本文關(guān)鍵詞：介觀尺度孔隙介質(zhì)地震波衰減特征與流體識(shí)別，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：儲(chǔ)層技術(shù)一直是地震油氣勘探的重要組成部分，而隨著勘探目標(biāo)逐漸轉(zhuǎn)向復(fù)雜構(gòu)造的油氣藏、巖性油氣藏、裂縫油氣藏等，傳統(tǒng)的儲(chǔ)層技術(shù)漸漸不能滿(mǎn)足儲(chǔ)層流體識(shí)別的要求。地下介質(zhì)組成成分不僅僅包括固體，同時(shí)也包括孔隙中的填充物，尤其是油氣儲(chǔ)層，其孔隙中流體屬性的不同，直接影響地震波的傳播特征。所以，充分考慮地下介質(zhì)的多孔特征，建立新的孔隙介質(zhì)模型，尋找新的、對(duì)孔隙中流體更加敏感的流體識(shí)別技術(shù)，具有重要的實(shí)際意義。因此，本文對(duì)孔隙介質(zhì)理論進(jìn)行了深入研究，特別是介觀尺度模型的低頻衰減和頻散特征，提出了相應(yīng)的流體識(shí)別因子，并通過(guò)實(shí)際資料進(jìn)行了測(cè)試。 Gassman方程是孔隙介質(zhì)理論的重要方程。Biot理論在Gassmann方程的基礎(chǔ)上，充分考慮了孔隙介質(zhì)同時(shí)包含固體骨架和孔隙中流體的雙向性，奠定了地震波在孔隙介質(zhì)中傳播的波動(dòng)理論基礎(chǔ)。隨著研究的深入，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)微觀的Squirt噴流機(jī)制才是地震波表現(xiàn)出強(qiáng)衰減和頻散的主要原因。宏觀的Biot流動(dòng)機(jī)制和微觀的Squirt噴流機(jī)制有機(jī)結(jié)合即可得到統(tǒng)一的BISQ模型。BISQ很好的刻畫(huà)了地下介質(zhì)的孔隙特征及流體流動(dòng)引起的地震波衰減現(xiàn)象，但固體骨架部分是非彈性的，存在一定耗散衰減現(xiàn)象，特別是流體滲入后，巖石表現(xiàn)出很強(qiáng)的粘彈特性。 本文充分考慮了地下介質(zhì)中會(huì)引起地震波波場(chǎng)特征變化的三種重要機(jī)制（孔隙性，粘彈性，各向異性），使用Zener線(xiàn)性體模型構(gòu)建粘彈骨架，并引入各向異性BISQ方程，建立了統(tǒng)一的粘彈各向異性孔隙介質(zhì)模型。該粘彈骨架基于譜弛豫機(jī)制，適用于時(shí)間域的數(shù)值模擬。而本文中考慮的各向異性為油氣勘探最關(guān)注的廣泛擴(kuò)容各向異性。推導(dǎo)了該模型的本構(gòu)方程和適用于時(shí)間域數(shù)值模擬的一階速度應(yīng)力方程。使用高階交錯(cuò)網(wǎng)格有限差分法進(jìn)行了正演模擬，并使用記憶變量避免了粘彈骨架機(jī)制中的卷積運(yùn)算。得到了二維單層模型和雙層模型的波場(chǎng)快照和相應(yīng)的合成地震記錄，同時(shí)計(jì)算了其退化模型（彈性BISQ-EDA模型、彈性各向同性BISQ模型）的波場(chǎng)特征作為對(duì)比。結(jié)果表明粘彈孔隙介質(zhì)能夠更真實(shí)的模擬真實(shí)地下介質(zhì)的波場(chǎng)特征。為了進(jìn)一步研究粘彈骨架機(jī)制的作用方式，通過(guò)平面波理論計(jì)算了快P波和慢P波的相速度和品質(zhì)因子曲線(xiàn)。同時(shí)建立了3個(gè)具有不同粘彈特征的模型，經(jīng)對(duì)比得知，粘彈骨架機(jī)制在BISQ模型中引入了一個(gè)新的衰減頻帶，該頻帶的衰減程度由弛豫品質(zhì)因子控制，頻率范圍由弛豫中心頻率控制。 在地震頻帶，彈性波在傳播過(guò)孔隙儲(chǔ)層時(shí)表現(xiàn)出明顯的衰減和頻散現(xiàn)象。許多學(xué)者研究表明，介觀尺度的孔隙流體流動(dòng)，是產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因之一。介觀尺度是指遠(yuǎn)大于固體巖石顆粒，且遠(yuǎn)小于地震波波長(zhǎng)的尺度。波傳播過(guò)孔隙儲(chǔ)層時(shí)，由于孔隙中飽和流體具有不均勻性，孔隙流體中產(chǎn)生了一個(gè)壓力，從而使其產(chǎn)生相對(duì)于固體骨架的流動(dòng)，進(jìn)而造成彈性波的衰減和頻散。White等在Biot理論的基礎(chǔ)上，第一次提出了介觀尺度的衰減機(jī)制，并建立了一個(gè)同時(shí)含水和氣的部分飽和孔隙介質(zhì)模型。該模型根據(jù)流體存在形態(tài)不同又可分為：層狀斑塊模型和球狀斑塊模型。層狀斑塊模型由很薄的氣層和水層周期性疊加而形成；球狀斑塊模型為含水飽和孔隙中含有很多球狀氣包。然而在實(shí)際的孔隙介質(zhì)中，情況更加復(fù)雜。Johnson發(fā)展了White的理論，提出了一個(gè)滿(mǎn)足更廣泛孔隙斑塊形態(tài)的模型，除了White模型中使用的基本地球物理參數(shù)，該模型還引入了兩個(gè)新的幾何參數(shù)T和S/V，用于描述不同的孔隙斑塊幾何形態(tài)。比表面積S/V取決于斑塊的形狀，而T與斑塊的大小相關(guān)。 在兩種不同斑塊飽和結(jié)構(gòu)下，兩種模型在衰減頻散特征上都保持高度的一致性。所以本文通過(guò)Johnson模型分析了介觀尺度孔隙介質(zhì)模型相關(guān)參數(shù)對(duì)衰減頻散特征的影響。因?yàn)閿?shù)值模擬直接求解介觀尺度的Biot孔隙介質(zhì)方程需要極大的計(jì)算量，本文通過(guò)建立等效的粘彈模型，有效的模擬了地震頻帶內(nèi)的衰減和頻散現(xiàn)象。首先選取了滿(mǎn)足更復(fù)雜斑塊條件的Johnson模型，通過(guò)在低頻和高頻條件下對(duì)Q值曲線(xiàn)的分別近似，推導(dǎo)了Johnson模型的近似Q值曲線(xiàn)公式，以及最小Q值Qm in的計(jì)算公式。并通過(guò)與實(shí)際Johnson模型Qm in值的對(duì)比，對(duì)公式進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)上的改進(jìn)，使其精度在原基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高。該Qm in公式完全由基本的孔隙介質(zhì)地球物理參數(shù)，和新增的兩個(gè)孔隙斑塊幾何參數(shù)T和S/V組成，通過(guò)該公式就可以直接計(jì)算一個(gè)孔隙介質(zhì)的粘彈性衰減因子，并借此展開(kāi)更方便，更迅速的計(jì)算研究。最后，利用Zener線(xiàn)性體模型對(duì)Johnson層狀斑塊模型和球狀斑塊模型的相速度以及Q值曲線(xiàn)進(jìn)行了近似，驗(yàn)證了Q值公式的精度，，以及近似方法的可行性。 在實(shí)際的地震資料中，可以觀測(cè)到儲(chǔ)層的高頻散高衰減特征，但一直以來(lái)沒(méi)有一種技術(shù)可以直接利用這種特征�；诮橛^尺度Chapman孔隙介質(zhì)理論，可以計(jì)算出含氣儲(chǔ)層相對(duì)于含水儲(chǔ)層具有更高的衰減頻散程度，所以頻散程度是一種有效的儲(chǔ)層油氣識(shí)別因子。將傳統(tǒng)AVO近似公式推廣到頻率依賴(lài)的頻散AVO公式，通過(guò)求解該公式可以直接獲得地下介質(zhì)的頻散程度屬性，該屬性作為新的流體識(shí)別因子進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和儲(chǔ)層含氣性識(shí)別。使用南海地區(qū)二維及三維實(shí)際地震資料對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了測(cè)試，獲得了較好的效果。
【關(guān)鍵詞】：孔隙介質(zhì) 粘彈BISQ模型 介觀尺度 波場(chǎng)數(shù)值模擬 頻散衰減分析 頻散AVO反演
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：P631.4
【目錄】：

• 摘要4-7
• Abstract7-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 研究目的和意義13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和進(jìn)展14-18
• 1.2.1 孔隙介質(zhì) BISQ 理論研究進(jìn)展14-15
• 1.2.2 孔隙介質(zhì)介觀尺度理論研究進(jìn)展15-17
• 1.2.3 孔隙介質(zhì)儲(chǔ)層流體識(shí)別相關(guān)技術(shù)研究進(jìn)展17-18
• 1.3 論文研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)18-21
• 1.3.1 論文結(jié)構(gòu)和研究?jī)?nèi)容18-19
• 1.3.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)19-21
• 第二章 孔隙介質(zhì)的基本理論21-39
• 2.1 Gassmann 理論21-23
• 2.2 Biot 理論23-27
• 2.2.1 Biot 地震波動(dòng)力學(xué)方程24-26
• 2.2.2 Biot 孔隙流體壓力26-27
• 2.3 BISQ 理論27-33
• 2.3.1 BISQ 模型及流體壓力公式27-31
• 2.3.2 EDA 各向異性條件下 BISQ 模型的波動(dòng)方程31-33
• 2.4 粘彈 BISQ 模型33-37
• 2.4.1 基于廣義 Zener 線(xiàn)性體的粘彈骨架模型33-35
• 2.4.2 粘彈 BISQ 模型的波動(dòng)方程35-37
• 2.5 彈性參數(shù)的計(jì)算37-38
• 2.6 小結(jié)38-39
• 第三章 粘彈 BISQ 模型波場(chǎng)數(shù)值模擬及衰減特征分析39-59
• 3.1 交錯(cuò)網(wǎng)格高階有限差分基本原理39-42
• 3.1.1 空間 2N 階差分格式40
• 3.1.2 時(shí)間 2M 階差分格式40-41
• 3.1.3 震源、吸收邊界條件及穩(wěn)定性條件41-42
• 3.2 粘彈 BISQ 模型數(shù)值模擬42-54
• 3.2.1 一階速度-應(yīng)力方程42-43
• 3.2.2 單層模型數(shù)值模擬43-49
• 3.2.3 雙層模型數(shù)值模擬49-54
• 3.3 粘彈 BISQ 模型衰減頻散分析54-57
• 3.4 小結(jié)57-59
• 第四章 介觀尺度孔隙介質(zhì)地震波衰減特征及粘彈近似59-81
• 4.1 介觀尺度孔隙介質(zhì)基本理論60-65
• 4.1.1 基本理論60-61
• 4.1.2 White patchy 模型61-63
• 4.1.3 Johnson patchy 模型63-65
• 4.2 介觀尺度孔隙介質(zhì)頻散特征分析65-73
• 4.3 低頻衰減特征及粘彈近似73-79
• 4.3.1 近似Q_(min)公式73-77
• 4.3.2 等效粘彈模型77-79
• 4.4 小結(jié)79-81
• 第五章 頻散 AVO 反演方法與應(yīng)用81-107
• 5.1 Chapman 頻散介質(zhì)理論81-85
• 5.1.1 基本理論81-84
• 5.1.2 數(shù)值模型84-85
• 5.2 頻散 AVO 反演基本理論85-89
• 5.2.1 AVO 分析基本理論85-87
• 5.2.2 頻散 AVO 反演理論87-89
• 5.3 頻散 AVO 反演應(yīng)用研究89-105
• 5.3.1 實(shí)際數(shù)據(jù) 190-96
• 5.3.2 實(shí)際數(shù)據(jù) 296-105
• 5.4 小結(jié)105-107
• 第六章 結(jié)論與展望107-111
• 參考文獻(xiàn)111-119
• 作者簡(jiǎn)介及攻讀期間成果119-121
• 致謝121

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 董良國(guó),馬在田,曹景忠,王華忠,耿建華,雷兵,許世勇;一階彈性波方程交錯(cuò)網(wǎng)格高階差分解法[J];地球物理學(xué)報(bào);2000年03期

2 楊寬德,楊頂輝,王書(shū)強(qiáng);基于Biot-Squirt方程的波場(chǎng)模擬[J];地球物理學(xué)報(bào);2002年06期

3 申義慶,楊頂輝;基于BISQ模型的雙相介質(zhì)位移場(chǎng)Green函數(shù)[J];地球物理學(xué)報(bào);2004年01期

4 劉財(cái);郭智奇;楊寶俊;王曉歡;馮fE;;黏彈各向異性介質(zhì)中波的反射與透射問(wèn)題分析[J];地球物理學(xué)報(bào);2007年04期

5 程冰潔;徐天吉;李曙光;;頻變AVO含氣性識(shí)別技術(shù)研究與應(yīng)用[J];地球物理學(xué)報(bào);2012年02期

6 劉洋楚,李承楚;雙相各向異性介質(zhì)中彈性波傳播偽譜法數(shù)值模擬研究[J];地震學(xué)報(bào);2000年02期

7 楊寬德,楊頂輝,王書(shū)強(qiáng);Numerical simulation of elastic wave propagation based on the transversely isotropic BISQ equation[J];Acta Seismologica Sinica(English Edition);2002年06期

8 陳小宏;田立新;黃饒;;地震分頻AVO方法研究現(xiàn)狀與展望[J];海相油氣地質(zhì);2009年04期

9 ;An analysis of seismic attenuation in random porous media[J];Science China(Physics,Mechanics & Astronomy);2010年04期

10 ;Effects of the Biot and the squirt-flow coupling interaction on anisotropic elastic waves[J];Chinese Science Bulletin;2000年23期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 徐善輝;基于Hilbert-Huang變換的地震噪聲衰減與薄層預(yù)測(cè)技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：322978