一种估计裂缝间距对地震各向异性影响的方法技术

本发明专利技术公开了一种估计裂缝间距对地震各向异性影响的方法。本发明专利技术从各向同性模型出发，在离散化的模型纵向上插入距离相同的垂直裂缝平面，依据裂缝正柔度分量Z

A method to estimate the influence of fracture spacing on seismic anisotropy

【技术实现步骤摘要】
一种估计裂缝间距对地震各向异性影响的方法
本专利技术属于地震勘探的地震各向异性领域，具体涉及一种估计裂缝间距对地震各向异性影响的方法。
技术介绍
针对裂缝性油气藏的研究中，由于裂缝可以形成良好的流体运移通道或储集空间，研究裂缝的地震响应对确定可能性的油气空间分布至关重要。裂缝性储层由于其复杂性和非均质性，在准确的裂缝预测方面极具挑战性。目前，裂缝研究的两大趋势是：第一是发展更好的各向异性等效介质理论，考虑更广泛的裂缝岩石性质及其对地震波的影响；第二个趋势的重点是开发反演算法和实际应用，从地震资料中反演出地下裂缝参数。裂缝表征中经常讨论两种类型的裂缝等效介质理论，即均质裂缝介质和离散裂缝介质。这两种类型的裂缝介质模型互补，可以与多裂缝集或薄层层状模型相结合，以产生更复杂、更真实的裂缝介质模型。地球地壳裂缝预测的任务，需要从考虑到这些实际介质中得到更多的地震响应，以便从裂缝性目标获得的地震资料中提取更多有用的信息。为了建立裂缝参数与地震特征的关系，基于各种裂缝模型的地震正演模拟是必不可少的研究手段之一。地震波正演模拟是模拟地震波在地球介质中的传播过程，研究地震波的传播特性与地球介质参数的关系，通过正演模拟以达到对实际观测地震记录的最优逼近。裂缝介质的地震正演模拟在裂缝研究中起着两个重要作用：揭示各种裂缝介质的地震响应特征；验证现有裂缝反演方法的正确性。数值模拟从数学上求解地震波的传播，在模型的构建、介质性质变化、震源类型和采集观测系统等方面没有限制。对于均匀裂缝介质模型，我们通常使用“具有垂直对称轴的横向各向同性”介质(VerticalTransverseIsotropic，简称VTI)表示。一项著名的研究(Thomsen，1986)证明，在大多数情况下，地球岩石的各向异性都很弱。为了简化具有垂直轴的弱横向各向同性的描述，Thomsen(1986)引入了下列表达式：式(1)中，α和β分别表示垂直于VTI介质对称面传播的纵波速度和横波速度；ε和γ分别是与P波各向异性和横波各向异性有关的系数；δ表示波前的椭圆性；ρ为介质密度；c11、c33、c44、c66分别表示岩石弹性刚度分量，数字表示分量下标。现在，离散裂缝等效介质理论主要使用的是离散裂缝模型(Schoenberg,1980)，又称线性滑动模型。线性滑动模型是由Schoenberg于1980年提出一种等效介质方法，阐述的是两个弹性波介质之间的非完美结合界面(或滑动界面，代表一个裂缝)上的传播变化，在滑动界面上，颗粒的位移被认为是不连续的，并且假定这种不连续与应力牵引是线性相关的。假设在一个体积为ΔV的单元网格中有一个面积为Δa的水平裂缝。根据Schoenberg和Muir(1989)的理论，单元断裂的整体柔度张量为：式中，Sijkl表示最后等效的柔度张量，ijkl是张量下标，下标b表示背景介质的意思，下标f表示裂缝的意思；Sb表示各向同性背景介质柔度张量，下标b表示背景的意思；Δa表示离散网格单元的裂缝平面面积；ΔV表示离散网格单元的体积。其中，Z为沿x3轴的断裂特征3*3柔度矩阵，可表示为：式(4)中，ZN为正柔度，ZT为切向柔度，这两个柔度与断裂结构有关。通过以上等效介质模型的方法可以对裂缝的各向异性做出一种数学模型的模拟，从模拟出来的地层弹性参数可以与测井和地震资料一起结合来相互校正，共同揭示地下介质实际情况。但是裂缝及其流体引起的各向异性问题是在多尺度上的多因素造成，因而造成的实际影响也是极其复杂，目前离散裂缝对地震各向异性的影响的研究也是及其有限的，随着非常规油气藏的进一步开发，对离散裂缝对地震各向异性的影响的进一步研究也是迫切需要解决的地球物理问题之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种思路明确，能于裂缝不同间距的地震波波场特征规律估计裂缝间距对地震各向异性影响的方法。本专利技术的上述目的是通过如下的技术方案来实现的：本专利技术的估计裂缝间距对地震各向异性影响的方法，从各向同性模型出发，在离散化的模型纵向上插入距离相同的垂直裂缝平面，依据裂缝正柔度分量ZN和切向柔度分量ZT属性，以及模型网格信息，在Schoenberg的等效介质理论上构建每个模型网格的参数，基于模型参数，使用有限差分方法进行三维弹性波波场模拟，形成三维波场快照，对波场中纵波形状进行统计，即可得到不同裂缝间距的裂缝模型对应的波场规律；其具体步骤如下：(1)确定模型网格大小和模型大小，给定模型背景各向同性背景介质参数；(2)给定裂缝正柔度分量ZN和切向柔度分量ZT，利用网格大小、各向同性背景介质参数，基于式(3)和式(4)计算网格点的裂缝各向异性参数；式中，Sijkl表示最后等效的柔度张量，ijkl是张量下标；Sb表示各向同性背景介质柔度张量，下标b表示背景的意思；Δa表示离散网格单元的裂缝平面面积；ΔV表示离散网格单元的体积；其中，Z为沿x3轴的断裂特征3*3柔度矩阵，可表示为：式(4)中，ZN为正柔度分量，ZT为切向柔度分量，这两个柔度分量与断裂结构有关；(3)设置不同的裂缝模型，每个模型含有上述参数的垂直裂缝，不同模型的裂缝平面间距设置不同；(4)将震源设置在裂缝模型中间，进行有限差分的数值模拟；(5)确定某时刻模型对应的波场快照，求取快照中纵波波前的长短轴的比，此比值大小反应地震各向异性的强弱；(6)绘制上述比值与裂缝间距的曲线图，并利用对数曲线拟合该曲线，此时的拟合曲线反应裂缝间距与地震各向异性强弱关系。本专利技术构思清晰，易于实现，目前，除本专利技术外，现有文献中没有相关描述裂缝间距与地震各向异性关系的方法，这也是本专利技术最重要的创新之处。附图说明图1为本专利技术方法的流程框图。图2为本专利技术实施例中精细网格模型示意图。图3为本专利技术实施例中不同裂缝间距模型示意图，其中，白色为背景介质，深色表示裂缝介质。图4为本专利技术实施例中截取波场XOY面和YOZ面的示意图，其中，平行正面图的为XOY。图5为本专利技术实施例中模型波场快照。图6为本专利技术实施例中裂缝间距与纵波波前长短轴比值曲线图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明。参见图1，是本专利技术估计裂缝间距对地震各向异性影响的方法的流程框图。本专利技术从各向同性模型出发，在离散化的模型纵向上插入距离相同的垂直裂缝平面，依据裂缝正柔度分量ZN和切向柔度分量ZT属性，以及模型网格信息，在Schoenberg的等效介质理论上构建每个模型网格的参数，基于模型参数，使用有限差分方法进行三维弹性波波场模拟，形成三维波场快照，对波场中纵波形状进行统计，即可得到不同裂缝间距的裂缝模型对应的波场规律，最后对规律总结，形成认识。具体步骤如下：(1)确定模型网格大小和模型大小，给定模型背景各向同性背景介质参数；(2)给定裂缝正本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种估计裂缝间距对地震各向异性影响的方法，其特征在于：从各向同性模型出发，在离散化的模型纵向上插入距离相同的垂直裂缝平面，依据裂缝正柔度分量Z

【技术特征摘要】
1.一种估计裂缝间距对地震各向异性影响的方法，其特征在于：从各向同性模型出发，在离散化的模型纵向上插入距离相同的垂直裂缝平面，依据裂缝正柔度分量ZN和切向柔度分量ZT属性，以及模型网格信息，在Schoenberg的等效介质理论上构建每个模型网格的参数，基于模型参数，使用有限差分方法进行三维弹性波波场模拟，形成三维波场快照，对波场中纵波形状进行统计，即可得到不同裂缝间距的裂缝模型对应的波场规律；其具体步骤如下：
(1)确定模型网格大小和模型大小，给定模型背景各向同性背景介质参数；
(2)给定裂缝正柔度分量ZN和切向柔度分量ZT，利用网格大小、各向同性背景介质参数，基于式(3)和式(4)计算网格点的裂缝各向异性参数；



式中，Sijkl表示最后等效的柔度张量，i...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐云贵，黄旭日，张荣虎，廖建平，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51