复杂非均质储层介质中地震波衰减及速度频散预测方法技术

本发明专利技术提供了一种复杂非均质储层介质中地震波衰减及速度频散预测方法，属于碳氢化合物化石能源勘探开发领域。本方法包括：(1)根据非均质储层介质的岩性、含流体性质、流体饱和度Sg对储层岩石单元进行二维岩石物理建模；(2)在步骤(1)得到的物理建模上实施常规二维地震波传播模拟数值实验，通过施加点震源来实现弹性波在储层介质中的传播，获得每个时间层的应力场、速度场，并求取空间任意一点的应变场；(3)完成常规二维地震波传播模拟数值实验时，记录应力场、应变场的时间记录；(4)基于宏观平均原理求取REV单元的平均应力、应变场，其中ψ∈{τxx，τzz，εxx，εzz}。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于碳氢化合物化石能源勘探开发领域，具体涉及一种复杂非均质储层介质中地震波衰减及速度频散预测方法，用于提高储层预测与流体识别的技术及可信度。该专利技术适用于陆地或海洋石油天然气勘探与开发、页岩气勘探与开采、煤层气勘探与开采，以及二氧化碳封存监控等领域。
技术介绍
地震勘探中，人工激发的地震波在地下传播后到达检波器或传感器被记录下来，这些波场记录中携带了地下地质结构、岩石弹性性质与孔隙流体性质有关的响应信息。地震勘探工作者，根据地震波在地层岩石中的传播规律，利用合理的波场传播模型和地震数据处理、反演与解释方法，结合采集到的地震数据以及研究区域的地质认识寻找石油、天然气等化石能源。随着国际油气勘探开发的深入发展，面临的问题日趋复杂。目前在我国的油气田勘探开发研究中，复杂地表、复杂构造以及复杂储层已经成为阻碍勘探发展的重要问题，发展困难的一个本质原因是地震波传播规律难以确定。近年来地球物理学家们做了大量的研究工作，在千方百计提高地震资料精度的基础上，从岩石物理、裂缝检测、缝洞性储层预测、油气检测和储层动态模拟等多个领域开展理论方法探索和应用技术开发，取得了一定成果，但均遇到了地震波传播规律不明确、理论基础不扎实的问题。例如，目前基于数据驱动的地震属性方法，完全从数据出发，研究地震波的几何学、运动学、动力学特征的变化，然而地震属性与储层岩性、储层表征参数、流体性质之间的关系复杂，不同工区和不同储层对所预测对象的敏感的地震属性是不同的，即使在同一工区、同一储层，对应的敏感地震属性也是有差异的。目前，提取的地震属性已达上百种之多，但是属性的无限制增加对于储层预测也会带来不利的影响，例如有些属性可能与储层本身无关，此类属性的引入反而会干扰预测的合理性。此外，无论是储层的构造变化或是岩性变化均可以引起地震波特征的变化，地震波变化特征与储层参数之间的关系目前并不是非常清楚，这也大大增加了利用地震属性进行预测储层的多解性。近年来，基于孔隙介质理论的地震波传播模型的发展，促进了复杂孔隙介质中地震波传播规律的研究。特别是进入21世纪以来，复杂非均质储层介质中地震波衰减和速度频散研究取得了较大的进步，主要研究成果集中在理论模型研究(Johnson，2001；Prideetal.，2004；Tomsetal.，2006；Mulleretal.，2010)、岩石物理测量方面(Cadoretetal.，1998；Batzleetal.，2006；Adametal.，2009；Tomsetal.，2009；Lebedevatal.，2009；Quintal，2011；Kuteynikova，2014)。但是实际储层介质中，非均质程度非常复杂，理论模型均考虑较理想的分布形态，适用性受到了限制；而实验室测量又需要以岩石样品为基础，经济性、时效性较差，且与地震数据关联性较差，在地震勘探与储层预测中应用还有很大的距离。数值模拟是一种研究非均质储层介质中地震波传播特征的有效手段，Masson和Pride(2007，2011)模拟分析了含有介观尺度气、水斑状分布的非均质孔隙介质中地震波衰减和速度频散特征，Rubino等(2009，2012)建立了一种基于频率域地震波模拟方法的地震波衰减、频散分析方法并分析了储层渗透率变化、岩性变化等对衰减、频散的影响程度。上述两种方法可以较好地模拟介观尺度非均质性引起的地震波衰减及速度频散现象，可以为等效粘弹模型提供较好的理论参考，但是上述研究过程中均在岩石单元的边界施加压力以模拟准静态(quasi-static)条件下的弹性波传播特征，无法模拟真实地震波在地下储层介质中的传播状态。Careione等(2003)采用传统方式在实验室测量的频带(105Hz)模拟了地震波在非均值储层介质中的传播特征，王东等(2006)亦模拟了数十kHz主频的地震波在斑状饱和介质中的传播特征，但采用的频率远高于地震勘探频带。Rubino等(2007)在地震勘探频带模拟了弹性波在气、水充填的周期层状模型中的传播，刘炯等(2010)在二维随机孔隙介质中也做了类似的研究，二者的方法均基于传统的谱比法和相移法，仅提取了主频对应的地震波衰减特征，大大降低了全频带地震数据有效信息的利用率。然而，目前还没有同时考虑模拟常规地震波在实际非均质储层中的传播特征，并利用地震数据的全频带信息提取地震波衰减和速度频散特征的有效方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种复杂非均质储层介质中地震波衰减及速度频散预测方法，针对复杂非均质储层，基于考虑含流体孔隙储层介质中地震波传播理论提取地震波衰减和速度频散两种地震属性，克服传统的利用地震波衰减属性预测储层流体遇到的理论基础不牢固的缺点。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种复杂非均质储层介质中地震波衰减及速度频散预测方法，包括：(1)根据非均质储层介质的岩性、含流体性质、流体饱和度Sg对储层岩石单元进行二维岩石物理建模；(2)在步骤(1)得到的物理建模上实施常规二维地震波传播模拟数值实验，通过施加点震源来实现弹性波在储层介质中的传播，获得每个时间层的应力场、速度场，并求取空间任意一点的应变场；(3)完成常规二维地震波传播模拟数值实验时，记录应力场、应变场的时间记录；(4)基于宏观平均原理求取REV单元的平均应力、应变场，其中ψ∈{τxx，τzz，εxx，εzz本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复杂非均质储层介质中地震波衰减及速度频散预测方法，其特征在于：所述方法包括：(1)根据非均质储层介质的岩性、含流体性质、流体饱和度Sg对储层岩石单元进行二维岩石物理建模；(2)在步骤(1)得到的物理建模上实施常规二维地震波传播模拟数值实验，通过施加点震源来实现弹性波在储层介质中的传播，获得每个时间层的应力场、速度场，并求取空间任意一点的应变场；(3)完成常规二维地震波传播模拟数值实验时，记录应力场、应变场的时间记录；(4)基于宏观平均原理求取REV单元的平均应力、应变场，其中ψ∈{τxx，τzz，εxx，εzz}，即对x、z方向的应力、应变这四个参数分别用来计算，N、K分别表示每个REV的X、Z方向的网格点数；(5)对时间域的平均应力、应变场进行傅里叶变换计算，从而得到随频率变化的应力、应变场(6)利用步骤(5)得到的频率域的应力、应变场求取随频率变化的二维体积模量K2D(ω)和剪切模量μ3D(ω)，再根据二维体积模量K2D(ω)和剪切模量μ3D(ω)求取随频率变化的三维体积模量，并根据P波模量Mp与体积模量、剪切模量的关系求得非均质储层单元中随频率变化的P波模量；(7)结合REV单元的密度ρ和步骤(6)得到的P波模量求取速度频散以及地震波衰减。...

【技术特征摘要】
1.一种复杂非均质储层介质中地震波衰减及速度频散预测方法，其特征在于：
所述方法包括：
(1)根据非均质储层介质的岩性、含流体性质、流体饱和度Sg对储层岩
石单元进行二维岩石物理建模；
(2)在步骤(1)得到的物理建模上实施常规二维地震波传播模拟数值实
验，通过施加点震源...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛昭，李晓波，董良国，赵群，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院，同济大学，
类型：发明
国别省市：北京;11