压裂后非常规油气储层多尺度多物理机制耦合作用波传播规律及波场模拟研究

In recent years, exploration and development of unconventional petroleum reservoir becomes hot and difficult issue. The property of unconventional petroleum reservoir determines that the traditional seismic method can not be directly used to the problems of nconventional petroleum reservoir. It becomes a pressing problem to develop a suitable math and physics model to describe the relationship between the wave response and the reservoir parameters. So in this project, we consider the cracked unconventional petroleum reservoir as our research object to study the wave characteristic under coupling interaction of multiple mechanisms . Based on the theory of double phase media, we will study the following three parts. The first aims at wave dispersion and attenuation under coupling interaction of multiple mechanisms . In this part, the influence of multiple mechanisms, reservoir parameters and rock physics parameters on waves will be studied. The second part focuses on the transmission and reflection coefficients which varies with the reservoir parameters and rock physics parameters. The third part emphasis on the structure-preserving numerical method to simulate the waves propagation and seismic records. The accomplishment of this project will make it clear that the wave propagate in the cracked unconventional petroleum reservoir and improve the inversion precision of.reservoir parameters.

近年来，非常规油气储层的勘探开发已经成为地学领域的热点和难点。非常规油气储层的特点决定了常规油气地震勘探开发方法不能直接适用于非常规油气储层。这就迫切需要建立合适的数学-物理模型，以描述储层参数与地震波响应之间的关系。因此本项目拟以压裂后的非常规油气储层为研究对象，以多物理机制耦合作用下的波响应特征为研究内容,基于双相介质理论从三个方面展开研究，一是多尺度多物理机制耦合作用下波的频散和衰减分析，研究多物理机制、不同储层参数和物性参数对波传播的影响；二是多物理机制耦合作用下分界面处的反射透射系数随储层参数、岩石物理参数和入射角不同而不同的变化规律；三是多物理机制耦合作用下的保辛格式波场模拟，研究多物理机制耦合作用下的波场和地表地震记录特征。这一工作的顺利完成，有利于提高压裂后非常规油气储层的波传播规律的认识，从而提高非常规油气储层参数的反演精度。

储层介质的粘弹性性质、Biot流机制、喷射流机制和多相流是影响波频散与衰减的重要因素。研究这些机制耦合作用下的波频散和衰减对储层预测和油气开发具有重要的指导意义。.首先给出了部分应力形式的BISQ模型，对其进行波场分解获得了P波和S波拉梅势所满足的偏微分方程，从而得到了高维BISQ模型低频近似公式。进一步修特征喷射流长度，对含多相流BISQ模型及其低频近似公式，研究了含多相流储层介质中的波频散衰减规律。数值结果表明，在多种流体共存情况下，粘弹性强弱显著影响快P波和S波的频散和衰减，而对慢P波频散和衰减的影响较弱。渗透率对孔隙介质中快、慢P波的影响较为显著而对S波的影响较弱。气体含量变化影响快P 波的频散和衰减以及S波的速度，而对慢P 波几乎没有影响。.其次给出了Biot流机制、喷射流机制和多相流共同作用下P波和S波拉梅势在流-固分界面上所满足的偏微分方程，建立了反射和透射系数在流-固分界面上所满足的函数关系,研究了入射角、渗透率和多相流等因素对反射和透射的影响，发现了快P 波的临界角随气体含量增加而减小。.再次给出了求解BISQ模型的SSM方法，该方法具有粗网格下，压制数值频散能力强、计算速度快的优点。利用SSM方法给出了多相流并存情况下的波场。结果表明，含多相流BISQ模型中快P 波速度小于Biot模型中快P波速度；孔隙介质中快P波速度随含气的增加而变大。.这项研究，简化了高维BISQ模型的频散衰减公式，有利于推广应用，给出的多物理机制耦合作用反射透射系数有利于深化反射透射规律认识，向实际应用迈出了一大步；发展了快速数值解法提高了计算效率。