一种波传播的处理方法、装置和设备制造方法及图纸

本说明书实施例公开了一种波传播的处理方法、装置和设备，该方法包括：将致密孔隙介质中的流体等效为幂律流体的情况下，基于致密孔隙介质中的流体满足的幂律流体的本构关系，确定含流体孔隙介质中基于非达西流的耗散函数；将致密孔隙介质中的固体骨架和不流动的液体作为粘弹性体，并基于粘弹性刚度系数、应变不变量，以及固体骨架的和该流体的体应变，确定含流体孔隙介质的势能函数，基于孔隙度、致密孔隙介质中的孔隙与孔喉的平均弯曲度、致密孔隙介质中固体和流体的密度，以及致密孔隙介质的流相位移和固相位移，确定含流体孔隙介质的动能函数；根据上述耗散函数、含流体孔隙介质的势能函数和动能函数，构建基于非达西流的波传播模型。

【技术实现步骤摘要】
一种波传播的处理方法、装置和设备
本说明书涉及油气地震勘探的
，尤其涉及一种波传播的处理方法、装置和设备。
技术介绍
波传播模型可以看作是油气储层物性参数与地震波特征之间的桥梁，建立能够准确刻画储层特征的波传播数学-物理模型是致密油气资源勘探和开发的重要理论基础。波在含流体孔隙介质传播的过程中，会产生明显的速度频散和能量衰减现象，且频散和衰减与描述储层的重要参数(如孔隙度、渗透率、饱和度等)密切相关。此现象主要是孔隙介质和流体相互作用的结果，因此，不能简单地用弹性理论进行解释和描述，需要对孔隙介质和流体的自身性质和两者之间的耦合作用作更精细的刻画。除此之外，致密油气储层孔隙度小于10％，渗透率小于1md，孔隙直径普遍在1微米以下，属于微米-纳米级孔隙，且吼道偏窄，连通性较差，非均质性强。上述特征与传统含流体孔隙介质波传播模型的一些假设相悖，需要对传统理论进行修正，甚至是提出新的理论才能准确刻画致密孔隙介质的频散和衰减特征。且储层物性参数与波频散和衰减的关系十分复杂，各种机制都会在一定条件下对频散和衰减产生影响，因此难以用单一的力学理论加以解释，需要考虑多物理机制下的数学-物理模型，而如何构建多物理机制下的数学-物理模型成为需要解决的重要问题。
技术实现思路
本说明书实施例的目的是提供一种波传播的处理方法、装置和设备，以构建一种构建多物理机制下的数学-物理模型。为实现上述技术方案，本说明书实施例是这样实现的：本说明书实施例提供的一种波传播的处理方法，所述方法包括：将致密孔隙介质中的流体等效为幂律流体的情况下，基于致密孔隙介质中的流体满足的幂律流体的本构关系，确定含流体孔隙介质中基于非达西流的耗散函数，所述耗散函数中包括与所述流体渗流相关的岩石物理参数；将致密孔隙介质中的固体骨架和不流动的液体作为粘弹性体，并基于粘弹性刚度系数、应变不变量，以及所述固体骨架的和所述流体的体应变，确定含流体孔隙介质的势能函数；基于孔隙度、所述致密孔隙介质中的孔隙与孔喉的平均弯曲度、所述致密孔隙介质中固体和流体的密度，以及所述致密孔隙介质的流相位移和固相位移，确定含流体孔隙介质的动能函数；根据所述含流体孔隙介质中基于非达西流的耗散函数、含流体孔隙介质的势能函数和含流体孔隙介质的动能函数，构建基于非达西流的波传播模型。可选地，所述方法还包括：将致密孔隙介质中的流体等效为幂律流体的情况下，获取所述流体的速度向量、粘度系数、幂律指数，确定致密孔隙介质中的流体满足的幂律流体的本构关系。可选地，所述致密孔隙介质中的流体满足的幂律流体的本构关系为：其中，τf为所述流体所受切应力，vf为所述流体的速度向量，η为粘度系数，n为幂律指数；所述含流体孔隙介质中基于非达西流的耗散函数为：其中，κ为渗透率，φ为孔隙度，加粗的符号和分别为流相位移向量和固相位移向量。可选地，所述基于粘弹性刚度系数、应变不变量，以及所述固体骨架的和所述流体的体应变，确定含流体孔隙介质的势能函数，包括：基于粘弹性刚度系数、应变不变量，以及所述固体骨架的和所述流体的体应变，通过以下公式确定含流体孔隙介质的势能函数；其中，为粘弹性刚度系数，I1和I2分别为第一应变不变量和第二应变不变量，W为势能函数，ξ为所述流体的体应变。可选地，所述粘弹性刚度系数分别通过以下公式确定其中，Ks、Kf、Km分别为固体颗粒、孔隙流体和所述固体骨架的体积模量。为粘弹性流体储层系数，为粘弹性剪切模量。可选地，所述粘弹性流体储层系数和所述粘弹性剪切模量分别通过以下公式确定：其中，ωM和ωμ分别代表P波和S波的两个粘弹性模量的衰减峰特征频率，R和U分别代表松弛和非松弛状态下的模量；松弛状态下的流体储层系数满足：在固体骨架体应变保持不变的条件下，单位流体压强所排出的流体体积为：其中，ζ＝-φ(ξ-e)代表孔隙介质中流体体积的增加量。可选地，所述基于孔隙度、所述致密孔隙介质中的孔隙与孔喉的平均弯曲度、所述致密孔隙介质中固体和流体的密度，以及所述致密孔隙介质的流相位移和固相位移，确定含流体孔隙介质的动能函数，包括：基于孔隙度、所述致密孔隙介质中的孔隙与孔喉的平均弯曲度、所述致密孔隙介质中固体和流体的密度，以及所述致密孔隙介质的流相位移和固相位移，通过以下公式确定含流体孔隙介质的动能函数；其中，ρ11、ρ12和ρ22分别表示密度系数，且ρ11＝(1-φ)ρs-(1-tm)φρf，ρ12＝(1-tm)φρf，ρ22＝tmφρf，ρs和ρf分别为固体和流体的密度，tm代表平均弯曲度。可选地，所述根据所述含流体孔隙介质中基于非达西流的耗散函数、含流体孔隙介质的势能函数和含流体孔隙介质的动能函数，构建基于非达西流的波传播模型，包括：将所述含流体孔隙介质中基于非达西流的耗散函数、含流体孔隙介质的势能函数和含流体孔隙介质的动能函数代入到下述公式中计算，以构建基于非达西流的波传播模型，其中，qj代表j方向的广义坐标，代表i方向的空间偏导数。本说明书实施例提供的一种波传播的处理装置，所述装置包括：耗散函数确定模块，用于将致密孔隙介质中的流体等效为幂律流体的情况下，基于致密孔隙介质中的流体满足的幂律流体的本构关系，确定含流体孔隙介质中基于非达西流的耗散函数，所述耗散函数中包括与所述流体渗流相关的岩石物理参数；势能确定模块，用于将致密孔隙介质中的固体骨架和不流动的液体作为粘弹性体，并基于粘弹性刚度系数、应变不变量，以及所述固体骨架的和所述流体的体应变，确定含流体孔隙介质的势能函数；动能确定模块，用于基于所述致密孔隙介质的孔隙度、所述致密孔隙介质中的孔隙与孔喉的平均弯曲度、所述致密孔隙介质中固体和流体的密度，以及所述致密孔隙介质的流相位移和固相位移，确定含流体孔隙介质的动能函数；模型构建模块，用于根据所述含流体孔隙介质中基于非达西流的耗散函数、含流体孔隙介质的势能函数和含流体孔隙介质的动能函数，构建基于非达西流的波传播模型。可选地，所述装置还包括：本构关系确定模块，用于将致密孔隙介质中的流体等效为幂律流体的情况下，获取所述流体的速度向量、粘度系数、幂律指数，确定致密孔隙介质中的流体满足的幂律流体的本构关系。可选地，所述致密孔隙介质中的流体满足的幂律流体的本构关系为：其中，τf为所述流体所受切应力，vf为所述流体的速度向量，η为粘度系数，n为幂律指数；所述含流体孔隙介质中基于非达西流的耗散函数为：其中，κ为渗透率，φ为孔隙度，加粗的符号和分别为流相位移向量和固相位移向量。可选地，所述势能确定模块，用于基于粘弹性刚度系数、应变不变量，以及所述固体骨架的和所述流体的体应变，通过以下公式...

【技术保护点】
1.一种波传播的处理方法，其特征在于，所述方法包括：/n将致密孔隙介质中的流体等效为幂律流体的情况下，基于致密孔隙介质中的流体满足的幂律流体的本构关系，确定含流体孔隙介质中基于非达西流的耗散函数，所述耗散函数中包括与所述流体渗流相关的岩石物理参数；/n将致密孔隙介质中的固体骨架和不流动的液体作为粘弹性体，并基于粘弹性刚度系数、应变不变量，以及所述固体骨架的和所述流体的体应变，确定含流体孔隙介质的势能函数；/n基于所述致密孔隙介质的孔隙度、所述致密孔隙介质中的孔隙与孔喉的平均弯曲度、所述致密孔隙介质中固体和流体的密度，以及所述致密孔隙介质的流相位移和固相位移，确定含流体孔隙介质的动能函数；/n根据所述含流体孔隙介质中基于非达西流的耗散函数、含流体孔隙介质的势能函数和含流体孔隙介质的动能函数，构建基于非达西流的波传播模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种波传播的处理方法，其特征在于，所述方法包括：
将致密孔隙介质中的流体等效为幂律流体的情况下，基于致密孔隙介质中的流体满足的幂律流体的本构关系，确定含流体孔隙介质中基于非达西流的耗散函数，所述耗散函数中包括与所述流体渗流相关的岩石物理参数；
将致密孔隙介质中的固体骨架和不流动的液体作为粘弹性体，并基于粘弹性刚度系数、应变不变量，以及所述固体骨架的和所述流体的体应变，确定含流体孔隙介质的势能函数；
基于所述致密孔隙介质的孔隙度、所述致密孔隙介质中的孔隙与孔喉的平均弯曲度、所述致密孔隙介质中固体和流体的密度，以及所述致密孔隙介质的流相位移和固相位移，确定含流体孔隙介质的动能函数；
根据所述含流体孔隙介质中基于非达西流的耗散函数、含流体孔隙介质的势能函数和含流体孔隙介质的动能函数，构建基于非达西流的波传播模型。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将致密孔隙介质中的流体等效为幂律流体的情况下，获取所述流体的速度向量、粘度系数、幂律指数，确定致密孔隙介质中的流体满足的幂律流体的本构关系。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述致密孔隙介质中的流体满足的幂律流体的本构关系为：



其中，τf为所述流体所受切应力，vf为所述流体的速度向量，η为粘度系数，n为幂律指数；
所述含流体孔隙介质中基于非达西流的耗散函数为：



其中，κ为渗透率，φ为孔隙度，加粗的符号和分别为流相位移向量和固相位移向量。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于粘弹性刚度系数、应变不变量，以及所述固体骨架的和所述流体的体应变，确定含流体孔隙介质的势能函数，包括：
基于粘弹性刚度系数、应变不变量，以及所述固体骨架的和所述流体的体应变，通过以下公式



确定含流体孔隙介质的势能函数；
其中，为粘弹性刚度系数，I1和I2分别为第一应变不变量和第二应变不变量，W为势能函数，ξ为所述流体的体应变。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述粘弹性刚度系数分别通过以下公式确定












其中，Ks、Kf、Km分别为固体颗粒、孔隙流体和所述固体骨架的体积模量。为粘弹性流体储层系数，为粘弹性剪切模量。


6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述粘弹性流体储层系数和所述粘弹性剪切模量分别通过以下公式确定：






其中，ωM和ωμ分别代表P波和S波的两个粘弹性模量的衰减峰特征频率，R和U分别代表松弛和非松弛状态下的模量；
松弛状态下的流体储层系数满足：在固体骨架体应变保持不变的条件下，单位流体压强所排出的流体体积为：



其中，ζ＝-φ(ξ-e)代表孔隙介质中流体体积的增加量。


7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述致密孔隙介质的孔隙度、所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张博雅，杨顶辉，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11