一種粘彈性介質(zhì)中的球面pp波反射系數(shù)建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于石油地球物理勘探領(lǐng)域，具體涉及一種粘彈性介質(zhì)中的球面PP波反 射系數(shù)建模方法，從儲(chǔ)層參數(shù)出發(fā)，基于White模型和球面波的平面波分解算法計(jì)算粘彈 性介質(zhì)中球面PP波反射系數(shù)的建模。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的AV0(振幅隨偏移距）或AVA(振幅隨入射角變化）是基于平面波（幾何 地震學(xué)）的假設(shè)。然而，當(dāng)震源或檢波器離反射界面很近或者需要研究臨界角附近的反射 波場的時(shí)候，幾何地震學(xué)近似就變得不準(zhǔn)確。這是由于實(shí)際地震勘探中使用的是點(diǎn)源，激 發(fā)的是球面波。Gervenf(1961)最早提出了球面波反射系數(shù)的概念，并通過解析解的結(jié) 果分析了球面波反射波場（Cervenf，1959 ;gcrvcnf1960)以及臨界角附近的反射波和 首波的動(dòng)力學(xué)特征（Gervenf，1962 ;Gervenf，1965)。基于球面波的平面波分解算法， Haase(2004)給出了層狀均勻介質(zhì)中球面波反射系數(shù)的計(jì)算方法，并討論了第1類和第3類 AV0對應(yīng)的球面PP和PS波的反射系數(shù)振幅和相位特點(diǎn)。Ursenbach(2007)通過引入一種 特殊形式的子波，使得在計(jì)算球面波反射系數(shù)過程中對頻率的積分可以解析求得，大大提 高了計(jì)算效率。Ayzenberg等人（2007,2009)給出了利用有效反射系數(shù)（ERCs)表示的球面 波反射系數(shù)形式。
[0003] 傳統(tǒng)AVO(AVA)技術(shù)的另一個(gè)假設(shè)就是地下介質(zhì)完全彈性假設(shè)。而VSP記錄 (Hauge，1981;Hedlin等，2001)、測井?dāng)?shù)據(jù)（Schmitt, 1999)以及實(shí)驗(yàn)室中的巖石物理 測量（Behura等，2007 ;Winkler和Nur，1982)均顯示地震波在傳播過程中會(huì)出現(xiàn)衰減 和頻散現(xiàn)象，尤其是對于含有碳?xì)浠衔锏牡貙?，地震波的衰減更為明顯。根據(jù)地震 波傳播理論，國外部分學(xué)者將其歸因于地下介質(zhì)強(qiáng)吸收的反射系數(shù)。White(1975)，De Hoop(1991)，Ursin(2002)等在關(guān)于如何計(jì)算吸收反射系數(shù)方面給出了一系列理論上的討 論，Innanen和Weglein(2007)將一般的吸收逆散射問題簡化為反演單一界面處的反射系 數(shù)，Innanen(2011)詳細(xì)推導(dǎo)了地震波由彈性非衰減介質(zhì)入射到吸收介質(zhì)時(shí)反射及透射系 數(shù)的表達(dá)式。實(shí)際上，完整描述或反演地下介質(zhì)中吸收的反射系數(shù)，既需要考慮振幅隨角度 的變化（AVA)，同時(shí)也要考慮振幅隨頻率的變化關(guān)系（AVF)。
[0004]目前，國際上尚沒有綜合考慮了以上兩種情況的關(guān)于粘彈性介質(zhì)中球面波反射系 數(shù)特征的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種粘彈性介質(zhì)中的球 面PP波反射系數(shù)建模方法，以實(shí)現(xiàn)粘彈性介質(zhì)中球面波反射系數(shù)建模為目標(biāo)，將White模 型和球面波的平面波分解算法有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了粘彈性介質(zhì)中球面PP波反射系數(shù)建模。該 建模方法物理意義明確且更加忠于實(shí)際地震勘探情況，對于更加精確地描述含油氣儲(chǔ)層有 一定的指導(dǎo)意義。
[0006] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種粘彈性介質(zhì)中的球面PP波反射系數(shù)建模方法，包括：
[0008] (1)基于White模型計(jì)算縱波相速度up和品質(zhì)因子GT1 :
[0009] 從儲(chǔ)層參數(shù)出發(fā)，基于White模型計(jì)算得到縱波相速度up和品質(zhì)因子Q4 ;所述儲(chǔ) 層參數(shù)包括巖石骨架特性參數(shù)和孔隙流體特性參數(shù)；
[0010] ⑵求取頻散孔隙介質(zhì)中平面PP波反射系數(shù)；
[0011] 將第（1)步得到的縱波相速度Up和品質(zhì)因子CT1代入到頻散介質(zhì)的Zoeppritz方 程中，計(jì)算得到頻散孔隙介質(zhì)中的平面PP波的反射系數(shù)I;.
[0012] (3)求取球面波反射系數(shù)；
[0013] 在第（2)步中求得平面PP波反射系數(shù)之后，根據(jù)球面波的平面波分解算法對 頻散孔隙介質(zhì)中的球面PP波反射系數(shù)進(jìn)行建模，求得頻散孔隙介質(zhì)中的球面PP波反射系 數(shù)Rapherica! PP °
[0014] 所述步驟（1)是利用公式（12)求得縱波相速度Up，利用公式（13)求得品質(zhì)因子 GT1 的：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種粘彈性介質(zhì)中的球面PP波反射系數(shù)建模方法，其特征在于：所述方法包括： (1) 基于White模型計(jì)算縱波相速度up和品質(zhì)因子(T: 從儲(chǔ)層參數(shù)出發(fā)，基于White模型計(jì)算得到縱波相速度up和品質(zhì)因子;所述儲(chǔ)層參 數(shù)包括巖石骨架特性參數(shù)和孔隙流體特性參數(shù)； (2) 求取頻散孔隙介質(zhì)中平面PP波反射系數(shù)； 將第（1)步得到的縱波相速度up和品質(zhì)因子Q4代入到頻散介質(zhì)的Zo印pritz方程 中，計(jì)算得到頻散孔隙介質(zhì)中的平面PP波的反射系數(shù)<￥，. (3) 求取球面波反射系數(shù)； 在第（2)步中求得平面PP波反射系數(shù)i?;之后，根據(jù)球面波的平面波分解算法對頻散 孔隙介質(zhì)中的球面PP波反射系數(shù)進(jìn)行建模，求得頻散孔隙介質(zhì)中的球面PP波反射系數(shù)
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘彈性介質(zhì)中的球面PP波反射系數(shù)建模方法，其特征在于： 所述步驟（1)是利用公式（12)求得縱波相速度up，利用公式（13)求得品質(zhì)因子f的：
其中，Re和Im分別代表實(shí)部和虛部；u為復(fù)速度，根據(jù)關(guān)系二五求得； 其中3為平均密度，
Pi和P2分別為含氣和含水孔隙介質(zhì)的密度， Pi和P2分別為權(quán)重因子；Pizd/Wi+cyjfdyWi+cy，每個(gè)周期內(nèi)包含兩個(gè)孔隙介質(zhì)層1和 2,對應(yīng)小標(biāo)1和2,層厚為1=1，2 ;
式中Udl7為干巖石的剪切模量，Ke為Gassmann體積模量： Kg =Kdry+a2M, (4) 其中
a為Biot系數(shù)，Ks是巖石礦物體積模量，Kf是流體體積模量，Kd,y是干巖石體積模量， 小是孔隙度；
其中n為流體的粘滯性系數(shù)，k為巖石骨架的滲透率，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粘彈性介質(zhì)中的球面PP波反射系數(shù)建模方法，其特征在于： 所述步驟（2)是這樣實(shí)現(xiàn)的： 所述頻散介質(zhì)的Zoeppritz方程如下：
其中C是速度，0是角度，腳標(biāo)p和S分別代表P波和S波，腳標(biāo)1和2分別代表泥巖 蓋層和砂巖儲(chǔ)層。依賴于頻率的P波速度可以表示為：
V為相速度，通過公式（12)求得，a為吸收系數(shù)，其表達(dá)式為：
將步驟（1)得到的縱波相速度％和品質(zhì)因子f代入公式（15)和公式（16)，然后求 解方程（14)，得到頻散孔隙介質(zhì)中的平面PP波的反射系數(shù)是入射角epl和頻率 ?的函數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的粘彈性介質(zhì)中的球面PP波反射系數(shù)建模方法，其特征在于： 所述步驟（3)中所述根據(jù)球面波的平面波分解算法對頻散孔隙介質(zhì)中的球面PP波反射系 數(shù)進(jìn)行建模是通過下式實(shí)現(xiàn)的：
其中，S=VplAR?)，Vpl為上層介質(zhì)中的P波速度，iKz+hVcosei，其中0i是球面 波的入射角，9是平面波的入射角，1代表一階Bessel函數(shù)，i是虛數(shù)單位； h為震源到反射界面的深度，z為檢波器到反射界面的深度； 通過求解公式（19)即得到頻散孔隙介質(zhì)中的球面PP波反射系數(shù)
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種粘彈性介質(zhì)中的球面PP波反射系數(shù)建模方法，屬于石油地球物理勘探領(lǐng)域。本方法包括：(1)基于White模型計(jì)算縱波相速度υp和品質(zhì)因子Q-1：從儲(chǔ)層參數(shù)出發(fā)，基于White模型計(jì)算得到縱波相速度υp和品質(zhì)因子Q-1；(2)求取頻散孔隙介質(zhì)中平面PP波反射系數(shù)；將第(1)步得到的縱波相速度υp和品質(zhì)因子Q-1代入到頻散介質(zhì)的Zoeppritz方程中，計(jì)算得到頻散孔隙介質(zhì)中的平面PP波的反射系數(shù)(3)求取球面波反射系數(shù)：在第(2)步中求得平面PP波反射系數(shù)之后，根據(jù)球面波的平面波分解算法對頻散孔隙介質(zhì)中的球面PP波反射系數(shù)進(jìn)行建模，求得頻散孔隙介質(zhì)中的球面PP波反射系數(shù)
【IPC分類】G01V1-28
【公開號】CN104570072
【申請?zhí)枴緾N201310483343
【發(fā)明人】楊心超, 滕龍, 王世星
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月16日