[发明专利]一种含随机分布裂缝层状岩石的频散和衰减计算方法

说明书

本发明涉及一种含随机分布裂缝层状岩石的频散和衰减计算方法，在现有研究基础上，克服了目前含裂缝岩石衰减和频散研究中的不足之处，针对更加真实的含随机分布裂缝层状岩石提出了一种地震波频散和衰减的计算方法。本发明针对现有含裂缝岩石频散和衰减研究的弊端，立足于含裂缝岩石的真实特征，基于层状的背景介质及随机分布的硬币状裂缝提出了一种能够计算含随机分布裂缝层状岩石的频散和衰减的方法。计算结果表明，本发明提出的方法能够真实的表征含随机分布裂缝层状岩石的频散和衰减特性，可以为地震勘探及测井识别、评价裂缝储层提供支持。

技术领域

本发明涉及勘探地球物理领域，尤其涉及岩石物理中的一种含随机分布裂缝层状岩石的频散和衰减计算方法。

背景技术

裂缝在岩石中分布广泛，少量存在的裂缝会对储层的弹性性质和渗流性质产生显著的影响。在地震勘探中，地震波经过饱和含裂缝岩石时会发生明显的频散和衰减现象，这是背景介质中的孔隙与裂缝之间流体交换引起的波至流(FB-WIFF)所导致的。由于天然储层具有明显的层状特征，且层厚通常显著小于地震波长，在研究含裂缝储层的频散和衰减特征时需要同时考虑FB-WIFF以及层间流的影响。

前人在含裂缝岩石的衰减和频散方面做了大量的研究。Chapman研究了含不同尺度裂缝多孔介质的纵横波衰减和频散现象，其中背景介质为各向同性介质，大尺度裂缝为定向排列的无限薄平面裂缝；Hudson等基于定向排列的硬币状裂缝以及各向同性的多孔背景基质的假设研究了含裂缝岩石中的地震波频散和衰减，然而他的研究假设过于简单且没有考虑裂缝之间的流体作用；基于各向异性Gassmann理论和Biot公式，Gurevich等考察了各向同性多孔背景条件下含多种裂缝(平面裂缝、硬币状裂缝)的岩石的地震波频散和衰减，但由于假设的裂缝为无限薄裂缝，与实际情况不符，应用起来较为困难；Guo等在Gurevich等的研究基础上，将原有的含裂缝岩石频散和衰减计算模型扩展到有一定厚度的裂缝的情况，从而提高了模型的适用性。综上所述，目前有关含裂缝岩石的频散和衰减的研究存在以下问题：1、假设背景介质为各向同性，与实际层状地层不符，忽略了层间流的影响；2、尽管Xu等的研究表明随机分布裂缝对岩石的弹性性质有着显著的影响，现有的含裂缝岩石的衰减和频散模型中均未考虑随机分布裂缝对频散和衰减的影响。

发明内容

本发明的目的就是针对现有含裂缝岩石频散和衰减计算方法的不足，提出一种含随机分布裂缝层状岩石的频散和衰减计算方法，模型中将背景介质设置为层状VTI介质，裂缝设置为随机分布的硬币状裂缝(天然裂缝大多纵横比较小)，更加符合真实含裂缝地层的情况，而且直接给出了频散和衰减的计算公式。

本发明提供一种含随机分布裂缝层状岩石的频散和衰减计算方法，包括如下步骤：

1)频率界限ω_b的确定：根据FB-WIFF以及层间流的特征频率ω_cf和ω_cl计算得到频率界限ω_b；

2)基于频率界限ω_b，分别计算频率小于ω_b时，低频极限条件下的等效弹性参数以及高频极限条件下的等效弹性参数频率高于ω_b时，低频极限条件下的等效弹性参数以及高频极限条件下的等效弹性参数

3)用品质因数的倒数来表示含随机分布裂缝层状岩石的衰减；用随频率变化的等效弹性参数C_ij(ω)来表示含随机分布裂缝层状岩石的频散。

进一步，所述步骤1中频率界限ω_b计算公式如下：

其中，ω_b表示频率界限，ω_cf表示FB-WIFF的特征频率，ω_cl表示层间流的特征频率。

进一步，所述步骤3中品质因数的倒数计算公式如下：