依赖频率的裂缝孔隙介质弹性属性及影响参数

摘要

裂缝性油气藏等复杂油气藏是目前研究探索的热门方向，为了分析裂缝储层的地震特性，更好地解释地震资料信息，需要建立与实际地下介质接近的地质模型，结合恰当的正演技术来模拟裂缝介质的地震响应，了解地震波的传播规律，分析敏感参数对其地震属性的影响。基于此，本文主要研究的内容包括:
　　(1)基于交错网格差分技术具有计算速度快，效率高等特点，可以利用该方法用于模拟地下介质的地震波传播。本文推导了不同介质的波动方程，计算相应的一阶速度-应力方程，并利用交错网格差分技术做正演分析，分别模拟了各向同性介质、各向异性介质、简化粘弹介质以及双相介质(Biot理论、改进BISQ理论)的地震记录。通过模拟的波场快照和单炮地震记录发现，各向异性介质出现横波分裂的现象，双相介质中产生慢纵波，且固相与液相中的慢纵波差异较大。
　　(2)等效裂缝模型的介绍:包括Hudson模型、Schoenberg模型、Thomsen模型。上述模型都是单一裂缝模型，未考虑背景孔隙和流体的影响。在低频情况下，Gurevich基于线性滑动理论和Gassmann各向异性原理，推导出背景孔隙及含流体情况下双孔裂缝模型的弹性属性的计算方法。本文基于Gurevich等效裂缝介质模型，分析了在低频情况下，背景孔隙度、裂缝密度、流体类型对地震波传播的影响。从模拟结果得出，裂缝密度与背景孔隙的增加都会使介质的各向异性增强，而随着流体的体积模量的增加会降低介质的各向异性。模拟结果与数值分析的参数的影响结果一致。
　　(3)在中观尺度下，为了分析裂缝孔隙介质中地震波发生频散与衰减的原因，本文基于Brajanovski模型，分析裂缝弱度及背景孔隙度在全频带内对纵波相速度和逆品质因子的影响。通过模拟结论可以看出，依赖频率的相速度有一个明显的释放现象，随着孔隙度的增加，其频散与衰减的程度会增加。当孔隙度接近于零的时候，其介质基本不发生频散与衰减;随着裂缝弱度的增加，其衰减的程度增大，衰减的峰值频率向低频方向移动。
　　(4)在微观尺度下，本文基于Collet模型，推导了依赖频率的弹性属性的计算公式，计算不同入射角情况下依赖频率的相速度及逆品质因子，并分析了特征参数（裂缝密度、背景孔隙度及流体类型）对地震属性的影响。

目录

声明

摘要

1．1 研究目的与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 裂缝介质理论

1．2．2 地震波衰减和频散

1．3 主要研究内容

第2章 波动方程及正演模拟

2．1 交错网格差分技术原理

2．1．1 时间和空间离散

2．1．2 震源的加载

2．1．3 稳定性分析

2．1．4 频散问题

2．1．5 吸收边界

2．2 各向同性介质

2．2 各向异性介质

2．3 简化粘弹各向同性方程

2．4 双相介质理论及正演模拟

2．4．1 Biot理论及正演

2．4．2 BISQ理论

2．4．3 基于改进BISQ原理正演

第3章 裂缝模型及正演分析

3．1 裂缝等效介质理论

3．1．1 Hudson模型

3．1．2 Schoenberg裂缝模型

3．1．2 Thomsen裂缝模型

3．2 低频极限饱和流体裂缝等效介质模型正演及分析

3．2．1 等效弹性参数的计算

3．2．2 数值模拟及参数分析

第4章 依赖频率的衰减与频散

4．1 中观尺度模型

4．1．1 背景孔隙的影响

4．1．2 裂缝密度的影响

4．2 微观尺度模型

4．2．1 相速度及Q-1

4．2．2 背景孔隙度的影响

4．2．3 流体类型对纵波速度的影响

4．2．4 裂缝密度对弹性属性的影响

结论与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果