ICS01.040.75CCSE10/19GRMT/GRM104—2024高頻巖石物理實驗及孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)估計方法High-frequencypetrophysicalexperimentsandporestructureparameterestimationmethod2024-12-27發(fā)布 2024-12-28實施中關(guān)村綠色礦山產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布??發(fā)布T/GRM104T/GRM104—2024PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANII目 次前言 II范圍 1規(guī)范性引用文件 1術(shù)語和定義 1原理 2測試系統(tǒng) 2樣品準(zhǔn)備 2反演流程 3計算方法 3準(zhǔn)確度 5試驗報告 5前 言本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本標(biāo)準(zhǔn)由中關(guān)村綠色礦山產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟提出并歸口。（北京、本文件為首次發(fā)布。T/GRM104T/GRM104—2024PAGEPAGE1高頻巖石物理實驗及孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)估計方法范圍本文件適用于高頻巖石物理實驗測定及孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)的估計。規(guī)范性引用文件（包括所有的修改單適用于本標(biāo)準(zhǔn)。NB/T11044-2022SY/T6103-2019DB13/T5951-2024術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。poreaspectratio孔隙縱橫比定義為孔隙的寬度與孔隙直徑之比，其值為0～1。裂隙密度crackdensity在巖石或土壤中存在的裂隙數(shù)量與單位體積的比率。硬孔stiffpore硬孔（又稱為剛性孔隙）：指在巖石中較為堅硬、不易被壓縮的部分。軟孔softpore軟孔（又稱為易壓縮孔隙）：指在巖石中較為柔軟、易被壓縮的部分。高頻巖石物理實驗High-frequencypetrophysicalexperiments高頻巖石物理實驗是指在實驗室條件下，利用高頻信號（如超聲波或更高頻率的電磁波）對巖石樣品進行物理性質(zhì)測試的實驗。單重孔隙裂隙密度Single-porefracturedensity多重孔隙裂隙密度Multiporefissuredensity多重孔隙裂隙密度是指在某一巖層或地質(zhì)體中，同時存在多種類型的孔隙和裂隙，這些孔隙和裂隙在單位體積或單位面積內(nèi)的數(shù)量、大小、形狀和分布的綜合反映。原理DEM和MT的經(jīng)典D-Z(David-Zimmerman)模型推廣到KT和SCA（高頻巖石物理實驗測試系統(tǒng)所測量的實驗數(shù)據(jù)和等效介質(zhì)理論建立了一套完整的提取孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)的流程。測試系統(tǒng)超聲實驗測試系統(tǒng)超聲實驗測試系統(tǒng)見圖1，該系統(tǒng)宜包括下列內(nèi)容：電腦-系統(tǒng)自動化控制、波形讀取、數(shù)據(jù)處理；電子控制模塊，包括示波器、信號發(fā)生器、溫度、壓力等控制；溫壓容器和巖芯，加持部分提供圍壓、孔壓、溫度等實驗條件。圖1 超聲實驗測試系統(tǒng)圖測試條件（油）的圍壓容器中；5MPa～40MPa，壓力間5MPa40min實驗的流體條件應(yīng)為干燥、25%、50%和924測試流程應(yīng)按下列步驟執(zhí)行：電腦端實驗操作軟件中錄入巖芯基本信息；裝填巖心樣品，保證夾持器上樣品端面與超聲換能器耦合；軟件控制圍壓變化，控制增壓/降壓間隔與恒定時間；拾取縱波和橫波的波形初至?xí)r間，生成速度測試結(jié)果。樣品準(zhǔn)備樣品準(zhǔn)備應(yīng)按下列步驟執(zhí)行：地層取芯巖樣應(yīng)在低溫條件下采用線切割方式切制成長度為40mm～55mm、直徑為25mm和38mm的柱塞樣；樣品長度需滿足為超聲波波長的102°；對標(biāo)準(zhǔn)柱塞樣品應(yīng)進行洗油處理，宜采用索氏抽提器分餾洗油法，以沸點39.75°的二氯甲烷作為萃取劑，洗油周期為20天；洗油后樣品應(yīng)在40℃恒溫干燥箱中干燥24反演流程反演流程圖基于虛擬降壓的孔隙縱橫比分布反演流程見圖2。圖2 基于虛擬降壓的孔隙縱橫比分布反演流程圖反演過程反演過程應(yīng)包括累積裂隙密度反演、微裂隙孔隙縱橫比反演和硬孔縱橫比反演。累積裂隙密度反演根據(jù)假想降壓思路，將降壓過程分為N個變化狀態(tài)，在每個變化狀態(tài)，干燥巖石均可視為單重孔隙結(jié)構(gòu)，可運用等效介質(zhì)理論公式計算微裂隙的裂隙密度；微裂孔隙縱橫比反演硬孔縱橫比反演利用高頻巖石物理實驗獲取巖芯樣品的總孔隙度、礦物組分及其含量、干燥巖石密度以及有效壓力下的超聲縱橫波速度等基本信息，并根據(jù)反演得到的微裂隙的總孔隙度，計算硬孔的孔隙度；VoigtReussHill基于單重孔隙干燥巖石的等效介質(zhì)理論公式，結(jié)合高壓速度反演計算硬孔縱橫比。計算方法微裂隙孔隙縱橫比微裂隙孔隙縱橫比應(yīng)按式（1）計算：(p)3

p1/

P1/Kh D DdP 式中：D0——微裂隙的初始縱橫比；KD——干燥巖石的彈性模量；Kh——干燥巖石的高壓模量；P——閉合壓力；D

40

P——縱橫比大于張開狀態(tài)下的微裂隙最小縱橫比的所有累積裂隙密度；微裂隙密度KT模型下的微裂隙密度應(yīng)按式(2)計算: K*K/3 1611KTb b K K*/3 91 b KT b

······························(1) G*G/3 3251KTb b G G*/3 452 b KT b bMT模型下的微裂隙密度應(yīng)按式（3）計算：Kb1161b1bK* 9MT

·········································(2)Gb1321b5bG* 452MT bDEM模型下的微裂隙密度應(yīng)按式（4）計算：*vbK*

e8/51

e16/9

··············································(3)K

b 12ve8/5b bSCA模型下的微裂隙密度應(yīng)按式（5）計算：K* 161* 1* 1SCA

SCA SCAb K 91b

······································(4)G* 321* 5* 1SCA

SCA SCAG 452b SCAKb——背景基質(zhì)的體積模量；Gb——背景基質(zhì)的剪切模量；vb——背景基質(zhì)的泊松比；——縱橫比大于張開狀態(tài)下的微裂隙最小縱橫比的累積裂隙密度。準(zhǔn)確度重復(fù)性95%置信限內(nèi)。再現(xiàn)性不同實驗室的不同操作人員在使用本試驗方法時，對同一樣品分析獲得的兩個獨立的重復(fù)結(jié)果的差值應(yīng)在±7%的95%置信限內(nèi)。試驗報告試驗報