随着油气资源勘探开发程度的不断深入,火山岩气藏越来越受到人们的重视。火山岩储层岩性复杂多样,且通常具有低孔低渗、非均质性强等特征,利用常规测井资料评价火山岩储层含气性具有一定的不确定性,增加了火山岩储层的评价难度。基于声波对岩石含气状态敏感的特征,有必要建立基于声波的火山岩储层流体识别以及饱和度综合评价方法。声波在地层中的传播速度受地层岩性、孔隙度的影响,与孔隙流体成分和流体分布形式也密切相关。目前已有许多针对声波速度和饱和度关系的研究,利用流体替换理论建立地层含气饱和度模型,是地震和声波测井评价饱和度的主要方法。目前这方面的实验和理论研究多是针对砂岩储层,火山岩储层声波速度及弹性模量不仅受到孔隙度、饱和度影响,还受到复杂岩性的影响,需要做更多深入的研究。本文以冀东地区南堡5号构造的火山岩为研究目标,对18块火山岩岩样进行声波速度实验,建立了饱和度计算方程,并在南堡地区进行了应用。实验测量了蒸发过程中火山岩样品的纵横波速度与饱和度关系,发现同一岩性的样品之间纵波速度-饱和度关系呈现类似的变化特征。随着含水饱和度降低,大部分岩样的纵波速度先降低后不变,部分实验样品受粒间孔隙结构影响,在低饱和度阶段纵波速度-饱和度出现了负相关变化。表明接触软化作用对纵波速度的影响在低饱和度阶段是不可忽略的。随着孔隙度降低,致密火山岩岩样纵波速度随含水饱和度的变化更明显,说明致密火山岩岩样对饱和度更为敏感,有利于利用声波数据识别含气层。为了建立岩石物理模型并进行储层流体预测,将实验结果与均一流体分布模型和斑块模型计算结果对照。计算结果表明岩样在饱和度变化过程中孔隙内流体分布发生了变化:在中低饱和度段,基于均一模型的Gassmann-Brie公式的计算结果与实验数据吻合较好;在高饱和度段,斑块模型计算结果与实验数据更为接近。因此在计算饱和度时需要同时考虑均一流体分布模型和斑块模型。考虑到实验样品为致密火山岩,孔隙度较小,认为在蒸发初期饱和度降低主要是小部分联通性较好的孔隙内水分蒸发,而大部分岩石内部孔隙基本处于饱和水状态,此时孔隙内流体分布与斑块饱和模型一致;随着饱和度进一步降低,岩石内部所有孔隙从饱和状态逐渐蒸发至干燥,孔隙内流体满足均一流体分布模型。根据火山岩储层实际情况,当致密火山岩储层含水饱和度较高,含气较少时,气体主要分布在大孔和联通性较好的孔隙中,在这种情况下,气体在岩石中分布符合斑块理论;当储层含气较多时,气体分布在所有孔隙内部,此时气体在岩石中分布满足均一流体分布模型。且实际气藏形成过程是气驱水的过程,因此这种斑块—均一相结合的分布方式与实际储层流体分布是吻合的。本文提出将流体分布的均一模型与斑块模型结合描述岩石模量,参考Brie公式建立了混合方程表示岩石的体积模量,即Gassmann-Brie-Patchy(G-B-P)模型。考虑了接触软化作用对声波速度的影响,校正后在中高饱和度阶段G-B-P混合方程与实测数据对应良好。利用基于声波参数的流体识别因子以及基于阵列声波信号的时频分析方法进行火山岩储层流体识别。结合多种声波含气性定性与定量识别方法,对火山岩储层饱和度进行综合评价,评价效果良好。南堡地区火山岩储层,低孔低渗特征明显,储层流体识别困难。本文基于阵列声波测井资料,对火山岩储层进行测井评价,弥补了常规测井在火山岩储层评价中遇到的困难,为火山岩储层评价提供了新的思路。