裂隙参数对地震波响应特征影响的物理模拟研究

Fracture reservoir is one of the most important unconventional hydrocarbon reservoirs. Hydrocarbon reservoirs and seepage channel of fracture reservoir are controlled by fracture parameters. Along with the developing of seismic exploration precision, it has become a more important problem that how to use seismic wave to evaluate fracture parameters. Plenty of works have been done to understacnd the rock physics characteristics, seismic wave response, and fracture detection in fracture media. In our subject, we create sets of seismic physical models with different fracture parameters, which have similar parameters as the real fracture reservoir. We carried out the analysis of fracture parameters' influence on P-wave and S-wave propagation and effect analysis of fracture detection's application on seismic physical models. Through the experimental measurement on fracture samples with different parameters, we compare experimental results to theoretical rock physics models using Hudson theory and Thomsen equations. We discuss the feasibility of these theoritical equations and provide curves of Vp and Vs versus fracture parameters. We acquire 3D wide azimuth and multi-component 2D seismic data, the seismic response characteristics due to multi-scale fracture parameters are analyzed and the feasibility of fracture detection through AVOA characteristics is discussed. Besides, the sensibility of fracture dectection technology on detecting fracture parameters is also studied. This study provide an experiment basis for complex fracture multi-parameter detection.

裂缝型油气藏是目前遇到的最为重要的非常规油气藏，油气储量与渗流通道受裂隙诸多参数控制。随着对地震勘探精度的提高，利用地震波估算裂隙参数很受重视，为此需要对裂缝介质的岩石物理特性、地震波响应和裂缝检测问题有定量化的认识。通过构建与实际储层参数相近的裂隙参数系列模型和简化的地质模型，利用岩石物理和地震物理模型技术相结合的测试和分析方法，系统地开展多种裂隙参数对纵横波传播特征的分析和裂隙预测方法在地震物理模型上应用的效果分析。通过与Hudson裂隙理论和Thomsen参数表示公式估算结果与测试结果的对比分析，讨论这些理论公式的适用性，给出纵横波速度与裂隙参数的关系曲线。通过多种裂隙参数地层模型的多方位二维和宽方位三维地震数据，观测分析裂隙参数引起的地震波响应特征，讨论分析利用方位AVO特征预测裂隙参数的可行性以及有关裂缝检测技术（软件）对裂隙参数预测的敏感性，为复杂裂缝多参数检测提供实验依据。

地球上部沉积岩地层中存在着各种尺度的裂缝，无论是油气勘探和开发，或是地质工程领域迫切需要通过地球物理方法了解地层裂缝参数与对地层的弹性的影响。需要对裂缝介质的岩石物理特性、地震波响应和裂缝检测问题有较定量化的认识。本项目通过等效相似模拟方法构建裂隙模型，通过对这些模型的测试分析，得到了裂隙参数模岩石物理和地震响应特征的一些结果和认识。.通过环氧树脂具有的流动可固化特性，摸索了一套与硅橡胶和石粉等材料混合制作工艺，得到了基质和裂隙充填物弹性模量可变裂隙模型制作材料；用此材料构建了70个不同裂隙参数简化模型和一个与实际裂隙储层结合的三维地质－地震模型；得到了三种频率纵横波速度数据和宽窄方位两套三维地震数据。实验认为利用这套方法是在实验室模拟裂隙介质和裂隙储层模型最佳的方式，具有稳定性操作性及较好的相似性。.在对裂隙参数系列简化模型的纵横波速度测试分析发现：1）随裂隙长宽比增加时平行裂隙方向的纵波和快横波以速度有所下降，慢横波的速度和振幅都随长宽比值增大而增大；2）Hudson理论的高频适用性在0.2MHz附近，裂隙对声波的散射，一方面与其它散射体一样与波长与散射体尺寸比有关，其规律是在传播或是振动方向平行裂隙时有轻微的频散，在垂直裂隙时频散明显增大，尤其是慢波。裂隙延伸度对垂直裂隙传播的纵波波速频散影响更大；3）除Hudson理论外，其它一些包裹体裂隙模型，在纵波或是快慢横波上与实验结果或多或少有些不符，说明这些理论的一些假设条件与实际有一些差异。.利用裂隙嵌入法摸索了一套裂隙参数可控的裂隙储层地震物理模拟方法，所得地震数据为裂隙参数预测，各向异性地层方法的验证提供了较好的基础。通过分方位、振幅属性和叠后属性等处理分析发现：1）叠前道集数据的振幅方位各向异性特征，与拟合得到的裂缝方位与模型设计方位相吻合；2）频率衰减梯度属性在预测小尺度的裂缝方面优势明显；3）基于Curvelet变换的多方向相干分析技术能够预测断层和大尺度裂缝，断层和大裂缝位置处裂缝密度结果连续，对中尺度裂缝效果不明显；4）倾角约束分频相干属性对裂缝最为敏感，对于多尺度裂隙储层利用叠后多属性融合，不仅能突出大裂缝，还可以减小多解性。.项目还初步进行了裂隙参数对衰减的影响，裂隙性双孔模型的理论验证和震电效应的测试以及对实际致密砂岩的纵横波速度的测试。得到一些有意义的认识。