三维方位各向异性分析与裂缝检测

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1、第1章绪论第1章绪论面对常规油气资源的日益殆尽，非常规、隐蔽性油气藏正在成为勘探的重点，因而裂缝性油气藏成为当今全球油气增加储量、提高产量的重要领域之一，这对我们的勘探方法和方式提出了新的要求。裂缝储层地球物理学自身在理论和技术方法上取得了全面的进步与发展，虽然很多问题在学术上尚有争议，但确实是在进步与发展着。随着地震硬件设备的逐步发展，地震采集道数从几百道发展到几千道甚至上万道，使得复杂的采集观测系统成为可能。这些都促使了对裂缝性油气藏的地震勘探不断发展。1.1选题的目的和意义随着社会对油气资源需求的不断攀升，相对容易勘探的构造油气藏几乎已被开发完毕

2、。地震勘探已经从构造勘探走向岩性勘探，对地下介质的描述也从均匀介质走向非均匀介质，各向同性介质走向各向异性介质。由于裂缝性油气藏在油气储层中占有重要的位置，勘探与开发人员越来越重视裂缝性油气藏，使得裂缝性油气藏成为当今地震勘探研究的热点。储层中裂缝的发育是在一定的地质、岩石物理条件下造成的，大至断裂、小到微裂隙均包含在内。在地壳构造运动的作用下，裂缝已是一种普遍现象广泛存在于各类地层中，由于裂缝是油气主要运移通道和储集空间，无论是致密砂岩、泥岩、碳酸盐岩、火成岩以及古潜山变质岩中，裂缝性油气藏已是具有重要工业价值的油气藏，据估计，裂缝性油气藏是二十一世

3、纪全球油气增储上产的重要领域之一。储层中的裂缝具有分布复杂，规律差的特点。由于裂缝的物理属性复杂和横向、纵向变化大，因此依靠测井数据得到的井间裂缝方向和密度的预测结果难于向外推。这就给勘探成本较低、横向分辨率高且能进行三维全空间成图、成像的地震等地球物理方法留下了应用和发展的空间，油气储层的地球物理描述或预测变得十分必要。地震资料中包含了裂缝的信息，地震方法是识别裂缝型储层的重要手段，其基础是各向异性理论。从二十世纪五十年代开始，地球物理学家们展开了对各向异性介质中波的传播规律的研究，通过研究裂缝介质中波的运动学、动力学特征，寻找检测裂缝的途径。在实际

4、的裂缝储层中由于上覆介质的压实作用，水平或低角度裂缝几乎消失，高角度和近于垂直的裂缝容易得到保存，这些裂缝的存在造成了地震波传播过程中各向异性特征。因此在裂缝性储层中常存在明显的EDA各向异性的影响，主要表现为振幅、速度、反射波形及相位随测线方位变化而变1成都理工大学硕士学位论文化。从而通过对EDA介质的描述和模型试验的研究，运用裂缝介质中地震纵波的动力学特征和运动学特征，反演出裂缝的发育方向和发育强度，为寻找裂缝性油气藏提供帮助。1.2裂缝引起的各向异性理论的研究现状裂缝储层的研究与各向异性介质中地震波的传播理论的发展密切相关。上世纪八十年代中期Cr

5、ampin发现了横波在定向裂隙介质中传播时出现快横波和慢横波的横波分裂现象，并称其为横波双折射，他还提出了著名的EDA介质，这种介质模拟了一种在各向同性背景上的平行排列的垂直裂缝系统。Hudson(1986)在一定的假设条件下，给出了求解裂隙介质弹性张量的方法和近似表达式，为裂隙介质的数值模拟奠定了基础。Thomsen(1995)发展了这一模型，假设介质包含了一套平行的与等径孔隙液压连接的裂隙，这个模型的基本假设是流体压力局部平衡。Thomsen裂隙理论是在引入一套Thomsen各向异性参数的基础上给出的，并给出TI介质的描述和介质中地震波传播的相速度

6、表达式。这些研究成果为裂隙介质理论研究、数值模拟和实际裂缝检测方法研究奠定了理论基础。Tsvankin（1997）利用EDA介质和VTI介质在对称轴平面内的波传播的等同性，给出了EDA介质的另一种有效的描述，并给出了EDA介质中纯模式地震波的动校正速度公式。Ruger等人（1995～1998）在对EDA介质中地震波传播理论的深入研究后，提出了在弱各向异性假设下纵波反射系数随入射角和观测方位变化的方程式。Chapman(2003)研究随观测频率变化的各向异性，使各向异性介质PP波反射系数理论适用于随频率变化的情况。我国学者腾吉文、何樵登、张中杰、杨慧珠和

7、华人学者李向阳、王之敬等在地震各向异性和裂缝的理论研究、物理模型试验、数值模拟和实际应用等方面均有重要研究成果。1.3裂缝预测的国内外研究现状裂缝的研究国内外起步都很晚，直到七十年代国外才有专著发表，我国关于裂缝性储层的研究在八十年代才开始有所进展，主要是地质规律的深化认识，利用地球物理手段研究裂缝是最近十几年的事。总的来说，地球物理方法现在还没有一套系统完整的裂缝找油和裂缝预测方法。近十年来，国外的裂缝储层研究在测井研究方法上有较大的进展，如现在应用较广的岩芯与成像测井技术。但测井资料对于研究深层、面上裂缝的分布有很大的局限性。除了传统的储层研究方法

8、，近年来逐步发展了许多以地震方法为主要手段的裂缝预测技术。二十世纪七十年代最早运用是根据横波在