【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于流地震波预测，具体涉及一种预测宏观-微观双尺度流频散和衰减的方法。
技术介绍
1、流地震波的传播可以在不同的尺度上导致内部流体流动，即在波长尺度上的宏观流动或在代表性单元(rev)内的局部流动(dutta和odé,1979；mavko和mukerji,1998；mavko和nur,1979；müller等,2010；pride等,2004；white等,1975)。宏观流动通过连接所有rev来平衡压力，而局部流或喷射流会在每个rev内的柔软微裂缝和圆形孔洞之间平衡流体压力(mavko和jizba，1991)。
2、流体流动可以分为三个阶段：排水、未排水和未释放的阶段(pimienta等,2016a)。在排水阶段，流体有时间通过局部和宏观流动通过所有的rev(borgomanoj.v.m.等,2017)。因此，rev内的流体压力几乎为零，导致多孔介质的弹性特性与干燥条件下(不考虑化学相互作用)相似。在未排水的阶段，流体压力没有时间从rev中流出(pimienta等,2016a)。在这个阶段，rev保持等压(o’connell和budiansky,1977)，这导致多孔介质的刚度高于排水阶段。最后，在未释放的阶段，流体压力没有时间通过局部流动在每个rev内达到平衡。在这种情况下，流体几乎不动，从而在孔隙内产生压力梯度。
3、压力梯度导致饱和介质的可压缩性降低。因此，这些阶段的流体流动通常被认为是饱和岩石模量色散和衰减的主要控制因素(例如，muller等，2010)。为了研究这些流体流动，人们提供
4、最近，gurevich等人(2010)提出了一个喷射模型，这是一个校正自murphy等人(1986)的方法，允许(i)与gassmann(1951)的预测一致的低频限制和(ii)与mavko和jizba(1991)预测的高频限制一致。喷射流也可以被视为一种额外的声学能量损失机制。bourbié等人(1987)通过比较多孔介质中的不同损失机制与实验观察进行了验证。
5、在前人研究基础上，dvorkin和nur(1993；1994)提出了双尺度模型或bisq模型，其结合动态biot理论和喷射流机制，考虑的更加精细，但是该模型的预测结果的低频无法与gassmann理论预测的结果一致。因此无法得到广泛推广。为此，提供一种克服bisq模型缺陷，精准预测宏观-微观双尺度频散机制的方法不仅具有意义，更具有必要性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种预测宏观-微观双尺度流频散和衰减的方法，能够克服了传统方法bisq中低频极限不满足gassmann方程的缺点，将微观机制直接耦合在宏观机制中，提供了描述双尺度流频散机制的简单方法。
2、本专利技术采取的技术方案具体如下：
3、一种预测宏观-微观双尺度流频散和衰减的方法，所述方法包括以下步骤：
4、s1：几何模型构建：依据岩石样品尺寸构建数字模型；
5、s2：网格剖分：
6、a.在代表流体管线的位置为细网格；
7、b.其它位置粗网格；
8、s3：控制方程：将zimmerman的孔弹性理论与微观尺度的等效介质模型结合，构建描述宏观-微观尺度流的控制方程；
9、s4：边界条件：整个岩石样品的侧边界及除了管线之外的横截面位置是没有流体流出的，在岩石上下边界流体管线的横截面有流体流出；
10、s5：求解：使用mumps求解物理场变量流体压力。
11、所述s1中，岩石样品尺寸数字模型的构建包括以下步骤：
12、s11：从研究区域收集岩石样品，并确保样品岩石的代表性和多样性，用于模拟实际场地；
13、s12：将岩石采用切割、打磨方式制备成规定尺寸的样品；
14、s13：采用三维扫描仪对岩石样品进行扫描和测量，获得岩石样品精确数据，并将测量数据导入计算机程序中进行数据处理；
15、s14：利用三维建模软件将几何模型转换为离散的网格模型，且单个岩石样品模型划分为一个离散单元，用于数值模拟；
16、s15：根据离散单元的物理和力学特性，赋予相应的岩石材料属性；
17、s16：使用数值模拟软件将网格模型导入，并设置对应的边界条件，获得岩石样品尺寸的数字模型。
18、所述s3中，宏观尺度控制方程为：
19、
20、其中pf(z，r，ω)是孔隙压力的频率域形式，pc(ω)是周期震荡的围压，频率域的形式为(δp0eiωt)，其振幅是δp0，iωt中ω是角频率，t是时间，i是虚数单位，κ是样品渗透率，b是skempton系数，kmf是岩石骨架的体积模量，η是流体粘度，α是biot系数，令其物理意义为扩散系数；
21、kmf是岩石的骨架模量，当岩石中不存在流体时，kmf＝kd。
22、所述宏观尺度控制方程的简化方程为：
23、
24、在微观尺度，当流体充满岩石时，岩石的微裂隙刚度会发生变化，kmf变为：
25、
26、其中，p时流体压力，ω是角频率，kh是不存在裂缝时的体积模量，kd(p)时特定压力下的排水体积模量，φc是岩石中的软孔隙度，r是裂缝纵横比，η是流体粘度。
27、所述s4中，相关边界条件为：
28、
29、
30、
31、a0是岩石管线的横截面积，s1，2＝v1，2/kf是流体储存能力，其中v1，2是管线体积，kf是流体体积模量，pf是流体压力，n·是法向算子的点积。
32、所述s5中，根据获得的流体压力，计算岩石的加载的是体应力，获得岩石的体积模量为：
33、
34、其中，pc是周期震荡围压的振幅。
35、εv是样品的体应变，其公式为：
36、
37、本专利技术取得的技术效果为：
38、相比于现有预测频散和衰减的技术，本专利技术更全面的预测了实际实验过程中流体流动引起的频散和衰减特征，其预测的双尺度流频散特征符合岩石物理理论和实际测量结果；为说明专利技术效果，从两个方面进行阐述：
39、1、本专利技术的一种预测宏观-微观双尺度流频散和衰减的方法在原理方面，传统方法bisq中预测结果低频极限与gassmann方程的预测结果不相符，违背的岩石物理模型中最为认可的模型，与实验不相符。本专利技术针对传统方法中存在的缺点，提出：以有效介质理论获得微观尺度岩石的动态骨架，通过耦合到宏观流的控制方程中，计算双尺度流诱发的频散和衰减规律。
40、2、本专利技术的一种预测宏观-微观双尺度流频散和衰减的方法在预测结果本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种预测宏观-微观双尺度流频散和衰减的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种预测宏观-微观双尺度流频散和衰减的方法，其特征在于：所述S1中，岩石样品尺寸数字模型的构建包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种预测宏观-微观双尺度流频散和衰减的方法，其特征在于：所述S3中，宏观尺度控制方程为：
4.根据权利要求3所述的一种预测宏观-微观双尺度流频散和衰减的方法，其特征在于：所述宏观尺度控制方程的简化方程为：
5.根据权利要求3所述的一种预测宏观-微观双尺度流频散和衰减的方法，其特征在于：在微观尺度，当流体充满岩石时，岩石的微裂隙刚度会发生变化，Kmf变为：
6.根据权利要求1所述的一种预测宏观-微观双尺度流频散和衰减的方法，其特征在于：所述S4中，相关边界条件为：
7.根据权利要求1所述的一种预测宏观-微观双尺度流频散和衰减的方法，其特征在于：所述S5中，根据获得的流体压力，计算岩石的加载的是体应力，获得岩石的体积模量为：
8.根据权利要求7所述的一种预测宏观-
...【技术特征摘要】
1.一种预测宏观-微观双尺度流频散和衰减的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种预测宏观-微观双尺度流频散和衰减的方法，其特征在于：所述s1中，岩石样品尺寸数字模型的构建包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种预测宏观-微观双尺度流频散和衰减的方法，其特征在于：所述s3中，宏观尺度控制方程为：
4.根据权利要求3所述的一种预测宏观-微观双尺度流频散和衰减的方法，其特征在于：所述宏观尺度控制方程的简化方程为：
5.根据权利要求3所述的一种预测宏观-...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡来星，郭为雪，杨田，任强，袁成方，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：
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