por el instrumento ultrasónico se convierte en ondas sonoras a través de la sonda A (transductor transmisor), se transmite a través de la muestra de roca a la sonda B (transductor receptor) y luego se convierte en señales eléctricas y se transmite al instrumento acústico. instrumento. Luego lea el tiempo de propagación t' de la onda sonora en la roca desde la computadora (el primer tiempo de llegada de la forma de onda, como se muestra en la Figura 4), y retire la onda sonora que pasa a través de la sonda, el material de acoplamiento (agente de acoplamiento entre los sonda y la muestra de roca), y circuito del instrumento El tiempo de retardo adicional - cero - cero t0, el tiempo de propagación de las ondas sonoras en las rocas es t = t '-t0. Si la longitud de la muestra de roca es L, se puede calcular la velocidad de la onda V=L/t. Todo el proceso de medición se lleva a cabo a temperatura y presión normales.
Tabla 1 Resultados de pruebas de velocidad ultrasónica de muestras de roca
Figura 3 Sistema de análisis y medición ultrasónica RSM-SY5
3.2 Método de detección de forma de onda
Según la literatura (Wang Rangjia, 1997), en las pruebas de velocidad de onda longitudinal, el uso de líquido o emulsión como agente de acoplamiento puede lograr buenos efectos de acoplamiento. Las ondas de corte son vibraciones de corte y sólo los materiales que pueden resistir la fuerza de corte pueden usarse como agentes de acoplamiento para las pruebas de velocidad de las ondas de corte. En este experimento, el agente de acoplamiento utilizado para medir la velocidad de la onda longitudinal es dextrina y el agente de acoplamiento utilizado para la medición de la velocidad de la onda de corte es salicilato de fenilo. Existe una diferencia de velocidad entre las ondas longitudinales y las ondas transversales. Es difícil captar las ondas transversales cuando van por detrás de las ondas longitudinales (Wei Jianxing y Wang Chunyong, 2003). Se giran los ángulos correspondientes del transductor de transmisión y del transductor de recepción. La amplitud de la onda de corte recibida cambiará regularmente. Utilizando esta característica, se puede identificar la onda S y determinar la primera hora de llegada. En la Figura 4, la onda de corte (a) es la forma de onda recibida por el transductor de onda de corte cuando se prueba la muestra de roca número 25. La onda de corte (b) es la forma de onda recibida después de que el transductor receptor gira 180°. de la onda de corte son opuestos, por lo que el primer tiempo de llegada de la onda de corte se puede identificar claramente en la Figura 4.
Figura 4 Las flechas de forma de onda acústica mostradas durante la prueba de la muestra de roca No. 25 apuntan al primer momento de llegada de las ondas longitudinales y de corte.
4 Resultados experimentales y métodos de análisis
Los resultados de la prueba de ondas acústicas de la muestra de roca se muestran en la Tabla 1. Las mediciones de velocidad se realizaron a lo largo del eje menor (a) y el eje mayor (b) de la muestra de roca que se muestra en la Figura 2. VP(a) y VS(a) representan respectivamente las velocidades de las ondas longitudinales y transversales medidas a lo largo del eje corto (a). VP(b) y VS(b) representan respectivamente las velocidades de las ondas longitudinales y transversales medidas a lo largo del eje largo (b); ).
Para estimar el grado de anisotropía de velocidad de muestras de rocas, se introducen el índice de anisotropía de velocidad de onda longitudinal KP y el índice de anisotropía de velocidad de onda de corte KS, los cuales se definen de la siguiente manera:
Afloramientos de sistemas sedimentarios en el Investigación sobre el modelado de afloramientos y yacimientos del sistema sedimentario en el área del borde de la plataforma carbonatada
5 Discusión de los resultados de las mediciones
5.1 Plano de arrecife Características de velocidad de muestras de rocas de perfil
En los perfiles de bancos de arrecifes ① y ② (Figura 1), un solo arrecife es de tamaño pequeño, pero hay múltiples arrecifes y la mayoría de los arrecifes están conectados entre sí. Las capas de arrecifes se distribuyen de manera estable y la dirección de extensión horizontal se puede rastrear hasta otros arrecifes en la capa correspondiente. Las capas de arrecifes se superponen entre sí verticalmente. Los arrecifes generalmente se componen de núcleo de arrecife, fondo de arrecife y cubierta de arrecife (Hu, Zhu Zhongde, He Pingping., 2002). Hay 15 muestras de rocas en el perfil de la playa de arrecife para pruebas ultrasónicas. De acuerdo con las diferentes posiciones de las muestras de roca en el arrecife, se dibujó la relación entre la posición de las muestras de roca y sus velocidades de onda longitudinal y de corte y sus velocidades promedio (Figuras 5 y 6).
La relación entre la velocidad de la onda longitudinal de la muestra de roca y la posición de la muestra de roca en el arrecife.
Relación entre la velocidad de la onda de corte y la posición de la muestra de roca en el perfil del arrecife.
Se puede ver en las Figuras 5 y 6 que los valores promedio de las velocidades de las ondas longitudinales y de corte aumentan gradualmente desde el fondo del arrecife, el núcleo del arrecife hasta la cubierta del arrecife. El aumento de la velocidad de la onda longitudinal es mayor que el aumento de la velocidad de la onda de corte. Los valores de velocidad medidos de las muestras de roca de la capa del arrecife no cambiaron mucho, mientras que los valores de velocidad de las muestras de roca de la base y del núcleo del arrecife fueron significativamente diferentes en las dos direcciones axiales. La Figura 7 es un gráfico cruzado producido utilizando los índices de anisotropía de velocidad KS y KP previamente definidos. Como se puede ver en la Figura 7, el índice de anisotropía de velocidad de las muestras de roca en la capa de la capa del arrecife se concentra básicamente en el rango de 0 a 10, mientras que las muestras de roca en la base y el núcleo del arrecife se distribuyen principalmente en el rango de 20 a 10. 40. La anisotropía de velocidad del fondo y del núcleo del arrecife es significativamente mayor que la de la cubierta del arrecife.
Diagrama cruzado del índice de anisotropía de velocidad de onda de corte KS y el índice de anisotropía de velocidad de onda longitudinal KP en el perfil del banco de arrecifes.
Observando los perfiles ① y ② del banco de arrecifes, se puede observar que los arrecifes son en su mayoría calizas de color gris, de grano grueso, en forma de chispa, con un alto contenido de partículas, que representan más del 80%, y el El tamaño de partícula es de aproximadamente 1 ~ 4 mm, principalmente es un tallo roto de un crinoideo, consulte la Figura 8b. El núcleo del arrecife está compuesto principalmente de Calathium (Hu, Zhu Zhongde, He Pingping., 2002; Li Xiangming y Yang Shengu, 2006; Jiao Yangquan, Rong Hui, Wang Rui et al. (2011)) y está compuesto de color blanco grisáceo. rocas de barrera masivas con densos organismos formadores de arrecifes, que representan más del 80% del total de fósiles, y la longitud del crochet puede alcanzar los 10 cm, como se muestra en la Figura 8a. La cubierta del arrecife es principalmente piedra caliza de micrita bioclástica de capa media. con un buen lecho, a menudo mezclado con pequeños trozos de piedra caliza de arrecife, y tiene una estructura densa. Las muestras de roca en la base del arrecife, los tallos crinoideos y otros desechos biológicos están dispuestos de manera desordenada y las partículas biológicas están sueltas para las muestras de roca del núcleo del arrecife. La cavidad de la piedra de la cesta de roca se llena o disuelve con calcita, y algunas muestras de roca forman grandes grietas a lo largo de las grietas biológicas. La forma, el tamaño, la dirección de crecimiento y las grietas de estos fósiles afectan la velocidad de propagación de las ondas sonoras en la muestra de roca.
Figura 8 Basketstone (a), el principal organismo formador de arrecifes en el núcleo del arrecife (b, el componente principal de los bioclastos del arrecife).
5.2 Características de velocidad de la muestra de roca. sección sedimentaria plana de marea y sección sedimentaria del frente del delta
Silúrico desde el fondo hasta el área de Kalping-Bachu. Las superiores son la Formación Kepingtag, la Formación Tatartag y la Formación Yimugan Tawu (, Zhang et al., 2007). Las cuatro muestras de roca utilizadas para la prueba ultrasónica en la Sección 4 fueron tomadas de la Formación Kepingtag. La sección de arenisca asfáltica de la Formación (Wu Liqun, Jiao Yangquan y Rong Hui, 2011) pertenece al sistema de llanuras de marea (Tabla 1). ). Las seis muestras de roca utilizadas para las pruebas ultrasónicas en la Sección ③ se tomaron de la Formación Herta S1t de Tata y pertenecen a fases genéticas como lodo del frente del delta, barra de boca y canal distributivo submarino (Tabla 1). Los dos grupos de muestras de rocas tienen una cierta relación de edad y también existe una cierta correlación en la sedimentación. Junte estas 10 muestras de rocas y dibuje la relación entre diferentes sistemas sedimentarios y sus velocidades de onda longitudinal y de corte de acuerdo con sus diferentes entornos de depósito (Figura 9, Figura 10).
Figura 9 La relación entre la velocidad de onda longitudinal de muestras de roca en el sistema de llanura de marea y el sistema de frente delta.
Figura 10 Relación entre la velocidad de la onda de corte de muestras de roca en el sistema de llanura de marea y el sistema de frente delta
Como se puede observar en las Figuras 9 y 10, hay cuatro bloques de arenisca en el sistema de marea plana Las velocidades de las ondas longitudinales y de corte son relativamente estables, alrededor de 4000 m/S y 2500 m/S respectivamente. Sin embargo, las velocidades de las seis muestras de arenisca tomadas de varias fases genéticas en el frente del delta tienen diferencias obvias. La muestra tiene la velocidad más baja No. 29 Mudstone no fue considerada debido a fractura. El grado de anisotropía de la velocidad en dos ambientes deposicionales diferentes se muestra en la Figura 11 (la intersección de KS y KP). En la Figura 11, los índices de anisotropía de las cuatro muestras de roca en el sistema de llanura de marea se concentran básicamente en el rango de 0 a 10, y las dos muestras de roca en el borde de 10 son la No. 20 y la No. 21. Las muestras de rocas con un índice de anisotropía superior a 10 en el sistema del frente del delta pertenecen a canales distributivos submarinos.
Figura 11 Gráfico cruzado del índice de anisotropía de velocidad de onda de corte KS y el índice de anisotropía de velocidad de onda longitudinal KP para el sistema de marea plana y el sistema de frente delta.
Según las fotografías de las muestras de roca (Figura 12), las cuatro muestras de roca en el sistema de llanura mareal están sumergidas en petróleo. Entre ellos, la muestra de roca número 20 tiene rastros de infiltración de petróleo, pero los poros intergranulares no están llenos de betún. La muestra de roca No. 21 contiene una gran cantidad de bioclastos. Los poros intergranulares de la No. 22 y No. 23 están casi completamente llenos de asfalto y el macizo rocoso es de color negro. Entre las seis muestras de roca en el frente del delta, los cuerpos de arena en la fase del canal distributivo submarino son de grano grueso y han desarrollado estructuras de poros, mientras que las muestras de roca cerca del lodo del frente son de grano fino y densas. Combinado con las características de los sedimentos, el tamaño de grano de los sedimentos en el frente del delta se vuelve gradualmente más pequeño desde la orilla hasta el lago, es decir, desde el canal distributivo submarino, la barra de la desembocadura hasta el lodo del frente se vuelve gradualmente más pequeño (Tabla 1 ), y los poros que afectan la propagación de las ondas sonoras se hacen cada vez más pequeños y la velocidad del sonido aumenta gradualmente.
6 Conclusión y discusión
A través de los experimentos de prueba de velocidad ultrasónica mencionados anteriormente de muestras de rocas en el sistema sedimentario de afloramiento, se pueden obtener los siguientes puntos:
1) Las características de las muestras de roca La velocidad ultrasónica está estrechamente relacionada con el ambiente sedimentario (sistema sedimentario o fase genética) en el que se encuentra la muestra de roca y muestra un cierto patrón de cambio. En el perfil plano del biorreef, la velocidad del flujo aumenta desde el fondo del arrecife, el núcleo del arrecife hasta la cubierta del arrecife; en el perfil sedimentario del frente del delta, la velocidad del flujo de lodo aumenta desde el canal distributario submarino y la barra de la desembocadura hasta el borde frontal. Es factible utilizar la relación entre los resultados de la medición de la velocidad de las ondas acústicas de las rocas y el entorno de depósito y sus reglas cambiantes para guiar el modelado de sistemas sedimentarios.
Figura 12 Fotografías frescas de la superficie tras cortar el tramo de fase plana de marea y el tramo delta.
Los números 20 al 23 pertenecen a la sección de facies mareales planas, y los números 24 al 29 pertenecen a la sección sedimentaria del frente deltaico.
2) En el perfil de la playa de arrecife, el contenido de bioclastos es el principal factor que afecta la velocidad de las ondas sonoras. Cuanto mayor es el contenido de bioclastos, menor es la velocidad; en los perfiles de arenisca, la porosidad es el principal factor que afecta la medición. Cuanto menor sea la porosidad o mayor el grado de llenado, mayor será el caudal.
3) En el perfil del banco de arrecifes, el tamaño y la dirección de crecimiento de los organismos son uno de los principales factores que controlan la anisotropía de la velocidad de las muestras de roca, mientras que el perfil de la arenisca se considera estrechamente relacionado con los poros. La anisotropía de velocidad de la piedra caliza de arrecife es mayor que la de la arenisca.
En el proceso de recolección de muestras de rocas en el campo, recibimos ayuda de Wang Rui, Wang Shihu, Rong Hui y otros estudiantes de la Universidad de Geociencias de China (Wuhan). Además, el Sr. Cai Lan de la Universidad Tecnológica de Wuhan también brindó orientación sobre la medición de ondas de corte y me gustaría expresar mi más sincero agradecimiento.
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