THE EFFECT OF SATURATION ON VELOCITY IN LOW POROSITY ROCKS

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  • Publicado : 22 de agosto de 2015
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EFEITO DA SATURAÇÃO NA VELOCIDADE EM ROCHAS DE BAIXA POROSIDADE
Vp e Vs são muitas vezes significativamente menores próximo da pressão atmosférica do que a pressões de poucos kilobars para rochas secas com porosidade na forma de fissuras. Quando tais fissuras são enchidas com água, no entanto, esta redução de velocidade é significativamente diminuída por ondas de compressão. Em contraste, Vs nãoé afetada pela presença do fluido; baixa velocidade persiste a baixa pressão. A forma dos poros em rochas cristalinas típicas desempenha um papel importante: aumento de Vp devido à saturação dos poros ocorre quando os poros estão sob a forma de fissuras, mas não quando eles estão na forma de buracos redondos. Como as diferenças de Vp da rocha seca e saturada a baixa pressão podem aproximar-se de50 por cento, o grau de saturação de rochas deve ser levado em conta em muitas aplicações de engenharia e sísmicas rasas.
1. Introdução
Um experimento muito simples à pressão e temperatura ambiente mostra claramente o efeito da umidade sobre a velocidade de ondas elásticas em algumas rochas. Na fig. 1, a velocidade de onda de compressão numa amostra de granito Chelmsford, inicialmente saturado comágua, que deixou-se secar na atmosfera durante um período de quatro dias, é representada em função do tempo. Note-se a mudança rápida de velocidade que ocorre nas primeiras poucas horas, mesmo que a porosidade da amostra é de apenas cerca de 1%. Neste artigo, vamos examinar sistematicamente os efeitos da saturação nas propriedades elásticas das rochas de baixa porosidade.
A presença de uma fasefluida em rochas porosas é comum na terra. Ela constitui um dos fatores ambientais que devem ser considerados quando as velocidades sísmicas in situ são investigadas. Entre esses fatores, pressão, temperatura e composição são conhecidos por influenciar grandemente em ambas as velocidades das ondas de cisalhamento e compressão, mesmo em rochas com baixa porosidade, tais como granitos compactos.Devido à sua baixa porosidade, geralmente inferior a 1%, não ra esperado que as as velocidades em granitos fossem influenciadas por saturação com água.

Simmons e Nur encontraram, no entanto, que as velocidades das ondas de compressão medidas no local em dois furos de três quilômetros de profundidade, ambos perfurados em granitos, variaram menos de cima para baixo do que o esperado a partir demedições de laboratório. Eles sugeriram duas explicações possíveis. Ou as rochas in situ não contém fendas, que são responsáveis pelo aumento da velocidade na rocha seca sob baixa pressão, ou estas fendas podem ter sido cheio com água,


Fig. 1. A velocidade de ondas de compressão em granito Chelmsford, inicialmente saturado com água, como uma função do tempo. A amostra foi sujeita a temperatura, pressãoe humidade ambiente. A diminuição de Vp é causada pela evaporação lenta da água.

Fig. 2. montagem do transdutor. A amostra é montada entre dois transdutores. Uma mola de arame de piano é enrolada em torno da amostra para proporcionar espaço para a água, que é expelida a partir da amostra saturada por pressão.

de algum modo afetando grandemente a velocidade sísmica. Tais efeitos de saturaçãoforam descritos por vários investigadores em várias rochas.
Para a medição das velocidades em amostras saturadas sob pressão aplicada, é importante ter em conta o efeito da pressão de poro. Quando a pressão dos poros é igual à pressão externa, a configuração de poros e fissuras permanece inalterada a partir da configuração inicial, sem tensão. Um aumento de pressão externa, acompanhado de um aumentode pressão de poro igual, apenas afeta ligeiramente a velocidade na amostra. Se a pressão de poros é pequena, então as rachaduras fecham sob tensão externa e a velocidade aumenta com o estresse. Assim, em experiências que envolvem tanto a pressão e o fluido dos poros, a pressão do fluido dos poros deve ser especificada a fim de se obter a pressão efetiva, a qual é definida como a diferença...
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