各向异性裂缝预测(石油勘探).docx

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1、各向异性裂缝预测(石油勘探)物探技术资料2015年11月-2016年11月WildBoar前言常规地震勘探中，地下介质总是被假设为各向同性介质，几乎所有的地震采集、处理和解释软件认定的介质模型都是各向同性介质。例如地震资料处理中，地表高程静校正使用的近地表速度模型为常速度，是各向同性的；正常时差校正(NMO)，考虑的均方根速度场是随着深度的增加而增加的层状速度场，也就是说在同一个地层内的速度与地震波的传播路径无关，这样简化了时距曲线，同时确认了层内的介质速度是各向同性的；偏移和时深转换都没有考虑地震波沿着射线路径发生

2、变化的过程。可以说石油勘探目前使用的各种基础理论都是建立在各向同性介质上的，包括高程校正、剩余静校正、时距曲线方程、NMO、波动方程等等。人们很早就观察到了介质的各向异性现象，从19世纪50年代，各向异性的研究形成了一些最基础的理论，这些理论主要是从数学的角度分析介质的属性，物理意义不是很明确，更不用说具体的行业应用了。此后，多名地震勘探专业的数学家不断完善、扩充基础理论，先后发现了横波分裂现象；提出了各向异性的EDA模型，证实了横波分裂现象的存在性和裂隙引起的各向异性现象；最终Thomsen通过分析弹性系数给出了一

3、套Thomsen各向异性参数，并于1995年提出了裂隙理论，分析了波在VTI介质中的传播特征。可见，这套理论是数学理论+基础物理学+专业应用的产物，经历了约150年的发展历史，大约在老佛爷入宫那年老外就研究基础理论了，而那时中华帝国还沉浸在天朝四大发明的往事中。相对于其它地震理论，各向异性的应用为什么如此滞后呢？俺认为主要是工业需求问题，既然常规的地震勘探理论和商业应用已经能满足绝大部分油气勘探的要求了，为什么还研究应用面狭窄、商业实现复杂、使用疗效未明的各向异性问题？理论发展来源于商业需求，如同没有买卖就没有杀戮一

4、样。那么，现在为什么在石油勘探领域开始注重各向异性研究了呢？主要有以下几个原因，首先是现有的计算机处理能力可以满足研究需求，全方位角大数据地震采集技术提供的海量数据中含有各向异性信息，这是各向异性研究的物质基础；其次，现在石油物探已经从粗糙的宏观介质属性研究转向了微观岩石物理结构的研究，需要揭示储层的成分、物理结构等特征，具体商业需求若此，特别是通过地震数据研究储层裂隙分布急需可靠的商业应用；最后，各向异性研究的理论基础已经完备，只需把数学物理公式转译为计算机算法，然后在软件上实现即可。因此现在各向异性的研究已经万事

5、俱备了，就差抄一抄老外的文章就可以发表论文了。虽然介质的各向异性被证实是普遍存在的，但实际的商业化地震资料处理、解释依旧还是应用各向同性地震波传播理论。目前对于地震各向异性的研究，是以薄互层与裂隙作为产生各项异性的基础，通过含油气层的裂隙所引起的岩层各向异性研究，可以得到岩层中裂隙的密度和其分布信息，为油气勘探提供储层情况资料；对薄互层的各向异性研究，可以对薄互层的位置、分布、以及物性进行预测。现在老衲知道的商用的各向异性分析软件只有CGG地震数据处理软件下的各向异性因子扫描模块，还没有形成完整的分析处理系统。各向异

6、性在石油勘探领域理论研究虽然已经比较成熟了，但市场需求始终制约着资本家在此类软件方面的投资，有些技术是通过市场需求和投资之间博弈后产生的。总之，各向异性成为标准地震勘探处理软件还需要很长的路。1.各向同性和各向异性介质简介各项同性指物体的物理、化学方面的性质不会因测量方向的不同而有所变化的特性，既某一物体的沿着不同的方向所测得的物理参数值大小完全相同，又称为均质性。也可以说成物理性质不随量度方向变化，例如纯水和黄金的密度。试想一下，如果同样纯度的黄金的密度不一样，银行发行的纪念金币岂不是每块的价格都不一样。现实生活中

7、，我们多数时候把各种物品的看成各向同性的，买西瓜时，一般人的理解是花的钱越多、买的西瓜就越大，隐含的理解则是不同大小的西瓜密度是一致的，瓜皮和瓜瓤没有区别，它们都是各项同性材料构成的；同样你在买猪肉时肯定也没想过同样的重量，那家的肉密度小些、体积大点，除非你真的测出了低密度猪肉口感好些。所以宏观的现实世界中，人们一般认为同样材料构成的物品都是个性同性的。当材料的尺度缩小到微观世界，由于在不同方向构成其结构的分子、原子数目是不同的，很多材料则呈现出了各向异性特征。各向异性是指晶体沿着晶格的不同方向，原子排列的周期性和疏

8、密程度不尽相同，由此导致晶体在不同方向的物理化学特性也不同，这就是晶体的各向异性。这里的各向异性特别说明为“晶体”，可见这一概念来源于微观世界，在宏观测量上很多介质则难以表现出各向异性的。关于各向异性的意义在不同领域中也是不同的，通常来说，在相同位置测量时，当测量方向变化时若介质的物理量也是变化的，则该介质就被称为各向异性介质，如地震波速的各向