CN104977606A - 一种缝洞型储层地震数值模型建立方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缝洞型储层地震数值模型建立方法，该方法包括：孔洞分布模型建立步骤，基于随机介质理论建立待分析缝洞型储层的孔洞分布模型，其包括背景介质区域和孔洞区域；裂缝弹性参数确定步骤，根据待分析缝洞型储层的裂缝的几何参数，确定待分析缝洞型储层的裂缝弹性参数；缝洞型储层模型建立步骤，将裂缝弹性参数赋予背景介质区域，将已知的孔洞包含物的弹性参数赋予孔洞区域，得到待分析缝洞型储层的地震数值模型。本发明既能够体现缝洞型储层的裂缝介质的各向异性特征，还能够体现储层中随机孔洞的散射特征，其能够完整、准确地描述裂缝、孔洞结构并存的缝洞型储层，对于缝洞型储层的研究分析以及油气勘探具有重要意义。

Description

一种缝洞型储层地震数值模型建立方法

技术领域

本发明涉及油气地球物理技术领域，具体地说，涉及一种缝洞型储层地震数值模型建立方法。

背景技术

地震波场模拟是地震勘探和地震学的基础。地震波场模拟就是在假定地下介质结构模型和相应物理参数已知的情况下，模拟研究地震波在地下介质中的传播规律，并计算在地面或地下各个观测点所应观测到的地震数值的一种地震模拟方法。地震波场模拟不但在石油、天然气、重金属和非金属等矿产资源及工程，以及环境地球物理中有着广泛地应用，而且在地震灾害预测、地震区带划分以及地壳构造和地球内部结构研究等方面，也起着十分重要的作用。

建立可以反映结构特征的数学模型是进行复杂介质地震波场模拟的前提，因此研究人员提出了多种模型来描述地下的不同储层。

裂缝型储层是一种大量存在的油气储层类型，为此许多学者对裂缝进行了大量的研究。哈德森将裂缝看成是以一个个非常扁的椭球体，并用弹性扰动理论推导出裂缝等效各向异性介质的弹性系数与各向同性背景介质的弹性系数、裂缝参数之间的关系，并给出了裂缝中不同充填物对弹性常数的影响。勋伯格和塞耶斯将裂缝看成是具有线性滑动边界条件的柔性边界，推导出了裂缝等效各向异性介质的柔性矩阵。随后很多学者运用这两种等效介质理论来建立模型，并通过波场模拟研究了地震波在裂缝储层中的传播特点。孔洞型储层也是一种广泛存在的油气储层类型，许多学者对地层中不规则孔洞也做了大量研究工作。

现有技术中，对单独的裂缝型储层和孔洞型储层已经做了许多研究，并建立了对应的数学模型。然而在实际地层中，地质结构往往不是单一的。例如海相碳酸盐岩储层中，由于地质作用，裂缝、孔洞同时存在。当前的裂缝或孔洞的波场模拟建模方法并不能准确描述裂缝、孔洞结构并存的缝洞型储层，使得在进行地震波场模拟无法得到准确、可靠的数据。

基于上述情况，亟需一种能够准确地建立缝洞型储层的地震数值模型的方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种缝洞型储层地震数值模型建立方法，所述方法包括：

孔洞分布模型建立步骤，基于随机介质理论建立待分析缝洞型储层的孔洞分布模型，其包括背景介质区域和孔洞区域；

裂缝弹性参数确定步骤，根据所述待分析缝洞型储层的裂缝的几何参数，确定所述待分析缝洞型储层的裂缝弹性参数；

缝洞型储层模型建立步骤，将所述裂缝弹性参数赋予所述背景介质区域，将已知的孔洞包含物的弹性参数赋予所述孔洞区域，得到所述待分析缝洞型储层的地震数值模型。

根据本发明的一个实施例，所述孔洞分布模型建立步骤包括：

确定所述待分析缝洞型储层中各点的相对扰动；

根据各点的相对扰动，计算所述待分析缝洞型储层中各点的空间分布参数；

将各点的空间分布参数与预设参数阈值进行比较，根据比较结果建立所述待分析缝洞型储层的孔洞分布模型。

根据本发明的一个实施例，

当所述待分析缝洞型储层的介质空间中一点处的的空间分布参数大于所述预设参数阈值时，判断该点处为背景介质区域，否则判断该点处为孔洞区域。

根据本发明的一个实施例，确定各点相对扰动的步骤包括：

根据预设的空间分布参数的自相关函数，确定随机过程的功率谱函数；

基于所述功率谱函数和预设随机场，根据随机谱函数模型计算所述随机过程的随机谱函数；

对所述随机谱函数进行逆傅里叶变换变换，得到所述随机过程的随机扰动；

计算所述随机扰动的均值和方差，并根据所述随机扰动的均值和方差对所述随机扰动进行规范化，得到所述待分析缝洞型储层中各点的相对扰动。

根据本发明的一个实施例，根据如下公式计算所述待分析缝洞型储层中各点的相对扰动：

$\mathrm{\σ}(x,z)=\frac{\mathrm{\ϵ}}{d}\·[\mathrm{\ψ}(x,z)-c]$

其中，σ(x,z)表示待分析缝洞型储层中(x,z)点处的相对扰动，ε表示规范化后的标准差，c和d分别表示(x,z)点处随机扰动ψ(x,z)的均值和标准差。

根据本发明的一个实施例，所述自相关函数包括以下所列项中的任一项：

指数型椭圆自相关函数、高斯型椭圆自相关函数、冯卡门自相关函数。

根据本发明的一个实施例，所述空间分布参数包括密度。

根据本发明的一个实施例，根据如下公式计算所述待分析缝洞型储层中各点的密度：

ρ(x,z)＝ρ₀·(1+K·σ(x,z))

其中，ρ(x,z)表示待分析缝洞型储层中(x,z)点处的密度，ρ₀表示背景介质区域的密度，K表示比例常数，σ(x,z)表示待分析缝洞型储层中(x,z)点处的相对扰动。

根据本发明的一个实施例，裂缝弹性参数确定步骤包括：

基于待分析缝洞型储层的地质参数，根据预设裂缝模型计算弹性参数中间量；

根据所述弹性参数中间量，计算裂缝介质的修正量；

基于所述裂缝介质的修正量，根据哈德森理论计算所述待分析缝洞型储层的含定向分布裂缝介质的等效各相异性介质的弹性参数，作为所述待分析缝洞型储层的裂缝弹性参数。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：

地震波场模拟步骤，对所述地震数值模型进行波动方程的数值模拟，获取所述地震数值模型中各点的震动参数，并根据所述震动参数建立所述待分析缝洞型储层的地震波场。

本发明提供的缝洞型储层地震数值模型建立方法所建立的地震数值模型既具有裂缝介质的各向异性特征，还具有随机孔洞的散射特征。相较于现有的缝洞型储层的地震数值模型建立方法，本发明提供的方法能够更加完整、准确地描述裂缝、孔洞结构并存的缝洞型储层，对于缝洞型储层的研究分析以及油气勘探具有十分重要的意义。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是根据本发明的一个实施例的缝洞型储层模型建立方法的流程图；

图2是根据本发明的一个实施例的建立孔洞分布模型的流程图；

图3是根据本发明的一个实施例的计算待分析孔洞型模型随机扰动的流程图；

图4是根据本发明的一个实施例的缝洞型储层的地震数值模型图；

图5a是根据本发明的一个实施例的缝洞型储层x方向位移的地震波场快照图；

图5b是根据本发明的一个实施例的缝洞型储层y方向位移的地震波场快照图；

图5c是根据本发明的一个实施例的缝洞型储层z方向位移的地震波场快照图；

图6是根据本发明的一个实施例的某双层缝洞型储层的地震数值模型图；

图7a是根据本发明的一个实施例的双层地震数值模型x方向位移的地震记录；

图7b是根据本发明的一个实施例的双层地震数值模型y方向位移的地震记录；

图7c是根据本发明的一个实施例的双层地震数值模型z方向位移的地震记录。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

图1示出了本实施例中缝洞型储层地震数值模型建立方法的流程图。

如图1所示，首先在孔洞分布模型建立步骤S101中基于随机介质理论确定带分析缝洞型储层的背景介质区域和孔洞区域，建立待分析储层的孔洞分布模型。本实施例中，以碳酸盐矿作为待分析储层的背景介质，但本发明不限于此。

建立缝洞型储层地震数值模型首先需要确定缝洞型储层中孔洞的位置，现有拘束中往往采用确定性的方法来描述孔洞在空间的位置。近年来随着随机介质理论的发展，随机介质理论也逐渐被应用到油气地球物理技术领域。由于实际储层中孔洞是随机分布的，所以用随机介质理论中空间随机分布的方法进行孔洞位置确定更为合理。

图2示出了本实施例中基于随机介质理论，建立待分析缝洞型储层的孔洞分布模型的流程。

如图2所示，首先在步骤S201中确定待分析缝洞型储层中各点的相对扰动σ(x,z)。随后在步骤S202中，根据各点的相对扰动σ(x,z)建立待分析缝洞型储层中各点的空间分布参数。本实施例中，将各点的密度作为空间分布参数。

对于各点的相对扰动σ(x,z)，其具有如下公式：

$\mathrm{\σ}(x,z)=K^{-1}\·\frac{\mathrm{\δ\ρ}(x,z)}{{\mathrm{\ρ}}_0}---\left(1\right)$

其中，ρ₀表示背景介质的密度（即碳酸盐矿的密度），K表示比例常数，δ_ρ(x,z)表示待分析储层中(x,z)点处密度ρ(x,z)的扰动。

而对于待分析储层中(x,z)点处的密度ρ(x,z)来说，其具有如下公式：

ρ(x,z)＝ρ₀+δρ(x,z)   （2）

联合公式（1）与公式（2），则有：

ρ(x,z)＝ρ₀·(1+K·σ(x,z))   （3）

需要说明的是，在根据本发明的其他实施例中，空间分布参数还可以选取其他合理参数，例如弹性模量等，本发明不限于此。本实施例中，通过多次试验，将比例常数K的取值设为1，但本发明不限于此，在根据本发明的其他实施例中，比例常数K还可以取其他合理值。

计算得到各点的密度后，在步骤S203中判断步骤S202计算得到的各点的密度是否大于预设密度阈值。其中，该预设密度阈值根据待分析储层的地质数据综合得到。如果某一点的密度大于预设密度阈值，则在步骤S204中判断该点为背景介质区域；否则在步骤S205中判断该点为孔洞区域。

最后在步骤S206中，根据待分析缝洞型储层的背景介质区域和孔洞区域，建立待分析缝洞型储层的孔洞分布模型。

从公式（3）可以看出，建立待分析缝洞型储层的孔洞分布模型最关键的是计算待分析储层中各点的相对扰动。根据随机过程理论，随机过程的功率谱是其自相关函数的傅里叶变换，再由随机过程的谱展开理论，即可由功率谱函数模拟产生由它描述的随机扰动。

图3示出了实施例中待分析储层中各点的相对扰动的计算流程图。

如图3所示，首先在步骤S301中根据预设的密度的自相关函数，确定随机过程的功率谱函数。

在步骤S301中，选择自相关函数对进行傅里叶变换，有如下公式：

其中，k_x和k_z分别表示横向和纵向上的波数，Φ(k_x,k_z)表示随机过程的功率谱函数。

本实施例中，自相关函数采用指数型椭圆自相关函数，即：

其中，a和b分别是随机介质在x方向和z方向上的自相关长度。

需要说明的是，在根据本发明的其他实施例中，自相关函数还可以采用其他合理的函数形式，例如高斯型椭圆自相关函数、冯卡门型自相关函数等，本发明不限于此。对于不同的自相关函数，其具有不同的特征，能够更好地适用于不同的地质情况。

根据随机过程理论，功率谱与随机场的乘积就是随机谱函数。但由于理论上自相关函数以及随机函数都是连续函数，而在实现过程中，用的是一系列离散数据。这就不可避免地产生误差，从而导致求得的随机谱函数不再满足给定的自相关函数的假设条件。为了消除这种误差，本实施例中，采用平滑数据的方法来求得随机谱函数Ψ(k_x,k_z)，其可以采用如下公式表示：

$\mathrm{\Ψ}(k_x,k_z)=\sqrt{\mathrm{\Φ}(k_x,k_z)}\·e^{\mathrm{i\θ}(k_x,k_z)}---\left(6\right)$

本实施例中，预设随机场θ(k_x,k_z)是利用随机数发生器在[0,2π]区间上产生的服从均匀分布的独立的二维随机场。但本发明不限于此，在根据本发明的其他实施例中，还可以采用其他合理方式获得随机场函数。

再次如图3所示，在步骤S302中得到随机谱函数后，在步骤S303中对得到的随机谱函数Ψ(k_x,k_z)进行傅里叶逆变换，得到随机过程的随机扰动ψ(x,z)，即：

$\mathrm{\ψ}(x,z)=\frac{1}{{\left(2\mathrm{\π}\right)}^2}{\∫}_{-\∞}^{+\∞}{\∫}_{-\∞}^{+\∞}\mathrm{\Ψ}(k_x,k_z)e^{i(k_{x}x+k_{z}z)}{\mathrm{dk}}_x{\mathrm{dk}}_z---\left(7\right)$

本实施例中，在步骤S304中计算随机扰动ψ(x,z)的均值c和方差d²。最后在步骤S305中，根据随机扰动ψ(x,z)的均值c和方差d²对随机扰动ψ(x,z)进行规范化，得到待分析缝洞型储层中各点的相对扰动σ(x,z)。得到的相对扰动σ(x,z)的均值为零、方差为ε²，并且以为自相关函数。本实施例中，相对扰动σ(x,z)可以采用如下公式表示：

$\mathrm{\σ}(x,z)=\frac{\mathrm{\ϵ}}{d}\·[\mathrm{\ψ}(x,z)-c]---\left(8\right)$

由此，完成了待分析缝洞型储层的孔洞分布模型的建立过程。

再次如图1所示，在建立好待分析缝洞型储层的孔洞分布模型后，在裂缝弹性参数确定步骤S102中，根据待分析储层的裂缝的几何参数，确定待分析缝洞型储层的裂缝弹性参数。

本实施例中，采用哈德森理论确定待分缝洞型储层的裂缝弹性参数。

在研究裂缝介质中波的传播规律时，最为关键的问题是研究介质的弹性参数。一般认为裂缝存在于均匀各相同性介质的背景上，并将各相同性介质看成是围岩，将裂缝中的矿物（油气或水）看成是夹杂。由于裂缝的形状各异，分布也不均匀，要精确求解裂缝介质的弹性参数非常困难。哈德森在一定假设条件下给出了求解裂缝各相异性介质的近似表达式，即哈德森裂缝介质模型。

哈德森裂缝介质模型包括以下几个假设：

1）长波近似，即介质包含的定向排列裂缝比地震波长小得多；

2）在地震波长范围内，裂缝位置均匀分布；

3）裂缝稀疏并且不连续，裂缝总体积占岩石总体积的比例很小；

4）裂缝是具有小的纵横比（即轴率）的扁球体，也就是裂缝可以近似为圆币形分布的扁球体。

在此基础上，哈德森含裂纹介质的弹性常数C就可以采用如下公式求得：

C＝C⁰+C¹+C²+O(vr³)   （9）

其中，C⁰表示无裂缝介质（即围岩，本实施例中为碳酸盐矿物）的弹性参数，C¹是每个裂缝分别独立作用产生的修正项，也称为裂缝介质的一阶修正量，C²是由裂缝两两相互耦合作用产生的修正项，也称为裂缝介质的二阶修正量，v是裂缝的分布密度，r是裂缝的平均半径（即裂缝的平均尺度），O(vr³)是量va³的高阶扰动小量，通常高阶扰动小量O(vr³)可以忽略。

现假设待分析储层中只有一组平行排列、均匀分布的圆币形裂缝，裂缝的特征尺度与间距远小于波长，裂缝的法向单位矢量n＝(n₁,n₂,n₃)^T＝(0,0,1)^T。

则一阶修正量C¹可以根据如下公式计算：

$C_{\mathrm{ijpq}}^1=-\frac{\left({\mathrm{va}}^3\right)}{\mathrm{\μ}}\·C_{k3\mathrm{ij}}^0\·C_{l3\mathrm{pq}}^0\·U_{\mathrm{kl}}---\left(10\right)$

二阶修正量C²可以根据如下公式计算：

$C_{\mathrm{ijpq}}^2=\frac{1}{\mathrm{\μ}}\·C_{\mathrm{ijlm}}^1\·C_{\mathrm{rspq}}^1\·{\mathrm{\χ}}_{\mathrm{lmrs}}---\left(11\right)$

公式（11）中，

${\mathrm{\χ}}_{\mathrm{lmrs}}=\frac{1}{15}\{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{lr}}{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{ms}}(4+{\mathrm{\τ}}^2)-({\mathrm{\δ}}_{\mathrm{lm}}{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{rs}}+{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{mr}}{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{ls}})(1-{\mathrm{\τ}}^2)\}---\left(12\right)$

${\mathrm{\τ}}^2=\frac{\mathrm{\λ}+2\mathrm{\μ}}{\mathrm{\μ}}---\left(13\right)$

在公式(10)～公式(13)中，弹性常数C为四阶张量；i、j、p、q为弹性常数C中用于表示方向的下标，它们为1～3之间的整数；l、m、r、s为用于表示方向的下标，它们为1～3之间的整数；U表示裂缝介质的状态量，其与背景介质、裂缝细长比以及裂缝填充物有关；a表示裂缝细半径；v表示裂缝密度；χ表示只和背景介质有关的裂缝状态参数；δ表示克罗内克张量；λ和μ表示围岩介质的拉梅常数。

哈德森理论的最根本点是求得裂缝介质的U_kl，U_kl求得后即可由公式（10）至公式（13）计算得到裂缝介质的一阶修正量C¹和二阶修正量C²。同时，只有U₁₁和U₃₃才可以由裂缝的几何参数以及围岩介质的弹性常数描述。在任何情况下，当k≠l时，U_kl＝0，此时U₁₁和U₃₃可以分别根据如下公式计算：

$U_{11}=\frac{16}{3}\·\frac{\mathrm{\λ}+2\mathrm{\μ}}{3\mathrm{\λ}+4\mathrm{\μ}}\·{(1+M)}^{-1}---\left(14\right)$

$U_{33}=\frac{4}{3}\·\frac{\mathrm{\λ}+2\mathrm{\μ}}{\mathrm{\λ}+\mathrm{\μ}}\·{(1+K)}^{-1}---\left(15\right)$

其中，

$M=\frac{4}{\mathrm{\π}}\·\frac{{\mathrm{a\μ}}^{\′}}{\mathrm{c\μ}}\·\frac{\mathrm{\λ}+2\mathrm{\μ}}{3\mathrm{\λ}+4\mathrm{\μ}}=\frac{4}{\mathrm{\π}}\·\frac{{\mathrm{\μ}}^{\′}}{\mathrm{d\μ}}\·\frac{\mathrm{\λ}+2\mathrm{\μ}}{3\mathrm{\λ}+4\mathrm{\μ}}---\left(16\right)$

$K=\frac{1}{\mathrm{\π}}\·\frac{a({\mathrm{\λ}}^{\′}+{2\mathrm{\μ}}^{\′})}{\mathrm{c\μ}}\·\frac{\mathrm{\λ}+2\mathrm{\μ}}{\mathrm{\λ}+\mathrm{\μ}}=\frac{1}{\mathrm{\π}}\·\frac{{\mathrm{\λ}}^{\′}+{2\mathrm{\μ}}^{\′}}{\mathrm{d\μ}}\·\frac{\mathrm{\λ}+2\mathrm{\μ}}{\mathrm{\λ}+\mathrm{\μ}}---\left(17\right)$

λ'和μ'表示裂缝中填充介质的拉梅常数，c表示裂缝的厚度，d＝c/a表示裂缝的纵横比。需要说明的是，当裂缝中包含不同的填充物时，M和K的表达方式不同。

哈德森裂缝介质理论将含裂缝介质的弹性参数等效为由各个同性背景介质中的弹性参数以及由于裂缝的存在而产生的一阶扰动量和二阶扰动量之和，该方法具有将裂纹或裂缝的微观参数（例如裂缝的半径、密度、纵横比、分布等）与裂缝介质的宏观参数（弹性参数）联系起来的优点。

再次如图1所示，当得到待分析缝洞型储层的孔洞分布模型和裂缝弹性参数后，在步骤S103中，将步骤S102得到的裂缝弹性参数赋予孔洞分布模型中的背景介质区域，将已知的孔洞包含物的弹性参数赋予孔洞分布模型中的孔洞区域，从而得到待分析缝洞型储层的地震数值模型。

图4示出了利用上述方法建立的某待分析缝洞型储层的地震数值模型图。从图中可以看出，在建立的地震数值模型中，孔洞随机分布在模拟得到的待分析储层的空间上。需要说明的是，为了描述与观察的方便，图4是得到的待分析裂缝型储层的二维地震数值模型图。在如图4所示的待分析缝洞型储层的地质模拟图中，黑点表示空间随机分布的孔洞，没有黑点的区域即为背景的裂缝介质。

为了更加形象地说明本实施例所建立的缝洞型储层地震数值模型的特性，本实施例所提供的地震数值模型建立方法还包括地震波场模拟步骤S104。本实施例中，在地震波场模拟步骤S104中，对步骤S103中得到的待分析缝洞型储层的地震数值模型进行波动方程的数值模拟，获得该地震数值模型中各点的震动参数，并根据得到的震动参数建立建立待分析缝洞型储层的地震波场。

本实施例中，各点的震动参数包括各点的位移和/或速度，但本发明不限于此，在根据本发明的其他实施例中，各点的震动参数还可以为其他合理参数，例如各点的加速度等。

图5a、图5b和图5c分别示出了某一时刻待分析缝洞型储层地震数值模型在x方向、y方向和z方向的位移的地震波场快照。

从图5a中可以看出，步骤S104中得到的地震记录的横波包括快横波qS₁和慢横波qS₂。快横波qS₁的传播速度大于慢横波qS₂的传播速度，即得到的地震记录中存在快慢横波分离的现象，该现象是由于待分析储层中的裂缝对地震波场的影响而形成的，能够反映待分析储层的裂缝特性。所以说，本实施例所建立的地震数值模型具有裂缝介质的各相异性特性。

从5a中同样可以看出，步骤S104中得到的地震记录还存在散射波R。散射波R是由于待分析缝洞型储层中存在的随机孔洞产生的，所以通过散射波R可以体现出本实施例所建立的地震数值模型还具有随机孔洞的散射特性。

同理，从图5b和5c中同样可以看出本实施例所建立的地震数值模型不仅具有裂缝介质的各向异性特征，还具有随机孔洞的散射特征。相较于现有的缝洞型储层模型建立方法，本实施例提供的地震数值模型能够更为完整、准确地对缝洞型储层进行模拟。

为了进一步说明发明所提供的缝洞型储层地震数值模型建立方法的可靠性和准确性，本实施例中，还利用该方法建立某一双层缝洞型储层的地震数值模型，并利用得到的地震数值模型对该双层缝洞型储层进行波场模拟。

图6示出了本实施例所建立的双层缝洞型储层的地震数值模型。

如图6所示，本实施例中，建立得到的双层缝洞型储层的地震数值模型包括介质1和介质2。其中，介质1为缝洞型储层，介质1中有4处随机分布的孔洞。介质2为各相同性介质层，介质1位于介质2的上方。

为了更为形象地观测本实施例所建立的该双层缝洞型储层的地震数值模型的准确性和可靠性，现对该地震数值模型进行地震波场模拟。再次如图6所示，本实施例在进行波场模拟的过程中，将地震震源E设置在星形位置处，并在记录在模型表层的多个探测点D的位移。

图7a、图7b和图7c分别示出了该双层地震数值模型表面出各点x方向位移、y方向位移和z方向位移的地震波场记录。

从图7a可以看出，本实施例中得到的各点的在x方向的位移包括快反射横波qPqS₁和慢反射横波qPqS₂，其均是由介质2对震源产生的地震波的反射形成的。快反射横波qPqS₁的传播速度大于慢反射横波qPqS₂的传播速度，即得到的地震记录中存在快慢横波分离的现象，该现象是由于待分析储层中的裂缝对地震波场的影响而形成的，能够反映待分析储层的裂缝特性。所以说，本实施例所建立的地震数值模型具有裂缝介质的各相异性特性。

从7a中同样可以看出，本实施例中得到的各点的在x方向的位移还存在散射波R。散射波R是由于待分析缝洞型储层中存在的随机孔洞产生的，所以通过散射波R可以体现出本实施例所建立的地震数值模型还具有随机孔洞的散射特性。

同理，从图7b和7c中同样可以看出本实施例所建立的地震数值模型不仅具有裂缝介质的各向异性特征，还具有随机孔洞的散射特征。相较于现有的缝洞型储层模型建立方法，本实施例提供的地震数值模型能够更为完整、准确地对缝洞型储层进行模拟。

由上可知，本发明提供的缝洞型储层地震数值模型建立方法所建立的地震数值模型既具有裂缝介质的各向异性特征，还具有随机孔洞的散射特征，其能够完整、准确地描述裂缝、孔洞结构并存的缝洞型储层，对于缝洞型储层的研究分析以及油气勘探具有十分重要的意义。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种缝洞型储层地震数值模型建立方法，其特征在于，所述方法包括：

孔洞分布模型建立步骤，基于随机介质理论建立待分析缝洞型储层的孔洞分布模型，确定背景介质区域和孔洞区域；

裂缝弹性参数确定步骤，根据所述待分析缝洞型储层的裂缝的几何参数，确定所述待分析缝洞型储层的裂缝弹性参数；

缝洞型储层模型建立步骤，将所述裂缝弹性参数赋予所述背景介质区域，将已知的孔洞包含物的弹性参数赋予所述孔洞区域，得到所述待分析缝洞型储层的地震数值模型。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述孔洞分布模型建立步骤包括：

确定所述待分析缝洞型储层中各点的相对扰动；

根据各点的相对扰动，计算所述待分析缝洞型储层中各点的空间分布参数；

将各点的空间分布参数与预设参数阈值进行比较，根据比较结果建立所述待分析缝洞型储层的孔洞分布模型。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

当所述待分析缝洞型储层的介质空间中一点处的的空间分布参数大于所述预设参数阈值时，判断该点处为背景介质区域，否则判断该点处为孔洞区域。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，确定各点相对扰动的步骤包括：

根据预设的空间分布参数的自相关函数，确定随机过程的功率谱函数；

基于所述功率谱函数和预设随机场，根据随机谱函数模型计算所述随机过程的随机谱函数；

对所述随机谱函数进行傅里叶逆变换，得到所述随机过程的随机扰动；

计算所述随机扰动的均值和方差，并根据所述随机扰动的均值和方差对所述随机扰动进行规范化，得到所述待分析缝洞型储层中各点的相对扰动。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据如下公式计算所述待分析缝洞型储层中各点的相对扰动：

$\mathrm{\σ}(x,z)=\frac{\mathrm{\ϵ}}{d}\·[\mathrm{\ψ}(x,z)-c]$

其中，σ(x,z)表示待分析缝洞型储层中(x,z)点处的相对扰动，ε表示规范化后的标准差，c和d分别表示(x,z)点处随机扰动ψ(x,z)的均值和标准差。

6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述自相关函数包括以下所列项中的任一项：

指数型椭圆自相关函数、高斯型椭圆自相关函数、冯卡门自相关函数。

7.如权利要求2～6中任一项所述的方法，其特征在于，所述空间分布参数包括密度。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，根据如下公式计算所述待分析缝洞型储层中各点的密度：

ρ(x,z)＝ρ₀·(1+K·σ(x,z))

其中，ρ(x,z)表示待分析缝洞型储层中(x,z)点处的密度，ρ₀表示背景介质区域的密度，K表示比例常数，σ(x,z)表示待分析缝洞型储层中(x,z)点处的相对扰动。

9.如权利要求1～8中任一项所述的方法，其特征在于，裂缝弹性参数确定步骤包括：

基于待分析缝洞型储层的地质参数，根据预设裂缝模型计算弹性参数中间量；

根据所述弹性参数中间量，计算裂缝介质的修正量；

基于所述裂缝介质的修正量，根据哈德森理论计算所述待分析缝洞型储层的含定向分布裂缝介质的等效各相异性介质的弹性参数，作为所述待分析缝洞型储层的裂缝弹性参数。

10.如权利要求1～9中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

地震波场模拟步骤，对所述地震数值模型进行波动方程的数值模拟，获取所述地震数值模型中各点的震动参数，并根据所述震动参数建立所述待分析缝洞型储层的地震波场。