Hudson理论中裂隙参数的适用性研究

介绍了Hudson裂缝介质模型；阐述了边界元法的基本原理；建立了纵波在裂缝介质中传播的边界元法数值模型；模拟了裂缝密度、裂缝纵横比和裂缝填充物对纵波的传播速度和衰减因子的影响；分析了Hudson理论中裂隙参数的有效取值范围以及可能带来的误差。模拟结果表明，边界元法可以很好地模拟含裂缝非均匀介质中波的传播问题，裂缝密度对纵波传播速度和衰减因子有一定的影响。在地震长波长情况下，相同特征尺度的圆形干裂缝比薄形干裂缝对弹性波的散射可以进行更有效的衰减；裂缝饱和充水后各向异性程度下降，且纵横比值越小，岩石介质性质对裂缝流体越敏感。     

裂缝性储层纵波地震检测方法研究

裂缝性储层预测是油气勘探中的难点,通常使用多种方法综合研究.针对裂缝性储层开展了基于纵波地震资料的裂缝性储层多种检测方法研究,分析了基于NMO速度的方位变化裂缝检测方法、正交地震测线纵波时差的裂缝检测方法、纵波AVO的方位变化检测裂缝发育、边缘检测技术识别裂缝发育带、相干数据体技术识别裂缝发育带和地震属性裂缝检测方法.从数值计算上或应用上对应用纵波地震数据检测裂缝性储层进行了探讨.     

裂缝参数对纵波能量衰减影响的物理模型研究

基于Hudson理论制作了具有不同裂缝密度、不同裂缝张开度和不同裂缝延伸度的三组物理模型,使用超声波透射法采集了三组模型的纵波振幅数据。文中对比、分析了实验结果与Hudson理论结果,并利用频谱比法计算了三组模型的品质因子,通过分析纵波振幅和品质因子的变化判断不同模型的衰减特性,得出以下认识:①随着裂缝密度的增大,总体上实测纵波振幅呈幅度很小的下降趋势,并显示出较强的振幅方位各向异性,且实验结果与Hudson理论结果类似,因此应用Hudson理论研究裂缝密度较准确。②随着裂缝延伸度的增大,总体上实测纵波振幅呈现增大趋势,且在X和Z方向振幅变化趋势基本相同;而Hudson理论结果的纵波振幅呈幅度很小的单调下降趋势,Hudson理论结果与实验结果的差异说明Hudson理论对于裂缝延伸度的预测存在问题。③随着裂缝张开度的增大,实测纵波振幅变化明显,实测结果的纵波振幅变化幅度远大于Hud-son理论结果,说明Hudson理论公式低估了裂缝张开度对地震波能量的影响。④速度各向异性和衰减各向异性随不同裂缝参数的变化趋势相同,其中裂缝张开度对各向异性的影响最为明显,衰减各向异性的数值要比速度各向异性的数值大一个数量级以上,表明衰减各向异性对裂缝参数的变化更加敏感。     

完全纵波方程有限差分波场模拟

通常情况下，当介质的密度变化相对于其速度变化很小时，可以近似地将密度看作常数，使用声波方程及速度函数来描述波动问题是可行的；如果介质的密度变化与其速度变化相当或更大时，则密度的变化不可忽略，声波方程没有体现密度函数对波场的影响。本文从弹性动力学的基本方程出发，导出了非均匀介质的完全纵波方程及其有限差分格式，完全纵波方程右端含有压力场空问变化项和密度空间变化项，完整地描述了介质的速度和密度两种因素对波动过程所起的作用。数值算例表明，在研究不均匀地质体和地层界面上的反射、透射问题时，完全纵波方程的模拟结果能更准确地描述波场特征。文中还结合反射、透射问题的解析解对相应的模拟结果进行了分析，指出当界面上、下存在明显的密度差异时，考察反射问题时要使用阻抗或阻抗率的概念。     

任意各向异性介质方位旅行时正演

在研究任意各向异性介质中的旅行时正演方法时，针对含气裂隙和含水裂隙模型，本文给出了各向异性介质中射线追踪计算方法。计算结果表明：①在垂直裂隙情况下，纵波反射时间随炮检距、方位角变化，含气裂隙纵波反射时间的方位差异和炮检距差异更为明显；②在相同炮检距时，随着方位角变化反射波旅行时间呈近似椭圆规律变化，含气裂隙介质反射时间的方位差异比含水裂隙差异明显；③在不同裂隙面倾角情况下，反射波旅行时间的方位差异在裂隙面垂直时最为明显，然后随裂隙倾角的减小而减小，当裂隙面水平时变成方位各向同性介质；④在不同方位的测线中，以垂直裂隙走向测线的．纵波反射时间与平行于裂隙走向测线的纵波反射时间差异最大。     

转换波技术在泥岩裂缝研究中的应用

济阳拗陷有100多口井在泥岩地层中见到良好的油气显示，其中河口地区10多口井获商业油流或高产商业油流，一般地这些泥岩裂缝油气藏呈条带状分布在沙三段下部地层中，以自生自储为主，泥岩地层富含钙质或砂质，针对该地区的地质特点及多波勘探技术优势，在河口地区部署及实施了8条二维测线的多波勘探，其中东西向测线4条，南北向测线4条，室内建立了各测线的VP及VS速度模型，获得了纵波及转换波的叠加剖面及有关参数剖面。目的层的含油裂缝泥岩体现了纵波层速度明显降低，而转换波层速度几乎不变化的基本特征，AVA反演和裂缝参数反演结果与目的层的地质结构基本吻合，特别是由快、慢横波分离求取的裂缝参数正确反映了泥岩裂缝等各向异性信息，预测出的泥岩裂缝发育主方向与钻井提供的裂缝方向及断层的走向基本一致，预测的裂缝发育程度与油井产量有很好的一致关系，泥岩裂缝发育区分布呈北东走向的特点，为今后确定并位提供了宏观指导的依据。     

硬币型裂缝介质的频散与衰减

为了快速、准确地模拟硬币型裂缝的频散和衰减，同时避免求解Galvin硬币型裂缝频变弹性模量表达式中存在的奇异性问题，基于Gauss-Lobatto等效离散积分的求解方法，将求解的第二类Fredholm积分方程转变为有限区间内的离散积分，并利用高阶近似方法将远场多重散射方程在零极限的求解问题与离散积分过程统一；进一步利用各向异性Gassmann方程，结合线性滑移理论与Hudson硬币型裂缝模型，分别给出了裂缝介质在高、低频极限条件下各个弹性模量的解析式。相速度和黏弹性反射系数数值模拟表明：随裂缝密度变大，衰减峰值变大；随裂缝尺度变大或流体黏度增强，衰减峰值频率向低频移动；相对于平行裂缝方向，垂直方向的速度和衰减变化最大，且当介质饱气时，反射系数明显大于含水、含油介质。数值模拟结果表明裂缝密度影响衰减，裂缝尺度和流体黏度影响介质由弛豫向非弛豫过渡的频带位置。     

基于P波方位AVO技术的火成岩裂缝检测

火成岩储层的主要储集空间为气孔、溶孔、砾间孔和裂缝,利用地震纵波在各向异性介质中传播时发生振幅、速度及AVO属性随方位角的变化检测了裂缝发育的方位和密度.在对三维纵波道集资料进行叠前时间偏移处理的基础上,依据覆盖次数近似相等原则抽取了近联络测线方向(0°～60°)和近主测线方向(60°～90°)的道集资料进行AVO异常...     

几种裂缝模型的波场传播特征比较

本文总结了Hudson一阶模型、Hudson二阶模型、Schoenberg模型、Kachanov模型和Eshelby-Cheng模型等五种裂缝模型的弹性参数表达式。针对具有不同裂缝密度、裂缝纵横比的干裂缝和充水裂缝,采用弹性波波动方程数值模拟方法,模拟了波在五种裂缝模型介质中的传播。对模拟得到的波场快照和横波分裂现象进行分析,得出如下结论:裂缝密度影响纵波和横波的各向异性特征;裂缝充填物影响介质的各向异性;裂缝纵横比和裂缝充填物影响横波的传播特征;横波分裂现象随裂缝密度的增大而变明显;裂缝纵横比和裂缝充填物对横波分裂现象的影响很小。     

随钻声波远探测声波速度成像数值模拟与试验

为了获取井周地层方位声波速度信息,评价地层的非均匀性,设计了不同方向速度模型井,研究了随钻声波远探测的方位声波速度测量性能。不同方向速度模型井包含4个扇区,相邻扇区纵波速度和横波速度均不同。数值模拟了该模型井的声波传播,采用偏极子发射和偏极子接收的测量模式,获得了方位角为0°,90°,180°和270°时的阵列接收波形,从接收波形提取到了井周地层方位声波速度信息,识别到了方位分区的变化。根据不同方向速度模型井的参数设计了试验装置,使用瓦片状方位声源准确测量到2个扇区高速介质的声波速度,识别出2个扇区低速介质的声波速度变化趋势,试验结果与数值模拟结果基本一致。研究结果表明,利用不同方向速度模型井可以对不同方向的声波速度进行评价,为随钻声波远探测进行地质导向和地层各向异性分析提供理论依据。     

四川盆地龙马溪组页岩声波特性与断裂韧性实验研究

为更好地指导四川盆地页岩气的开发,以四川盆地东南部下志留统龙马溪组页岩为对象,研究其声波特性和断裂韧性,其中,纵横波速度测定所采用的是透射法,断裂韧性测定所采用的是ISRM推荐的人字形切槽巴西圆盘(CCNBD)法。研究结果表明,页岩的断裂韧性为0.474 4～0.875 2 MPa·m~(0.5),表明其显著的各向异性特征;页岩的纵横波速度之间呈较好的正相关;页岩声波速度随着其体积密度的增大而增大,呈正相关;声波频率与声波速度和衰减系数均呈正相关;断裂韧性与声波速度和波阻抗呈正相关,与衰减系数呈负相关。     

垂直裂隙P波响应特征分析

应用反射P波数据预测裂缝发育带,进行流体识别是当前地震勘探的重点和难点。利用各向异性弹性波方程交错网格高阶有限差分数值模拟方法,开展了不同密度和不同充填物的垂直裂隙介质的波场响应特征研究。对不同模型反射P波的振幅和速度随方位角和炮检距的变化特征进行了定量的分析和总结。研究结果表明,当地层中含有单组垂直的平行裂隙时,反射P波振幅对垂直裂隙中充填物的敏感性大于速度对裂隙中充填物的敏感性,随着裂隙密度的增加,P波各向异性程度也相应增强,裂隙中含气时,各向异性程度较含饱和水时强。在一定程度上,为利用P波属性进行垂直裂隙油气藏的检测提供了理论依据。     

振幅随方位角变化裂缝检测技术及其应用

川西坳陷深层须家河组埋藏深，岩石超致密，具有很强的非均质性和各向异性。近年的勘探实践表明，裂缝是否发育对该地区深层超致密储层的孔隙度和渗透性的改善具有重大作用，是天然气能否富集、产出和高产的主控因素。目前，国外在利用P波振幅检测定向垂直裂缝方面取得了成功的经验，其本质是利用P波振幅随方位角变化(AVA)估算裂缝的方位和密度。为此，针对川西深层须家河组裂缝型气藏，利用宽方位采集的三维地震资料，研制并建立了一套预测裂缝方向和裂缝发育强度的P波方位各向异性裂缝检测技术，并且在JM地区三维地震勘探中进行了初步的应用研究，取得了较好的效果。     

潜山裂缝型油气藏综合描述方法

裂缝型古潜山油气藏的勘探重点之一是裂缝发育区域的预测。本文致力于提供一种裂缝属性的综合分析流程,通过纵波数据方位裂缝检测技术、相对纵波阻抗反演数据裂缝检测技术进行裂缝多属性反演,分析裂缝分布方位及裂缝分布密度,然后引入裂缝正演模拟,与反演得到的裂缝属性进行对比,可得到不同区域裂缝分布的主控因素,最终实现对裂缝属性的综合分析。通过实际应用,最终得到了D区块裂缝密度、裂缝方位预测结果,同时利用正演模拟方法了解了不同裂缝分布区域中裂缝的主控因素。     

裂隙介质的运动学特征反演与应用

在物理模型实验观测的基础上，总结了裂隙介质中P波叠加速度随观测方位的变化规律。应用Grechka叠加速度公式，分析了速度椭圆参数与裂隙走向方位及发育强度之间的关系。利用全方位自适应速度扫描，开发了一种以目的层顶底叠加速度分析为基础，通过广义DIX公式求取层间叠加速度椭圆参数，并进一步预测层间裂隙特征的分析技术，将它应用于实际资料的反演，取得了满意的效果。     

多极子声波测井的裂缝识别与评价

多极子声波测井在油田应用广泛,对地层裂缝进行评估和分析是其一个重要应用。简要介绍了多极子声波测井在裂缝识别中的国内外研究现状,并简述了多种现有的利用多极子声波测井资料评价裂缝的新方法。以鄂尔多斯盆地X井区实际的多极子声波测井资料处理为例,利用纵横波时差比判断裂缝倾角、井孔模式波声衰减判断裂缝倾角和有效性、斯通利波反射系数确定裂缝位置。利用横波时差各向异性和快慢横波频谱差异估计裂缝发育程度、快横波面方位确定裂缝走向。结合实际电成像测井资料进行了进一步的对比和验证,并对上述方法在裂缝评价中的作用与干扰因素进行了归纳总结。综合应用多种方法进行裂缝识别,可以获取更多的裂缝参数,克服单一方法的部分多解性,从而使基于多极子声波资料的裂缝评价更加准确合理。     

煤样的超声速度和衰减各向异性测试

由实际煤层采集的岩样，将其加工成两类模型（22个8面体和2个20面柱体），并利用脉冲传输技术对此两类模型进行了超声P波和S波测试。测试分析结果表明：煤样中定向排列的裂隙产生明显的速度各向异性、横波分裂和衰减各向异性；同时还发现P波的动力学特征变化比运动学特征更明显，P波衰减随裂隙方位的变化明显大于S波。这为利用P波属性的变化进行裂隙检测和预测提供可靠实验依据。     

储层裂隙波场特征物理摸型实验研究

储层中裂缝的存在必然引起地震波传播特征的变化,波场特征的变化同储层中裂缝密度和裂缝方位有关,因而这种特征变化可以作为检测裂隙存在的有效手段。本文利用物理模型方法研究了裂缝密度和方位角变化对地震波传播特征的影响。实验发现：裂缝密度较高时,可以观测到明显的横波分裂现象;而裂缝密度较低时,仅能观测到微小的速度异常。同时快横渡与慢横波在振幅和频率特征上也具有明显差异。这些波场特征的分析对于裂缝检测具有重要意义。     

基于蚂蚁体各向异性的裂缝表征方法

纵波振幅方位各向异性已广泛应用于裂缝发育带的定量化预测。但对于碳酸盐岩溶缝、洞储层及多组裂缝的预测,该方法遇到了困难。为此,本文提出了基于蚂蚁体方位各向异性的裂缝表征方法,该方法将蚂蚁追踪算法和基于纵波振幅方位各向异性的方法结合起来表征裂缝,即由多方位蚂蚁体结合裂缝发育规律得到裂缝发育带的分布范围,在裂缝发育带内应用基于振幅各向异性的裂缝检测方法确定裂缝的密度和方向。该方法既克服了基于纵波振幅方位各向异性裂缝预测受溶洞影响大、对多组裂缝预测困难的缺点,又克服了常规蚂蚁追踪方法对裂缝描述不全面、不能定量预测的缺点。实际应用表明,该方法能对复杂的岩溶储层裂缝发育带进行量化预测,预测结果准确可靠。