组分型孔隙流体介质波场模拟及属性研究

论文摘要

论文依托导师的自然科学基金项目《基于组分型弹性孔隙介质的天然气水合物饱和度研究》及863计划项目《海上时移地震油藏监测技术》,基于组分型弹性孔隙介质理论,利用有限差分方法实现了三相组分型弹性孔隙流体介质模型中的地震波场数值模拟,分析总结了地震波在组分介质模型中传播的波场特性。结合储层实际资料考察了流体替换过程中相关地震属性的变化。本文的研究成果可以拓展到与孔隙介质储层有关的石油、天然气能源和水资源等领域的地震勘探与开发中,对于人们认识和理解含流体多孔介质中波的传播规律以及表征地下介质的构造与岩性特征等方面,具有重要的理论与实际意义。在导师的指导下和继承前人成果基础上,主要的研究工作如下:1、简述了Biot理论、组分型孔隙介质理论和波场数值模拟技术的发展历史及研究现状。2、阐明了三相组分型弹性孔隙流体介质各弹性参数的组分型计算公式,这些计算公式统称为孔隙介质组分方程法。建立起新的波动方程及速度表达形式,并与前人的经验公式法进行了试算对比。本项内容是后续研究工作的基础。3、针对三相组分型弹性孔隙流体介质,建立了二维波动方程的交错差分格式,讨论了其初始条件、稳定性条件、边界条件。运用VC++编程实现了三相组分型弹性孔隙流体介质模型中的波场数值模拟,模拟出各理论地质模型中的合成地震记录和地震波传播快照图,分析解释这些图形中观测到的纵、横波及波的反射、透射、折射、绕射现象,从而总结出三相组分型弹性孔隙流体介质中地震波传播的规律。4、在上述工作基础上,重点分析了流体替换过程中相关地震属性的变化情况。首先根据孔隙介质组分方程法计算出三相组分型弹性孔隙流体介质的弹性参数随孔隙度、饱和度变化情况;其次用已设计出的正演模拟程序模拟出不同孔隙度、饱和度时的波场快照图、波场快照差异剖面、合成记录差异剖面,并用MATLAB生成振动图及振动差异图;最后,结合渤海实验区的实际储层资料定量地分析孔隙度、饱和度变化对波场的影响。5、针对以上介绍的孔隙介质组分方程法的不足,对NIU2组分公式进行了研究。选取适当的模型参数,计算了密度、速度、泊松比随孔隙度、饱和度变化趋势,并对比分析了两公式的区别。

论文目录

• 第1章 引言
• 1.1 孔隙介质理论研究背景
• 1.1.1 Biot 理论的研究简况
• 1.1.2 组分型弹性孔隙介质理论简介
• 1.1.3 波场正演模拟技术发展状况
• 1.2 组分型孔隙流体介质波场数值模拟研究的目的及意义
• 1.3 论文工作内容和成果要点
• 第2章 三相组分型弹性孔隙流体介质的弹性参数
• 2.1 孔隙介质组分方程法计算弹性参数
• 2.1.1 密度组分方程
• 2.1.2 体积模量的计算
• 2.1.3 波动方程及速度表达形式
• 2.1.4 波阻抗的计算
• 2.1.5 横纵波速度比的计算
• 2.1.6 剪切模量的计算
• 2.1.7 剪切模量与体积模量比的计算
• 2.1.8 拉梅系数的计算
• 2.1.9 泊松比的计算
• 2.1.10 弹性参数的其它关系
• 2.2 估算三相孔隙流体介质速度参数的其它计算方法
• 2.3 组分方程法与经验公式法试算对比分析
• 本章内容小结
• 第3章 介质模型中的波场数值模拟
• 3.1 三相组分型弹性孔隙流体介质模型中的有限差分法
• 3.1.1 交错差分格式
• 3.1.2 初始条件
• 3.1.3 稳定性条件
• 3.1.4 自由表面边界条件
• 3.1.5 弹性分界面条件
• 3.1.6 吸收边界条件
• 3.2 理论地质模型中的试算
• 3.2.1 震源
• 3.2.2 单层模型中的波场模拟
• 固体）模型中的波场模拟'>3.2.3 双层（固体_固体）模型中的波场模拟
• 固体）模型中的波场模拟'>3.2.4 双层（流体_固体）模型中的波场模拟
• 3.2.5 三层模型中的地表接收合成记录
• 3.2.6 复杂模型中的绕射波
• 本章内容小结
• 第4章 流体替换地震属性差异研究
• 4.1 弹性参数随孔隙度、饱和度变化图
• 4.2 波场快照随孔隙度、饱和度变化
• 4.2.1 波场快照随孔隙度变化
• 4.2.2 波场快照随饱和度变化
• 4.3 波场快照差异剖面
• 4.3.1 孔隙度变化波场快照差异剖面
• 4.3.2 饱和度变化波场快照差异剖面
• 4.4 合成记录差异剖面及振动差异图
• 4.4.1 孔隙度变化合成记录差异剖面及振动差异图
• 4.4.2 饱和度变化合成记录差异剖面及振动差异图
• 本章内容小结
• 第5章 渤海实验区中应用分析
• 5.1 孔隙度变化地震差异分析
• 5.1.1 曲线计算
• 5.1.2 波场模拟
• 5.2 饱和度变化地震差异分析
• 5.2.1 曲线计算
• 5.2.2 波场模拟
• 本章内容小结
• 第6章 NIU2 组分公式试算分析
• 6.1 主要弹性参数的组分形式
• 6.1.1 密度表达式
• 6.1.2 体积模量公式
• 6.1.3 剪切模量公式
• 6.1.4 速度表达式
• 6.1.5 横纵波速度比表达式
• 6.1.6 泊松比公式
• 6.2 曲线计算
• 6.2.1 弹性参数随孔隙度变化曲线
• 6.2.2 弹性参数随饱和度变化曲线
• 6.3 NIU1 组分公式与NIU2 组分公式对比分析
• 本章内容小结
• 第7章 结论与建议
• 7.1 已完成的工作
• 7.2 今后工作设想
• 致谢
• 参考文献