裂缝介质含水饱和度对地震各向异性影响的实验研究

The knowledge of fractures and fluid is substantial for geophysical prospecting, seismic anisotropy and shear wave splitting have been widely used to inverse the fracture parameters and fluid properties in underneath rocks. Till now, partial saturation in fractured rock has been the hot spot for equivalent medium theory and related experimental studies. In this project, we focus on two problems: I. the effect of partial saturation to P- wave anisotropy. II. The shear wave splitting in partially saturated fractured rock and the effect of saturation to slow shear wave velocity. In this study, we used synthetic rocks with controlled fractures to investigate the elastic modulus by comparing the measured data to theoretical predictions of equivalent medium theory. We aim to analyze the partial saturated fluid flow in fractures and pores, and calibrate the theoretical models with laboratory observations. This study can build the quantitative relationships between seismic anisotropy and fluid saturation, and help to improve the accuracy of using seismic anisotropy and shear wave splitting to inverse fractures and fluid properties. This study can reveal the seismic propagation in partial saturated fractured rocks, and have important scientific significance and applicable value.

地震各向异性和横波分裂是反演地下岩石中裂缝和流体的重要手段，在油气勘探和开发中具有重要作用。随着裂缝介质地震各向异性理论和实验研究的发展，裂缝介质中部分饱和问题仍有待解决。本项目重点研究两个科学问题：①纵波各向异性随着含水饱和度的变化及其机制。②部分饱和裂缝介质中横波分裂现象和含水饱和度对慢横波速度的影响。本项目拟利用可控裂缝实验技术，结合等效介质理论模型，对比实验测试数据与理论预测结果，研究裂缝介质部分饱和时弹性模量的变化规律，探索部分饱和流体流动机制。通过本项目的研究，可建立地震各向异性和横波分裂随含水饱和度变化的定量关系，提高利用地震各向异性反演裂缝和流体的精度，推动对多相流体饱和复杂介质中地震波传播规律的认识，具有重要的科学意义和应用价值。

地震各向异性和横波分裂是反演地下岩石中裂缝和流体的重要手段，在油气勘探和开发中具有重要作用。随着裂缝介质地震各向异性理论和实验研究的发展，裂缝介质中部分饱和问题仍有待解决。.本项目针对裂缝介质中地震波传播机理开展研究，开展两个方面研究：①纵波各向异性随着含水饱和度的变化及其机制。②部分饱和裂缝介质中横波分裂现象和含水饱和度对慢横波速度的影响。.通过本项目研究，取得了理论和方法成果如下：.（1）提高双孔隙人工岩心实验工艺.裂缝介质地震波传播机理是重要的基础、前沿性研究，但以前的裂缝岩石物理实验所用的样品是单一孔隙类型样品，在人工岩心实验技术的基础上，将地震物理模型技术从构造模拟发展到岩性模拟，实现了模拟储层的孔隙类型、流体赋存等特征，为研究非常规储层中地震波传播机制和波场特征提供了实验基础。成果发表于《Rock Mechanics and Rock Engineering》和《Geophysical Prospecting》等期刊和SEG、EAGE等会议。.（2）裂缝型储层地震波传播机理的理论新认识.利用参数可控的人工岩心开展了岩石物理实验，阐明了多尺度裂缝介质中散射、波致流两种机制对各向异性的影响，提出了波致流是地震波频散的主导因素，为利用频散理论开展裂缝储层预测提供了理论基础，并建立了裂缝密度与各向异性强度的定量关系，验证了等效介质理论预测精度，揭示了裂缝和流体对裂缝介质地震波传播的影响。成果发表于《Rock Mechanics and Rock Engineering》和《Interpretation》等期刊和SEG、EAGE等会议。.（3）裂缝介质含水饱和度对速度和各向异性的影响.针对裂缝介质在部分饱和条件下的各向异性特征，通过实验室岩石物理实验，测量了部分饱和状态下含裂缝人工砂岩的纵、横波速度，研究裂缝介质的速度和各向异性特征随饱和度的变化。建立了一种部分饱和模型，通过实验数据与理论模型的对比。反映出了新模型可以在缺少骨架模量的情况下较为准确的预测不同孔隙度下，不同饱和度岩石的体积模量变化。成果发表于和SEG、EAGE等会议。