用正弦波加载和超声实验研究饱和砂岩弛豫特征和衰减峰

采用Metravib分析仪在-50℃~100℃温度条件及300~400Hz的正弦波作用下进行泵油饱和砂岩应力应变实验,获得了虚模量温度峰与对应实模量的剧烈亏损规律,显示出饱和砂岩有别于由衰减峰引起的典型粘弹性行为。利用超声法对饱和大理岩与花岗岩样品进行波速和衰减特性测试,获得了大理岩的Biot衰减峰变化规律。该研究对岩石物理理论模型的发展具有重要意义,可以利用岩层的衰减和波速频散特性进行油气藏的预测,降低勘探风险。     

饱和岩石滞弹性弛豫机理的实验研究

通过Metravib热机械分析仪,用正弦波加载方式,模拟地震波的传播。实验时固定静载为100N,正弦波动载荷恒为60N,将总载荷控制在屈服点以下。在温度为-50℃~90℃,升温速率保持在1℃/分,频率为5Hz~400Hz的条件下,对饱和泵油彭山砂岩和遂宁砂岩样品进行单轴循环加载实验,获得饱和泵油彭山砂岩和遂宁砂岩的衰减、虚模量、实模量、波速与温度和频率以及动载荷的关系。以此研究了饱和多孔岩石的衰减和虚模量、杨氏模量和弹性波波速随温度和频率的动态响应。取得了随频率增高,饱和多孔岩石的衰减峰和虚模量峰的峰位向高温方向移动的热激活弛豫机制。杨氏模量和弹性波波速随温度升高而下降,随频率增高而增大,具有频散效应;杨氏模量和弹性波波速随动载荷振幅的增大而降低。这些结果与低频共振的驻波实验取得了同样的热激活弛豫规律,说明热激活弛豫规律具有一定的普适性。     

泵油饱和砂岩黏弹行为的实验研究

通过Metravib热机械分析仪, 用固定静载为100 N、 正弦波动载荷为60 N的应力-应变实验方法, 在温度为-50---175 ℃, 升温速率为1 ℃/min, 频率为1---1000 Hz的条件下, 对泵油饱和长石砂岩、 彭山砂岩样品进行单轴循环加载实验, 研究了饱和多孔岩石在弹性范围内的衰减、 耗散角、 杨氏模量和弹性波波速随温度和频率的变化规律. 取得了随频率增高饱和多孔岩石的衰减峰和耗散角峰的峰位向高温方向移动的热激活弛豫规律, 并求得弛豫峰的激活能和跃迁频率, 以饱和砂岩的特点对此作出了解释. 发现岩石中矿物离子置换时的相变内耗峰, 并用动态观点解释了该相变峰. 还获得杨氏模量和弹性波波速随温度升高而下降、 随频率增高而增大的频散效应, 随温度升高频散效应有减弱的趋势. 该研究结果对理论模型研究具有指导意义, 对地震资料的解释具有实用价值.     

岩石时频效应的实验研究

对饱和泵油南京砂岩和饱水大理岩在MTS上进行了单轴压缩实验和正弦波加载实验,求得两种饱和岩石的单轴抗压强度和屈服强度,并获得随正弦波频率的提高,饱和泵油南京砂岩的杨氏模量、纵横波速度增大,具有较明显的频散效应.饱和岩石中的微细观缺陷在正弦波加载中引起滞后,导致瞬时杨氏模量与应力成不对称"X"形,获得随正弦波频率增高,"X"交点在模量轴上的位置增高,杨氏模量增大,模量的频散增强.本文揭示了岩石的非线性时频响应的一些物理机理,对于岩石介质中的非线性波动研究以及地震、工程等理论研究和应用都具有重要意义.     

饱和砂岩的滞弹性弛豫衰减特征及微观机理的探索

应用Metravib热机械分析仪,以饱和岩石进行正弦波加载的方式, 分别对三种不同孔隙度的泵油饱和彭山砂岩、泵油和甘油饱和自贡长石砂岩进行了衰减实验研究,得到衰减的热弛豫规律.据此规律求得它们的激活能和原子振动频率, 其激活能和原子的振动频率比间隙原子的激活能和振动的频率低, 此现象用饱和砂岩中产生的缺陷原子簇的整体振动比单个或孤立的原子的振动频率低做出了解释. 在饱和岩石的晶粒间界缺陷处参与扩散的是固体原子、液体及气体原子. 并得出随孔隙度和黏滞系数增大,衰减强度和激活能增大,原子的振动频率增高,弛豫时间减小的结论. 在正弦波应力作用下,由多种矿物晶体胶结而成的饱和砂岩是一种多晶、多相的固体, 由于内部结构复杂、缺陷广布,产生弛豫衰减是普遍现象.砂岩中存在点缺陷、位错、 晶界及孪晶界面等许多缺陷及缺陷间的相互作用都可以产生弛豫型衰减峰. 用饱和砂岩中特有的饱和液体及砂岩内部结构的复杂性解释了饱和砂岩的衰减机理, 很自然地将其宏观衰减特征与微观结构紧密连在一起.饱和砂岩中的各种缺陷、 相界等会导致多重弛豫,使它们的弛豫衰减峰变宽,分布参数增大.这项研究既具有理论意义,也具有实用价值.