一种三维数字岩心纵横波速度的确定方法技术

本发明专利技术公开了一种三维数字岩心纵横波速度的确定方法。该方法包括以下步骤：为三维数字岩心中的每一种矿物组分和流体赋予纵波速度和横波速度；设定三维数字岩心的底面为声波传播起始点；从声波传播起始点体素开始，设定数字岩心中与所述声波传播起始点体素相邻的一个体素为中心体素，找出与所述中心体素相邻的体素；确定声波由所述相邻的体素传播到所述中心体素的最短时间；确定所述中心体素的初至时间；接着确定与所述中心体素相邻的下一个体素的初至时间，直到遍历所有体素；取三维数字岩心顶面中初至时间的最小值作为纵波或者横波传播的初至时间，进而确定三维数字岩心的纵波或横波速度。波或横波速度。波或横波速度。

【技术实现步骤摘要】
一种三维数字岩心纵横波速度的确定方法


[0001]本专利技术涉及岩石物理研究中的数字岩石物理研究领域，具体涉及一种三维数字岩心纵横波速度的确定方法。

技术介绍

[0002]数字岩心技术在众多岩石物理研究人员的不懈努力下，近二十年已经在油气勘探和开发领域都获得了快速的发展。从数字岩心技术的研究内容来看，主要包括数字岩心建模和岩石物理性质数值计算两个方面。基于数字岩心的岩石物理性质数值计算方面，目前已经开展了岩石声学性质、电学性质、渗流性质和核磁共振的模拟和计算。在岩石声学性质计算方面，目前主要有声格子方法、有限元以及旋转交错网格有限差分方法两大类。
[0003]声格子模型在格子气模型基础上引入了变速粒子，用来模拟复杂介质中的波动现象。该模型揭示了粒子运动与波动之间的内在联系。与有限差分方法就不同模型的对比计算结果表明，声格子模型可以有效地克服常规计算方法在操作过程中对模型的平滑，更适合复杂介质模型的计算。但是由于该方法的计算量大，目前只应用于二维数值模拟研究。
[0004]基于三维数字岩心计算纵波速度和横波速度目前主要采用有限元方法。Makarynska等人采用有限元的方法研究了部分饱和岩石的弹性性质，并把计算结果与低频Gassmann
‑
Wood方程和高频Gassmann
‑
Hill方程进行了比较，发现岩石均匀饱和情况下计算结果与低频Gassmann
‑
Wood方程计算结果一致。旋转交错网格有限差分模拟可以避免普通离散对于高度非均质介质容易导致交错网格失稳的问题。使用此修改网格可以模拟介质中含裂缝、孔隙及没有明确边界条件时的弹性波传播特性。
[0005]从目前三维数字岩心纵横波速度计算方法来看，主要存在两个方面的问题。一是目前的方法计算量和存储量都非常大、耗时长，在特定计算资源条件下，只能计算较小尺度数字岩心的纵横波速度；二是计算结果只反映特定频率条件下的纵横波速度，无法满足跨频段纵横波速度变化研究。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种三维数字岩心纵横波速度的确定方法，以解决现有技术在三维数字岩心纵横波速度计算中存在的困难。
[0007]为了实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种三维数字岩心纵横波速度的确定方法，包括以下步骤：
[0009]为三维数字岩心中的每一种矿物组分和流体赋予纵波速度和横波速度；
[0010]设定三维数字岩心的底面为声波传播起始点；
[0011]从声波传播起始点体素开始，设定数字岩心中与所述声波传播起始点体素相邻的一个体素为中心体素，找出与所述中心体素相邻的体素；
[0012]确定声波由所述相邻的体素传播到所述中心体素的最短时间；
[0013]确定所述中心体素与所述声波传播起始点之间是否存在同一相中的直线路径；
[0014]如果存在所述同一相中的直线路径，将该直线路径对应的时间与所述声波从所述相邻的体素传播到所述中心体素的最短时间中的较短时间确定为所述中心体素的初至时间；如果不存在所述同一相中的直线路径，将所述声波从所述相邻的体素传播到所述中心体素的最短时间确定为中心体素的初至时间；
[0015]接着确定与所述中心体素相邻的下一个体素的初至时间，直到遍历所有体素；
[0016]取三维数字岩心顶面中初至时间的最小值作为纵波或者横波传播的初至时间，进而确定三维数字岩心的纵波或横波速度。
[0017]根据本专利技术的确定方法，优选地，所述为三维数字岩心中的每一种矿物组分和流体赋予纵波速度和横波速度的步骤中，根据三维数字岩心骨架矿物组分和孔隙流体类型，分别为每一种矿物组分和流体赋予纵波速度和横波速度。
[0018]根据本专利技术的确定方法，优选地，所述设定三维数字岩心的底面为声波传播起始点的步骤中，所述声波传播起始点根据实际需要设定为点源、线源或者面源。
[0019]根据本专利技术的确定方法，优选地，所述声波传播起始点为点源时，将三维数字岩心底面上该点源所在的体素，设置初至时间为0；
[0020]所述声波传播起始点为线源时，将三维数字岩心底面上该线源上所有体素，设置初至时间为0；
[0021]所述声波传播起始点为面源时，将三维数字岩心底面上该面源上所有体素，设置初至时间为0。
[0022]根据本专利技术的确定方法，优选地，与所述中心体素相邻的体素包括：与所述中心体素面面相邻、棱相邻、点相邻的所有体素。
[0023]根据本专利技术的确定方法，优选地，所述找出与所述中心体素相邻的体素的步骤包括：
[0024]设定所述中心体素的笛卡尔坐标为(x0，y0，z0)；
[0025]找出与所述中心体素面相邻的6个体素，其笛卡尔坐标分别为：(x0+1，y0，z0)、(x0‑
1，y0，z0)、(x0，y0+1，z0)、(x0，y0‑
1，z0)、(x0，y0，z0+1)、(x0，y0，z0‑
1)；
[0026]找出与所述中心体素棱相邻的12个体素，其笛卡尔坐标分别为：(x0+1，y0+1，z0)、(x0+1，y0‑
1，z0)、(x0‑
1，y0+1，z0)、(x0‑
1，y0‑
1，z0)、(x0+1，y0，z0+1)、(x0+1，y0，z0‑
1)、(x0‑
1，y0，z0+1)、(x0‑
1，y0，z0‑
1)、(x0，y0+1，z0+1)、(x0，y0+1，z0‑
1)、(x0，y0‑
1，z0+1)、(x0，y0‑
1，z0‑
1)；
[0027]找出与中心体素点相邻的8个体素，其笛卡尔坐标分别为：(x0+1，y0+1，z0+1)、(x0+1，y0+1，z0‑
1)、(x0+1，y0‑
1，z0+1)、(x0+1，y0‑
1，z0‑
1)、(x0‑
1，y0+1，z0+1)、(x0‑
1，y0+1，z0‑
1)、(x0‑
1，y0‑
1，z0+1)、(x0‑
1，y0‑
1，z0‑
1)。
[0028]根据本专利技术的确定方法，优选地，所述确定声波由所述相邻的体素传播到所述中心体素的最短时间的步骤，根据费马原理进行。
[0029]根据本专利技术的确定方法，优选地，所述确定声波由所述相邻的体素传播到所述中心体素的最短时间的步骤包括：
[0030]对于与所述中心体素面相邻的体素，设定其中一个面相邻体素的纵波初至时间为t
pf
，则纵波由该体素传播到所述中心体素的时间t
pf0
为：
[0031][0032]式中，a为三维数字岩心的分辨率；v
p0
为中心体素的纵波速度；v
pf
为该面相邻体素的纵波速度；
[0033]对于与所述中心体素棱相邻的体素，设定其中一个棱相邻体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维数字岩心纵横波速度的确定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：为三维数字岩心中的每一种矿物组分和流体赋予纵波速度和横波速度；设定三维数字岩心的底面为声波传播起始点；从声波传播起始点体素开始，设定数字岩心中与所述声波传播起始点体素相邻的一个体素为中心体素，找出与所述中心体素相邻的体素；确定声波由所述相邻的体素传播到所述中心体素的最短时间；确定所述中心体素与所述声波传播起始点之间是否存在同一相中的直线路径；如果存在所述同一相中的直线路径，将该直线路径对应的时间与所述声波从所述相邻的体素传播到所述中心体素的最短时间中的较短时间确定为所述中心体素的初至时间；如果不存在所述同一相中的直线路径，将所述声波从所述相邻的体素传播到所述中心体素的最短时间确定为中心体素的初至时间；接着确定与所述中心体素相邻的下一个体素的初至时间，直到遍历所有体素；取三维数字岩心顶面中初至时间的最小值作为纵波或者横波传播的初至时间，进而确定三维数字岩心的纵波或横波速度。2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述为三维数字岩心中的每一种矿物组分和流体赋予纵波速度和横波速度的步骤中，根据三维数字岩心骨架矿物组分和孔隙流体类型，分别为每一种矿物组分和流体赋予纵波速度和横波速度。3.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述设定三维数字岩心的底面为声波传播起始点的步骤中，所述声波传播起始点根据实际需要设定为点源、线源或者面源。4.根据权利要求3所述的确定方法，其特征在于，所述声波传播起始点为点源时，将三维数字岩心底面上该点源所在的体素，设置初至时间为0；所述声波传播起始点为线源时，将三维数字岩心底面上该线源上所有体素，设置初至时间为0；所述声波传播起始点为面源时，将三维数字岩心底面上该面源上所有体素，设置初至时间为0。5.根据权利要求4所述的确定方法，其特征在于，与所述中心体素相邻的体素包括：与所述中心体素面面相邻、棱相邻、点相邻的所有体素。6.根据权利要求5所述的确定方法，其特征在于，所述找出与所述中心体素相邻的体素的步骤包括：设定所述中心体素的笛卡尔坐标为(x0，y0，z0)；找出与所述中心体素面相邻的6个体素，其笛卡尔坐标分别为：(x0+1，y0，z0)、(x0‑
1，y0，z0)、(x0，y0+1，z0)、(x0，y0‑
1，z0)、(x0，y0，z0+1)、(x0，y0，z0‑
1)；找出与所述中心体素棱相邻的12个体素，其笛卡尔坐标分别为：(x0+1，y0+1，z0)、(x0+1，y0‑
1，z0)、(x0‑
1，y0+1，z0)、(x0‑
1，y0‑
1，z0)、(x0+1，y0，z0+1)、(x0+1，y0，z0‑
1)、(x0‑
1，y0，z0+1)、(x0‑
1，y0，z0‑
1)、(x0，y0+1，z0+1)、(x0，y0+1，z0‑
1)、(x0，y0‑
1，z0+1)、(x0，y0‑
1，z0‑
1)；找出与中心体素点相邻的8个体素，其笛卡尔坐标分别为：(x0+1，y0+1，z0+1)、(x0+1，y0+1，z0‑
1)、(x0+1，y0‑
1，z0+1)、(x0+1，y0‑
1，z0‑
1)、(x0‑
1，y0+1，z0+1)、(x0‑
1，y0+1，z0‑
1)、(x0‑
1，y0‑
1，z0+1)、(x0‑
1，y0‑
1，z0‑
1)。7.根据权利要求6所述的确定方法，其特征在于，所述确定声波由所述相邻的体素传播
到所述中心体素的最短时间的步骤，根据费马原理进行。8.根据权利要求7所述的确定方法，其特征在于，所述确定声波由所述相邻的体素传播到所述中心体素的最短时间的步骤包括：对于与所述中心体素面相邻的体素，设定其中一个面相邻体素的纵波初至时间为t
pf
，则纵波由该体素传播到所述中心体...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫国亮，杨午阳，周春雷，王恩利，赵万金，何润，谢春晖，杨庆，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：