含流体孔隙介质地震频散与衰减的模拟与分析

摘要

地震响应的频率依赖性衰减和速度频散与油气藏密切相关。孔隙介质中的流体对于地震波的传播具有较大的影响，相应的地震响应特征也会发生重要变化，这正是地震勘探所需要的有用信息。为了进一步探索孔隙流体对储层地震响应特征的影响，我们推导了一种新的波场延拓方法，它基于粘滞-弥散方程(DVWE)并在每一步的延拓过程当中应用了稳定的扩展Rytov傅立叶近似，这种波场延拓算法将多孔储层介质中流体的影响考虑了进来，这种影响被广泛地称为地震波诱发的流体流动(Wave Induced Fluid Flow)衰减与频散机制。此外，基于粘滞弥散方程稳定的Rytov傅里叶近似波场延拓方法能够适应多参数在横向上的变化，例如速度、粘滞系数、以及弥散系数的横向变化。
　　深部地震资料本身就显示出能量弱、信噪比低的特点，尤其是储层与围岩的波阻抗差较小时，地震记录的反射波振幅更弱。本文基于Chapman的动态等效介质理论并结合依赖频率的AVO分析方法，模拟了低孔、低渗情况下的暗点型储层的AVO反射特征，并分析了暗点型储层顶底界面的AVO反射特征，即随入射角度的增加出现反射振幅的反转现象，揭示了暗点型储层可能的赋存状态，为实际地震勘探开发提供一定的理论依据。
　　本文根据多相流体的等效介质理论求取相速度和逆品质因子，该理论基于Johnson改进的White斑块饱和模型，考虑高频、中频、低频频率对应的弥散长度与不均质体尺寸的大小关系，进而得到不同频率地震波诱发的孔隙流体流动造成的衰减情况。进一步的讨论发现在不同储层物性参数情况下，地震波诱发的流体流动造成的依赖频率的衰减与速度频散变化较大。在总结分析不同物性参数对地震波传播特征影响规律的基础之上，进一步结合正演数值模拟进行波场传播特征的分析，为实际流体储层预测提供指导。
　　本文利用上述原理计算不同渗透率、含气饱和度以及斑块半径对应的相速度，并将其应用到一个复杂的辫状河道储层模型，最终将推导得到的波场模拟方法对辫状河道模型进行数值模拟。文中给出了基于DVWE的波场模拟结果和常规声波方程的模拟结果，通过比较分析了含气砂岩储层引起的频散和衰减，指出其对地震勘探的指导意义。

目录

声明

摘要

第1章 前言

1．1 研究目的和意义

1．2．1 孔隙流体流动导致的频散与衰减

1．2．2 频率-波数域地震响应的数值模拟方法

1．3 主要研究内容

第2章 含流体孔隙介质的孔弹性理论

2．1 Gassmann方程与Biot-Gassmann方程

2．2 Chapman的动态等效介质理论

2．3 依赖频率的AVO数值模拟方法

2．4 多相流体的等效相速度理论

第3章 频率波数域地震波场数值模拟方法

3．1．1 相位移波场延拓方法

3．1．2 相位移加插值波场延拓方法

3．2 广义屏波场延拓算子

3．2．1 分裂步傅立叶变换波场延拓方法

3．2．2 基于声波方程的Rytov近似广义屏波场延拓算子

3．3 基于粘滞弥散方程的Rytov近似广义屏波场延拓算子

第4章 依赖频率的地震响应数值模拟与分析

4．1 依赖频率的暗点型储层数值模拟

4．1．1 层状介质模型的建立

4．1．2 依赖频率的反射系数与速度

4．1．3 角道集的模拟与分析

4．2 基于粘滞弥散方程稳定的Rytov近似广义屏算子波场模拟与分析

4．2．1 辫状河道模型的建立

4．2．2 依赖频率的相速度

4．2．3 数值模拟与分析

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果