基于岩石物理机理的地震频变Q值估计方法技术

本发明专利技术公开了基于岩石物理机理的地震频变Q值估计方法，包括选取有效的中观尺度岩石物理模型，确定模型中Q(f)曲线和速度频散关系；利用预先建立粘弹性模型对选定的中观尺度岩石物理模型进行改进，分析中观岩石物理模型描述储层的衰减特征；采用SLS模型的双参数谱比法，计算改进后中观尺度岩石物理模型的频变Q值。上述方案在流体的WIGED多尺度岩石物理模型和干岩石的DKT模型的基础上，提出了一种新的频率相关Q估计方法，即双参数谱比法，与常规估算方法相比，该方法建立了细观岩石物理模型、测井资料和地震资料之间的联系，能够给出更准确可靠的地震资料Q值结果，更好地解释储层物性。层物性。层物性。

【技术实现步骤摘要】
基于岩石物理机理的地震频变Q值估计方法


[0001]本专利技术涉及一种Q值估计方法，具体涉及基于岩石物理机理的地震频变Q值估计方法。

技术介绍

[0002]饱和地下区域，如页岩油藏，在地震频段(<100Hz)可能表现出高衰减(Chapman等， 2006)。因此，衰减可以作为地震资料解释的辅助手段，以便直接探测天然气和石油。为了更好地将衰减属性与储层特征联系起来，需要：1.增加对介观尺度地震波衰减机制的研究，2.依据实际地震资料，提出更准确的且能够处理频变Q值的估计方法3.建立Q值与储层特性之间的联系，如流体类型或油气饱和度。
[0003]对于频率在0.1至100Hz之间的干燥岩石，最重要的衰减机制是：基质滞弹性(Now.ick， 1972)；由于矿物颗粒或裂隙之间的波致摩擦而产生的耗散(Walsh，1966)；以及热弹性机制(Kjansson，1980)。在流体饱和岩石中，波致流体流动(WIFF)机制通常可以解释岩石孔隙空间中存在流体引起的衰减和频散现象(M
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ller等，2010)。在宏观尺度，Biot的孔隙弹性理论(Biot，1956b，a；white，1986；pride，2005)解释了宏观流体流动导致的衰减和频散。然而，宏观流体流动的频率通常在10000赫兹以上，远高于地震勘探的频带。在微观尺度上，WIFF 或喷射流，通常可以解释超声波频段的衰减，但也可以应用在地震和声波频段(Johnston等， 1979；Sams等，1997；Pride等，2004)。在中观尺度上，流动发生在岩石和/或流体性质的空间变化中，中观尺度比典型的孔隙尺寸大得多，但比波长小得多。White(1975)在Biot理论框架下首次提出了基于近似的“斑块饱和”模型。进一步研究这种介观衰减机制，发现它可以在地震频段产生非常大的衰减峰(Dutta和Od
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，1979年；Gurevich等，1997年；Shapiro 和Muller，1999年；Johnson，2001年；M
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ller和Gurevich，2004年；Pride等，2004年)。 Pride等(2004)通过引入“双重孔隙”理论，解释了气水饱和孔隙中的斑块饱和介质的地震响应，该理论能够解释在1
‑
104Hz频率范围内实测资料的衰减(10
‑2<Q
‑1<10
‑1)。在含微型气泡的流体(气相低饱和度)饱和岩石中，波致气体溶解出溶(WIGED)机制可以解释地震波明显的衰减现象(Onuki，1991；Collier等，2006；Tisato等，2015)。研究了衰减机制的理论，并对岩心样本进行了实验(Wang等人，2012；Tisato和Quintal，2014)，实际资料(Fielitz和 Wegler，2015；Pisi等人，2015)表明，Q值具有频变性。因此，野外地震资料的衰减估计方法应考虑频变衰减。然而，在大多数Q值估计方法中，如对数谱比法Tonn，1991)、质心频移法(Quan和Harris，1997)和峰值频移法(Zhang和Ulrych，2002)，一般都假定Q是与频带无关的。Gurevich和Pevzner(2015)讨论了用对数谱比方法估计Q值的误差，并得出结论：由于引入了线性回归，对数谱比方法估计Q值会导致系统偏差。
[0004]近年来，Yadari等人(2008)提出了一种基于波传播模型和旅行时曲线的方法计算频变Q 值。Li等人(2016)提出了一种基于幂律衰减模型的双参数回归方法估算频变Q值。Beckwith 等人(2017)在PSQI工作框架基础上对谱比法进行了改进，结合了频变Q。通过引入幂律衰减模型，从野外地震资料中准确地计算出频变衰减。
[0005]虽然衰减已经被证明有助于直接从地震数据中检测油气，但Q估计结果的精度低以及Q 值与储层性质之间的差距，降低了它在储层解释中的表现。
[0006]然而，科学家已经证明衰减(质量因子的倒数，1/Q)与频率有关，但大多数Q估计方法仍然是基于Q为常数的假设。虽然细观岩石物理模型弥补了地震衰减与储层性质(如孔隙度、流体饱和度)之间的差距，但现有的细观岩石物理模型尚未有效地应用于频变Q估计。估计频率相关Q的一种折衷方法是在Q估计方法(如对数谱比法)中应用粘弹性模型(如GSLS)，而粘弹性模型的物理意义较小，因而导致Q估计的误差。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供的基于岩石物理机理的地震频变Q值估计方法是在 WIGED_DKT模型的基础上，提出的一种新的频率相关Q估计方法——双参数谱比法。与常规估算方法相比，该方法建立了细观岩石物理模型、测井资料和地震资料之间的联系，能够给出更准确可靠的地震资料Q值结果，更好地解释储层物性。
[0008]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0009]基于岩石物理机理的地震频变Q值估计方法，所述方法包括：
[0010]选取有效的中观尺度岩石物理模型，确定模型中Q(f)曲线和速度频散关系；
[0011]利用预先建立粘弹性模型对选定的中观尺度岩石物理模型进行改进，分析中观岩石物理模型描述储层的衰减特征；
[0012]采用SLS模型的双参数谱比法，计算改进后中观尺度岩石物理模型的频变Q值。
[0013]优选的，所述选取有效的中观尺度岩石物理模型包括：
[0014]利用测井资料和岩样实验资料，选择有效的中观尺度岩石物理模型，针对页岩储层对选择的WIGED多尺度岩石物理模型进行有效性评价；
[0015]其中，所述中观尺度岩石物理模型由流体的WIGED多尺度岩石物理模型和干岩石的 DKT模型构成。
[0016]优选的，所述确定模型中Q(f)曲线和速度频散关系包括：
[0017]获取中观尺度岩石物理模型的地震衰减、速度和流体性质之间的定量关系，并根据有效的中观尺度岩石物理模型定义储集层参数，计算相应的Q(f)曲线和速度频散；
[0018]其中，所述储集层参数包括：孔隙度、流体类型和饱和度。
[0019]优选的，所述利用预先建立粘弹性模型对选定的中观尺度岩石物理模型进行改进包括：
[0020]对中观岩石物理模型中的Q(f)曲线的尺度进行粗化，通过最小化粘弹性模型与中观尺度岩石物理模型之间的误差，获得Q的显式表达式；
[0021]考虑频率相关的Q(f)曲线，计算频率相关的Q(f)曲线的最优粘弹性参数；
[0022]分析中观岩石物理模型储层的衰减特征。
[0023]进一步地，所述利用粘弹性模型对中观尺度岩石物理模型中的Q(f)曲线表达式进行粗化，确定如下Q的显式表达式：
[0024][0025]进一步地，所述考虑频率相关的Q(f)曲线为：
[0026][0027]其中，f为频率，G为由于球面扩散,反射投射损失等非固有衰减引起的频率独立衰减因子，Δt为传播旅行时之差。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于岩石物理机理的地震频变Q值估计方法，其特征在于，所述方法包括：选取有效的中观尺度岩石物理模型，确定模型中Q(f)曲线和速度频散关系；利用预先建立粘弹性模型对选定的中观尺度岩石物理模型进行改进，分析中观岩石物理模型描述储层的衰减特征；采用SLS模型的双参数谱比法，计算改进后中观尺度岩石物理模型的频变Q值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选取有效的中观尺度岩石物理模型包括：利用测井资料和岩样实验资料，选择有效的中观尺度岩石物理模型，针对页岩储层对选择的WIGED多尺度岩石物理模型进行有效性评价；其中，所述中观尺度岩石物理模型由流体的WIGED多尺度岩石物理模型和干岩石的DKT模型构成。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定模型中Q(f)曲线和速度频散关系包括：获取中观尺度岩石物理模型的地震衰减、速度和流体性质之间的定量关系，并根据有效的中观尺度岩石物理模型定义储集层参数，计算相应的Q(f)曲线和速度频散；其中，所述储集层参数包括：孔隙度、流体类型和饱和度。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用预先建立粘弹性模型对选定的中观尺度岩石物理模型进行改进包括：对中观岩石物理模型中的Q(f)曲线的尺度进行粗化，通过最小化粘弹性模型与中观尺度岩石物理模型之间的误差，获得Q的显式表达式；考虑频率相关的Q(f)曲线，计算频率相关的Q(f)曲线的最优粘弹性参数；分析中观岩石物理模型储层的衰减特征。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用粘弹性模型对中观尺度岩石物理模型中的Q(f)曲线表达式进行粗化，确定如下Q的显式表达式：6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述考虑频率相关的Q(f)曲线为：其中，f为频率，G为由于球面扩散,反射投射损失等非固有衰减引起的频率独立衰减因子，Δ...

【专利技术属性】
技术研发人员：金子奇，石颖，王维红，王若腾，柯璇，王宁，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：