Role of microstructure consideration in modeling the effective elastic properties of limestones

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The work is devoted to the construction of parametric mathematical models of effective elastic properties of carbonate rocks of complex structure, which are represented by fine-grained organogenic-detrital limestones of the Moscow stage with traces of dissolution. Such models make it possible to link the parameters characterizing the composition and microstructure of rocks with their macroscopic elastic properties. Having measurements of the velocities of elastic waves on representative rock samples, it is possible to estimate the parameters of their microstructure. However, the solution to such an inverse problem is usually ambiguous, which leads to the need to find ways to reduce the area of possible solutions. In this work, in order to solve this problem, we use measurements of the elastic wave velocities (longitudinal and transverse), obtained on a representative sample of the studied rocks in three states of fluid saturation — dry, water-saturated and saturated with glycerol. Based on the results of measuring the sample mass between successive different fluid saturations and at the end of the measurement cycle, the following assumption was made: as a result of repeated drying of the sample and saturation with the next fluid, its porosity did not change. Thus, it can be stated that in each state of fluid saturation, the same structurally unaltered rock was studied. It is shown that solving the inverse problem using velocities obtained on a sample saturated with only one fluid leads to an extensive area of ​​ambiguity in the solution for determining the parameters of the microstructure of the model, despite the fact that the number of unknown parameters of the model is equal to the number of independent velocity measurements. Using data on sample velocities in other states of fluid saturation to solve the inverse problem significantly reduces the uncertainty of the solution. Examples of application of the constructed mathematical model of rock elastic properties to solving the problem of the fluid substitution and the influence of cracks on the elastic wave velocities are shown.

作者简介

I. Bayuk

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Email: ibayuk@ifz.ru
Moscow, Russia

D. Beloborodov

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Email: beloborodov@ifz.ru
Moscow, Russia

M. Krasnova

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Email: mkrasnova@ifz.ru
Moscow, Russia

T. Bagdasaryan

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Email: tanya.bagdasaryan@yandex.ru
Moscow, Russia

M. Pirogov

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Email: mikap@list.ru
Moscow, Russia

参考

  1. Баюк И.О., Данько Д.А., Кулапова М.В., Рыжков В.И. Анизотропная петроупругая модель хадумитов Восточного и Центрального Предкавказья // Геофизика. 2019. № 6. С. 36–47.
  2. Баюк И.О., Постникова О.В., Рыжков В.И., Иванов И.С. Математическое моделирование анизотропных эффективных упругих свойств карбонатных коллекторов сложного строения // Технологии сейсморазведки. 2012. № 3. С. 42–55.
  3. Белобородов Д.Е., Багдасарян Т.Э., Баюк И.О. Особенности литологии и микроструктуры известняков московского яруса. Материалы двадцать пятой Международной конференции “Физико-химические и петрофизические исследования в науках о Земле”. Москва, 30 сентября — 2 октября, Борок, 4 октября 2024 г., Москва, 30 сентября- 2 октября, Борок, 4 октября 2024. С. 24–26.
  4. Белобородов Д.Е., Краснова М.А., Багдасарян Т.Э., Пирогов М.В., Баюк И.О. О взаимосвязи внутреннего строения, состава и упругих свойств известняков. Материалы двадцать четвертой Международной конференции “Физико-химические и петрофизические исследования в науках о Земле”. Москва, 25-27 сентября, Борок, 29 сентября 2023. С. 47–50.
  5. Веселовский Р.В., Дубиня Н.В., Пономарёв А.В., Фокин И.В., Патонин А.В., Пасенко А.М., Фетисова А.М., Матвеев М.А., Афиногенова Н.А., Рудько Д.В., Чистякова А.В. Центр коллективного пользования Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН “Петрофизика, геомеханика и палеомагнетизм” // Геодинамика и тектонофизика. 2022. Т. 13. № 2. 0579.
  6. Гасеми М.Ф., Баюк И.О. Петроупругая модель оолитового известняка в масштабе керна // Экспозиция Нефть Газ. 2018. Т. 3 (63). С. 36–40.
  7. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация. М.: Мир. 1985. 509 с.
  8. Далингер В.А. Метод перебора в решении математических задач. М.: Илекса. 2021. 182 с.
  9. Петров В.А., Насимов Р.М. Способ определения неоднородностей упругих и фильтрационных свойств горных пород. Патент RU 2515332. 2008.
  10. Тихоцкий С.А., Фокин И.В., Баюк И.О., Белобородов Д.Е., Березина И.А., Гафурова Д.Р., Дубиня Н.В., Краснова М.А., Корост Д.В., Макарова А.А., Патонин А.В., Пономарев А.В., Хамидуллин Р.А., Цельмович В.А. Комплексные лабораторные исследования керна в ЦПГИ ИФЗ РАН // Наука и технологические разработки. 2017. Т. 96. С. 17–32.
  11. Шермергор Т.Д. Теория упругости микронеоднородных сред. М.: Наука. 1977. 400 с.
  12. Bayuk I., Ammerman M., Chesnokov E. Elastic moduli of anisotropic clay // Geophysics. 2007. V. 72. № 5. P. D107–D117.
  13. Berryman J.G. Long-wavelength propagation in composite elastic media // J. Acoust. Soc. Am. 1980. V. 68. P. 1809–1831.
  14. Berryman J.G., Pride S.R., Wang H.F. A differential scheme for elastic properties of rocks with dry or saturated cracks // Geophysical J. International. 2002. V. 151. № 2. P. 597–611.
  15. Gassmann F. Über die Elastizität poröser Medien // Vierteljahrsschr. Naturforschenden Ges. Zur. 1951. V. 96. P. 1–23.
  16. Hashin Z., Shtrikman S. A variational approach to the elastic behavior of multiphase materials // J. Mech. Phys. Sol. 1963. V. 11. P. 127–140.
  17. Kuster G.T., Toksöz M.N. Velocity and attenuation of seismic waves in two-phase media // Geophysics. 1974. V. 39. P. 587–606.
  18. Mavko G., Mukerdji T., Dvorkin J. Rock Physics Handbook, 3rd ed.; Cambridge: Cambridge University Press. 2020. 727 p.
  19. Mindlin R.D. Compliance of elastic bodies in contact // J. of Applied Mechanics. 1949. V. 16. P. 259–268.
  20. Pichugin Z., Chekhonin E., Popov Y., Kalinina M., Bayuk I., Popov E., Spasennykh M., Savelev E., Romushkevich R., Rudakovskaya S. Weighted geometric mean model for determining thermal conductivity of reservoir rocks: Current problems with applicability and the model modification // Geothermics. 2022. V. 104. P. 102456.
  21. Peselnick L., Robie R.A. 1963. Elastic constants of calcite // J. of Applied Physics. 1963. V. 34. P. 2494–2495.
  22. Ziganshin E., Nourgaliev D., Bayuk I., Kadyrov R. Nguyen T.H. Carbonate pore shape evaluation using digital image analysis, tomography, and effective medium theory // Applied Sciences. 2023. V. 13. № 4. P. 2696.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».