CN111812709B - 多尺度波致流模型的建立方法、装置和设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种多尺度波致流模型的建立方法、装置和设备，其中，该方法包括：获取随机斑块饱和介质模型和微观喷射流模型；根据所述微观喷射流模型，确定多个目标区域的第一湿岩石骨架模量；将各个目标区域的第一湿岩石骨架模量以所述各个目标区域中流体的饱和度为权系数进行加权平均，得到第二湿岩石骨架模量；将所述随机斑块饱和介质模型中的干岩石骨架模量替换为所述第二湿岩石骨架模量，得到目标波致流模型。在本申请实施例中，建立目标波致流模型可以同时考虑微观和介观尺度下的岩石与及流体非均质对地震波速度频散与衰减特性的影响，从而能够准确的模拟地震波在具有多种孔隙结构和复杂流体分布情况下的实际岩石中的传播特征。
Description
技术领域
本申请涉及地震勘探技术领域，特别涉及一种多尺度波致流模型的建立方法、装置和设备。
背景技术
随着油气藏勘探开发的不断深入，相对简单的构造型油气藏越来越少，而复杂构造油气藏的勘探与开发对地震勘探技术提出了更高的要求。地球物理勘探从寻找符合油气运移和储藏的地质构造，转为寻找能够从地震数据预测储层参数的规律特征，从而使得确定储层参数对地震波速度频散和衰减等属性的影响具有十分重要的研究意义与实际应用价值。
油气勘探中的储层由饱和油气的孔隙岩石构成的，地震波在这类含流体孔隙岩石中传播时的速度是随频率变化的。含油气储层均由岩石骨架和孔隙中所含流体组成，由于不同区域之间岩石骨架性质以及流体性质差异的原因，地震波在含流体孔隙岩石中传播时，孔隙岩石中的流体会发生流动而造成地震波能量的耗散，从而引起地震波速度频散与衰减。这种由地震波传播引起岩石孔隙中的流体流动被称为波致流，在宏观、介观和微观尺度均可以产生波致流，不同尺度的波致流产生的机制不同，且产生影响的频带范围不同。
现有技术中的波致流理论模型均是在单一尺度下建立的，其中，在地震波的波峰与波谷之间由压力平衡导致的波长尺度的流体流动被称为宏观波致流，宏观波致流代表性理论为Biot理论(流体饱和多孔介质传播理论)；非均匀体尺度大于孔隙尺寸而小于一般波长而导致的流体流动称为介观波致流，介观波致流的理论主要包括一维周期层状斑块饱和介质模型与三维周期球状斑块饱和介质模型、裂缝介质模型和连续随机斑块饱和介质模型等；由孔隙尺度的非均匀性造成的流体流动称为微观波致流，微观波致流的理论主要为微观喷射流模型。由于不同尺度下波致流产生的机制不同，因此，现有技术中单一尺度下的波致流模型会对岩石内部孔隙结构和流体分布进行简化，从而使得单一尺度下的波致流模型无法准确地模拟地震波在具有多种孔隙结构和复杂流体分布情况下的实际岩石中的传播特征。
针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请实施例提供了一种多尺度波致流模型的建立方法、装置和设备，以解决现有技术中无法准确地模拟地震波在具有多种孔隙结构和复杂流体分布情况下的实际岩石中的传播特征的问题。
本申请实施例提供了一种多尺度波致流模型的建立方法，包括：获取随机斑块饱和介质模型和微观喷射流模型；根据所述微观喷射流模型，确定多个目标区域的第一湿岩石骨架模量；其中，不同目标区域中软孔隙饱含的流体不同；将各个目标区域的第一湿岩石骨架模量以所述各个目标区域中流体的饱和度为权系数进行加权平均，得到第二湿岩石骨架模量；将所述随机斑块饱和介质模型中的干岩石骨架模量替换为所述第二湿岩石骨架模量，得到目标波致流模型；其中，所述目标波致流模型用于确定多尺度下的地震波速度频散和衰减响应。
在一个实施例中，所述第一湿岩石骨架模量包括：湿岩石骨架的第一体积模量和湿岩石骨架的第一剪切模量。
在一个实施例中，按照以下公式，计算所述湿岩石骨架的第一体积模量和湿岩石骨架的第一剪切模量：
其中，Kmf(ω)为所述湿岩石骨架的第一体积模量；μmf(ω)为所述湿岩石骨架的第一剪切模量；Kh为高压条件下的干岩石骨架体积模量；Kd为干岩石骨架体积模量；μd为干岩石骨架剪切模量；Ks为颗粒体积模量；
为随频率变化的改进流体体积模量；φc为软孔隙度。
在一个实施例中，将各个目标区域的第一湿岩石骨架模量以所述各个目标区域中流体的饱和度为权系数进行加权平均，得到第二湿岩石骨架模量，包括：获取所述多个目标区域中流体的饱和度；其中，所述多个目标区域中流体的饱和度包括：第一目标区域中流体的饱和度和第二目标区域中流体的饱和度，所述第一目标区域中流体的饱和度和所述第二目标区域中流体的饱和度的和为1；将所述第一目标区域中流体的饱和度作为所述第一目标区域的第一湿岩石骨架模量的权系数，将所述第二目标区域中流体的饱和度作为所述第二目标区域的第一湿岩石骨架模量的权系数进行加权平均，得到第二湿岩石骨架模量。
在一个实施例中，所述第二湿岩石骨架模量包括：湿岩石骨架的第二体积模量和湿岩石骨架的第二剪切模量。
在一个实施例中，按照以下公式，计算所述湿岩石骨架的第二体积模量和湿岩石骨架的第二剪切模量：
其中，Keff(ω)为所述湿岩石骨架的第二体积模量；μeff(ω)为所述湿岩石骨架的第二剪切模量；S1为所述第一目标区域中流体的饱和度；S2为所述第二目标区域中流体的饱和度；KMF1(ω)为所述第一目标区域的湿岩石骨架的第一体积模量；KMF2(ω)为所述第二目标区域的湿岩石骨架的第一体积模量；μMF1(ω)为所述第一目标区域的湿岩石骨架的第一剪切模量；μMF2(ω)为所述第二目标区域的湿岩石骨架的第一剪切模量；conj()表示对复数取共轭。
在一个实施例中，在得到目标波致流模型之后，还包括：获取目标研究区域中岩石的物性参数和流体参数；将所述岩石的物性参数和流体参数输入所述目标波致流模型中，得到所述目标研究区域在微观尺度和介观尺度下的地震波速度频散和衰减响应。
本申请实施例还提供了一种多尺度波致流模型的建立装置，包括：获取模块，用于获取随机斑块饱和介质模型和微观喷射流模型；确定模块，用于根据所述微观喷射流模型，确定多个目标区域的第一湿岩石骨架模量；其中，不同目标区域中软孔隙饱含的流体不同；处理模块，用于将各个目标区域的第一湿岩石骨架模量以所述各个目标区域中流体的饱和度为权系数进行加权平均，得到第二湿岩石骨架模量；替换模块，用于将所述随机斑块饱和介质模型中的干岩石骨架模量替换为所述第二湿岩石骨架模量，得到目标波致流模型；其中，所述目标波致流模型用于确定多尺度下的地震波速度频散和衰减响应。
本申请实施例还提供了一种多尺度波致流模型的建立设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现所述多尺度波致流模型的建立方法的步骤。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述指令被执行时实现所述多尺度波致流模型的建立方法的步骤。
本申请实施例提供了一种多尺度波致流模型的建立，可以获取随机斑块饱和介质模型和微观喷射流模型，由于饱含不同流体的目标区域内软孔隙中的流体类型与该区域硬孔隙中的流体性质相一致，不同目标区域中的软孔隙饱含不同的流体，从而使得不同区域的骨架模量出现差异，因此，可以根据微观喷射流模型，确定多个目标区域的第一湿岩石骨架模量。进一步的，为了将微观喷射流作用机制引入到介观尺度的随机斑块饱和介质模型中，可以将各个目标区域的第一湿岩石骨架模量以各个目标区域中流体的饱和度为权系数进行加权平均，得到第二湿岩石骨架模量。并将随机斑块饱和介质模型中的干岩石骨架模量替换为第二湿岩石骨架模量，得到目标波致流模型。其中，上述目标波致流模型可以同时考虑微观和介观尺度下的岩石与及流体非均质对地震波速度频散与衰减特性的影响，从而能够准确的模拟地震波在具有多种孔隙结构和复杂流体分布情况下的实际岩石中的传播特征。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本申请的限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例提供的多尺度波致流模型的建立方法的步骤示意图；
图2是根据本申请实施例提供的连续随机斑块饱和介质模型和三维周期球状斑块饱和介质模型的纵波相速度频散曲线的示意图；
图3是根据本申请实施例提供的连续随机斑块饱和介质模型和三维周期球状斑块饱和介质模型的衰减值曲线的示意图；
图4是根据本申请实施例提供的连续随机斑块饱和介质模型与目标波致流模型速度频散曲线的示意图；
图5是根据本申请实施例提供的连续随机斑块饱和介质模型与目标波致流模型衰减曲线的示意图；
图6是根据本申请实施例提供的目标波致流模型和考虑喷射流的三维周期球状斑块饱和介质模型速度频散曲线的示意图；
图7是根据本申请实施例提供的目标波致流模型和考虑喷射流的三维周期球状斑块饱和介质模型衰减值曲线的示意图；
图8是根据本申请实施例提供的多尺度波致流模型的建立装置的结构示意图；
图9是根据本申请实施例提供的多尺度波致流模型的建立设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将参考若干示例性实施方式来描述本申请的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本申请，而并非以任何方式限制本申请的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本申请公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本领域的技术人员知道，本申请的实施方式可以实现为一种系统、装置设备、方法或计算机程序产品。因此，本申请公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。
虽然下文描述流程包括以特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些过程可以包括更多或更少的操作，这些操作可以顺序执行或并行执行(例如使用并行处理器或多线程环境)。
请参阅图1，本实施方式可以提供一种多尺度波致流模型的建立方法。该多尺度波致流模型的建立方法可以用于建立是用于多尺度的波致流模型，以准确地模拟地震波在具有多种孔隙结构和复杂流体分布情况下的实际岩石中的传播特征。上述多尺度波致流模型的建立方法可以包括以下步骤。
S101：获取随机斑块饱和介质模型和微观喷射流模型。
由于微观尺度下喷射流模型的衰减机制是基于软孔隙与硬孔隙之间的柔度差异引起的流体流动，而介观尺度下的斑块饱和介质模型并没有考虑不同类型孔隙之间的差异，其衰减机制是基于岩石不同区域间饱含流体性质差异引起的流体流动。岩石中软孔隙存在的依据是干岩石在不同压力下的地震波速度不同，增加压力会使得软孔隙闭合，从而引起岩石刚度增大而导致地震波速度增加。另一方面，油气藏开发过程中，储层岩石孔隙中会同时饱含油、气、水，并且形成气体斑块，因此对岩石孔隙饱和部分流体进行准确的岩石物理数值模拟是十分必要的。
在本实施方式中，由于实际岩石中流体斑块分布是非均匀的，流体斑块的非均匀分布会对地震波频散产生较大的影响，因此，可以采用流体斑块随机分布的随机斑块饱和介质模型。上述连续随机斑块饱和模型的作用机制主要对处于较低地震频带内的相速度频散和衰减产生影响，而生产测井及实验室研究还包括中频段及超声高频段实验测量研究与应用。
为了充分利用实验室测量数据，可以将在较高频带(例如声波和超声频带)起重要作用的微观喷射流模型与随机斑块饱和介质模型相结合，以针对软孔隙部分含流体的孔隙岩石研究不同尺度下波致流之间的相互作用机制，考虑了软-硬两种孔隙结构类型，更加符合实际地层岩石的孔隙结构特征，从而可以精确地模拟岩石地震波相速度频散与衰减特性。
在本实施方式中，基于随机多孔介质中相干波场近似理论，可建立起一个假定流体非均匀性连续随机分布状态的岩石物理理论模型，可以利用该随机斑块饱和介质模型可以获得流体斑块不同空间分布下的地震波速度频散和衰减值。上述连续随机斑块饱和介质模型的频变纵波模量为：
其中，H0是用加权平均后的流体模量计算得到的饱和等效流体的Gassmann模量；Δ1、Δ2为无量纲参数；流体模量M＝([α-φ]/Ks+φ/Kf)-1，α＝1-K/Ks，φ为岩石孔隙度，Ks为颗粒体积模量，K为干岩石骨架的体积模量，Kf为流体体积模量，α为Biot系数；k_为背景介质的慢纵波波数；B(r)是空间自相关函数，分为指数型和高斯型；r为三维空间上的位置变量；
表示虚数单位。
其中，
η为流体粘度；κ为渗透率；N＝ML/H,
L为干岩石骨架纵波模量；H为饱和流体岩石纵波模量；μ为干岩石骨架的剪切模量；N为由流体模量M、干岩石骨架纵波模量L和饱和流体岩石纵波模量H共同定义的中间变量，无特定的物理意义；ω＝2πf表示角频率，f为频率。
在声波和超声频带范围内，孔隙饱含流体岩石中存在的主要是孔隙尺度发生的微观喷射流，而喷射流的存在是不同类型孔隙之间的可压缩性差异造成的。在饱含流体孔隙岩石中，孔隙结构类型可以分为硬孔隙和软孔隙两大类。硬孔隙纵横比接近于1，形态上接近于球形，是构成岩石孔隙空间的主要部分。而软孔隙纵横比非常小，常被称为硬币形孔隙，在岩石孔隙空间中占比较小。在地震波传播过程中，纵横比小的软孔隙容易受到压缩而闭合，软孔隙中的流体就会流向不易发生压缩的硬孔隙中，从而导致地震波速度频散和衰减。上述在岩石孔隙或颗粒尺度所发生的局部流被称为微观喷射流理论，喷射流理论实现的方法在于将含流体的软孔隙加入到干岩石骨架中，进而将随频率变化的改进湿岩石骨架模量带到Gassmann方程中。
在本实施方式中，上述Gassmann方程为预测岩石体积压缩模量的计算公式，建立了岩石体积压缩模量、孔隙度孔隙流体的体积压缩模量、岩石骨架的体积压缩模量以及造岩矿物的体积压缩模量之间的关系。
在本实施方式中，获取随机斑块饱和介质模型和微观喷射流模型的方式可以包括：接收用户输入的随机斑块饱和介质模型和微观喷射流模型，或者，可以按照预设路径查询得到。当然可以理解的是，还可以采用其它可能的方式获取上述样本数据集，例如，在数据库或网页中按照一定的查找条件搜索随机斑块饱和介质模型和微观喷射流模型，具体的可以根据实际情况确定，本申请对此不作限定。
S102：根据微观喷射流模型，确定多个目标区域的第一湿岩石骨架模量；其中，不同目标区域中软孔隙饱含的流体不同。
在本实施方式中，由于在整个斑块饱和介质模型中都存在软孔隙，且饱含不同流体的目标区域内软孔隙中的流体类型与该区域硬孔隙中的流体性质相一致，不同目标区域中的软孔隙饱含不同的流体，从而使得不同区域的骨架模量出现差异。因此，可以根据微观喷射流模型确定多个目标区域中各个目标区域的第一湿岩石骨架模量。
在本实施方式中，由于油气藏开发过程中，储层岩石孔隙中会同时饱含油、气、水，形成气体斑块，并且上述微观喷射流模型为部分饱和水与气，因此，上述多个目标区域可以包括：干岩石骨架中饱含水的区域、干岩石骨架中饱含气的区域。当然可以理解的是，上述目标区域中还可以包含其它区域，例如干岩石骨架中饱含油和水的区域等，具体的可以根据实际情况确定，本申请对此不作限定。
在本实施方式中，上述各个目标区域的第一湿岩石骨架模量可以为根据上述微观喷射流模型中随频率变化的改进湿岩石骨架模量确定得到的。其中，上述干岩石骨架由孔隙和岩石基质两部分组成，所有孔隙空间中均不饱和流体，改进湿岩石骨架相比于干岩石骨架，区别是改进湿骨架中的软孔隙完全饱和流体而硬孔隙为空。
在一个实施方式中，上述改进湿骨架模量可以包括：改进湿岩石骨架对应的体积模量和剪切模量，对应的，上述第一湿岩石骨架模量可以包括：湿岩石骨架的第一体积模量和湿岩石骨架的第一剪切模量。
在一个实施方式中，可以按照以下公式，计算湿岩石骨架的第一体积模量和湿岩石骨架的第一剪切模量：
其中，Kmf(ω)为湿岩石骨架的第一体积模量；μmf(ω)为湿岩石骨架的第一剪切模量；Kh为高压条件下的干岩石骨架体积模量，用于描述软孔隙完全闭合的状态，可以由实验测量获得；Kd为干岩石骨架体积模量；μd为干岩石骨架剪切模量；Ks为颗粒体积模量；
为随频率变化的改进流体体积模量；φc为软孔隙度。
S103：将各个目标区域的第一湿岩石骨架模量以各个目标区域中流体的饱和度为权系数进行加权平均，得到第二湿岩石骨架模量。
在本实施方式中，由于在整个随机斑块饱和介质模型中都存在软孔隙，且饱含不同流体的区域内软孔隙中的流体类型与该区域硬孔隙中的流体性质相一致。不同目标区域中的软孔隙饱含不同的流体，使得不同区域的骨架模量出现差异。上述连续随机斑块饱和介质模型中未加入软孔隙时，不同区域的岩石骨架参数一致，其介观尺度波致流只是不同区域流体性质差异形成的压力梯度造成的。因此，为了将微观喷射流作用机制引入到介观尺度的随机斑块饱和介质模型中，可以将各个目标区域的第一湿岩石骨架模量以各个目标区域中流体的饱和度为权系数进行加权平均，得到第二湿岩石骨架模量。
在本实施方式中，第一湿岩石骨架模量可以为上述微观喷射流模型中应用的岩石骨架模量，上述第二湿岩石骨架模量可以为结合了微观和介观尺度波致流影响的可以应用至随机斑块饱和介质模型中的岩石骨架模量。
在一个实施例中，上述饱和度的数值可以大于0小于1，并且各个目标区域中流体的饱和度的和为1。
在一个实施方式中，将各个目标区域的第一湿岩石骨架模量以各个目标区域中流体的饱和度为权系数进行加权平均可以包括：获取多个目标区域中流体的饱和度，其中，由于上述多个目标区域可以包括：干岩石骨架中饱含水的区域、干岩石骨架中饱含气的区域，即多个目标区域可以包括：第一目标区域和第二目标区域。因此，多个目标区域中流体的饱和度可以包括：第一目标区域中流体的饱和度和第二目标区域中流体的饱和度。
进一步的，可以将第一目标区域中流体的饱和度作为第一目标区域的第一湿岩石骨架模量的权系数，并将第二目标区域中流体的饱和度作为第二目标区域的第一湿岩石骨架模量的权系数进行加权平均，得到第二湿岩石骨架模量。在本实施方式中，上述第一目标区域中流体的饱和度和第二目标区域中流体的饱和度的和为1。
在一个实施方式中，由于上述第一湿岩石骨架模量可以包括：湿岩石骨架的第一体积模量和湿岩石骨架的第一剪切模量，因此，对应的上述第二湿岩石骨架模量可以包括：湿岩石骨架的第二体积模量和湿岩石骨架的第二剪切模量。
在本实施方式中，可以按照以下公式，计算上述湿岩石骨架的第二体积模量和湿岩石骨架的第二剪切模量：
其中，Keff(ω)为湿岩石骨架的第二体积模量；μeff(ω)为湿岩石骨架的第二剪切模量；S1为第一目标区域中流体的饱和度；S2为第二目标区域中流体的饱和度；KMF1(ω)为第一目标区域的湿岩石骨架的第一体积模量；KMF2(ω)为第二目标区域的湿岩石骨架的第一体积模量；μMF1(ω)为第一目标区域的湿岩石骨架的第一剪切模量；μMF2(ω)为第二目标区域的湿岩石骨架的第一剪切模量；conj()表示对复数取共轭。
S104：将随机斑块饱和介质模型中的干岩石骨架模量替换为第二湿岩石骨架模量，得到目标波致流模型；其中，目标波致流模型用于确定多尺度下的地震波速度频散和衰减响应。
由于微观喷射流模型只考虑了岩石孔隙结构的差异，而介观尺度的连续随机斑块饱和模型只考虑了岩石中部分饱和的流体性质的差异，因此，可以通过在随机斑块饱和介质模型的干岩石骨架中融入饱含流体的软孔隙，将微观喷射流作用机制引入到介观尺度的随机斑块饱和介质模型中。其中，加入软孔隙会使得斑块饱和介质模型中的干岩石骨架模量变为随频率变化的复数值从而改进湿骨架模量，进而影响岩石在介观尺度下的弹性参数性质。
基于此，在本实施方式中，可以将随机斑块饱和介质模型中的干岩石骨架模量替换为第二湿岩石骨架模量，从而得到目标波致流模型。在一个实施例中，可以将随机斑块饱和介质模型中的干岩石骨架的体积模量K、干岩石骨架的剪切模量μ分别替换为湿岩石骨架的第二体积模量Keff(ω)、湿岩石骨架的第二剪切模量μeff(ω)。
在本实施方式中，上述目标波致流模型可以用于确定多尺度下的地震波速度频散和衰减响应。当地震波在饱含流体的多孔岩石中传播时，微观喷射流主要发生在声波和超声频带范围内，而介观尺度的波致流主要发生在较低的地震频带范围内。由于微观与介观尺度的波致流之间并不是相互独立，而是相互影响的。因此，通过研究这两种尺度波致流的相互作用规律，从理论上建立的目标波致流模型可以同时考虑微观和介观尺度下的岩石与及流体非均质对地震波速度频散与衰减特性的影响，从而能够准确的模拟地震波在具有多种孔隙结构和复杂流体分布情况下的实际岩石中的传播特征。
从以上的描述中，可以看出，本申请实施例实现了如下技术效果：可以获取随机斑块饱和介质模型和微观喷射流模型，由于饱含不同流体的目标区域内软孔隙中的流体类型与该区域硬孔隙中的流体性质相一致，不同目标区域中的软孔隙饱含不同的流体，从而使得不同区域的骨架模量出现差异，因此，可以根据微观喷射流模型，确定多个目标区域的第一湿岩石骨架模量。进一步的，为了将微观喷射流作用机制引入到介观尺度的随机斑块饱和介质模型中，可以将各个目标区域的第一湿岩石骨架模量以各个目标区域中流体的饱和度为权系数进行加权平均，得到第二湿岩石骨架模量。并将随机斑块饱和介质模型中的干岩石骨架模量替换为第二湿岩石骨架模量，得到目标波致流模型。其中，上述目标波致流模型可以同时考虑微观和介观尺度下的岩石与及流体非均质对地震波速度频散与衰减特性的影响，从而能够准确的模拟地震波在具有多种孔隙结构和复杂流体分布情况下的实际岩石中的传播特征。
在一个实施方式中，在得到目标波致流模型之后，还可以包括：获取目标研究区域中岩石的物性参数和流体参数，进一步的，可以将岩石的物性参数和流体参数输入目标波致流模型中，得到目标研究区域在微观尺度和介观尺度下的地震波速度频散和衰减响应。
在本实施方式中，上述目标研究区可以为目标储层中待研究的区域，上述岩石的物性参数可以包括：岩石骨架模量、孔隙度、渗透率等，上述岩石的流体参数可以包括流体的饱和度、流体模量、流体体积模量等。其中，上述岩石的物性参数和流体参数可以通过对目标储层的岩样进行实验测量获得。
在一个实施方式中，可以采用一组参数对建立的目标波致流模型进行测试，并在相同参数下用三维周期球状斑块饱和介质模型验证目标波致流模型预测结果的正确性。其中，所有模型均为部分饱和水与气。图2为连续随机斑块饱和介质模型和三维周期球状斑块饱和介质模型的纵波相速度频散曲线，图3为连续随机斑块饱和介质模型和三维周期球状斑块饱和介质模型的衰减值曲线。其中，图2中A1为连续随机斑块饱和介质模型速度频散曲线，B1为三维周期球状斑块饱和介质模型速度频散曲线，a为Gassmann-Wood低频极限速度，b为Gassmann-Hill高频极限速度值。图3中A1为连续随机斑块饱和介质模型衰减值曲线，B1为三维周期球状斑块饱和介质模型衰减值曲线。部分饱和流体孔隙岩石中，流体斑块的随机分布状态对速度频散的频带范围有显著影响，因而需要对流体斑块的随机分布情况进行研究。
根据图2和图3可知，在相同的参数下，连续随机斑块饱和介质模型与三维周期球状斑块饱和介质模型具有相同的速度频散程度，高低频极限值也保持一致。但连续随机斑块饱和介质模型考虑流体斑块的随机分布后，地震波速度频散发生的频带范围明显变宽。所以在研究实际的部分饱和孔隙岩石中地震波频散响应特性时，流体斑块随机分布情况不能够被忽略。因此，将微观喷射流引入介观尺度斑块介质模型中时，选用连续随机斑块饱和介质模型更符合实际意义。
图4为连续随机斑块饱和介质模型与目标波致流模型速度频散曲线，图5为连续随机斑块饱和介质模型与目标波致流模型衰减曲线，图4中A1为连续随机斑块饱和介质模型预测的速度频散曲线，A2为目标波致流理论模型速度频散曲线，a为Gassmann-Wood低频极限速度，b为Gassmann-Hill高频极限速度，c为双尺度高频极限速度。图5中A1为连续随机斑块饱和介质模型衰减值曲线，A2为目标波致流模型衰减值曲线，C1为与水相关的喷射流模型衰减值曲线，C2为与气相关的喷射流模型衰减值曲线。
根据图4和图5可知，微观喷射流与介观尺度波致流机理之间有明显的相互作用，彼此之间不是相互独立的。目标波致流模型(A2)在低频段的速度频散和衰减值曲线与连续随机斑块饱和介质模型(A1)的趋于一致。这是因为在较低的地震频带内，对速度频散起作用的只有斑块饱和介质模型。在喷射流起作用的较高频段，目标波致流模型的速度明显高于连续随机斑块饱和介质模型的速度。速度频散和衰减值曲线有明显的三个阶段，分别对应于介观波致流、与水相关的喷射流和与气相关的喷射流。由于介观波致流的存在，与水相关和与气相关的喷射流衰减程度降低，但不明显改变两种喷射流的特征频率，而喷射流的存在使得介观波致流所在的地震频带内的速度明显增大，衰减程度增大。
图6为目标波致流模型和考虑喷射流的三维周期球状斑块饱和介质模型速度频散曲线，图7为目标波致流模型和考虑喷射流的三维周期球状斑块饱和介质模型衰减值曲线。图6中A2为目标波致流模型预测的速度频散曲线，B2为考虑喷射流的三维周期球状斑块饱和介质模型速度频散曲线，a为Gassmann-Wood低频极限速度，b为Gassmann-Hill高频极限速度，c为双尺度高频极限速度。图7中A2为目标波致流模型衰减曲线，B2为考虑喷射流影响的三维周期球状斑块饱和介质模型衰减值曲线。
根据图6和图7可知，目标波致流模型和考虑喷射流的三维周期球状斑块饱和介质模型之间只有介观波致流模型存在差异。由于连续随机斑块饱和介质模型考虑了流体斑块的随机分布，因此两个模型的速度频散和衰减值曲线之间，差异主要存在于介观波致流所在的地震频带范围。两者在喷射流所在的较高频带内存在较小的差异，从侧面说明介观波致流的改变会影响到微观喷射流的作用。虽然两个岩石物理理论模型之间存在一定的差异，但是都具有相同的低频极限速度(a曲线)和双尺度高频极限速度(c曲线)。由此可见，微观喷射流在一定程度上增强了地震频带内的能量衰减，而介观波致流使得喷射流作用机制的影响相对减弱，但对喷射流衰减机制对应的特征频率有较小的影响。通过两个岩石物理理论模型预测结果之间的对比，可以确定目标致流岩石模型的合理性。
基于同一发明构思，本申请实施例中还提供了一种多尺度波致流模型的建立装置，如下面的实施例。由于多尺度波致流模型的建立装置解决问题的原理与多尺度波致流模型的建立方法相似，因此多尺度波致流模型的建立装置的实施可以参见多尺度波致流模型的建立方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。图8是本申请实施例的多尺度波致流模型的建立装置的一种结构框图，如图8所示，可以包括：获取模块801、确定模块802、处理模块803和替换模块804，下面对该结构进行说明。
获取模块801，可以用于获取随机斑块饱和介质模型和微观喷射流模型；
确定模块802，可以用于根据微观喷射流模型，确定多个目标区域的第一湿岩石骨架模量；其中，不同目标区域中软孔隙饱含的流体不同；
处理模块803，可以用于将各个目标区域的第一湿岩石骨架模量以各个目标区域中流体的饱和度为权系数进行加权平均，得到第二湿岩石骨架模量；
替换模块804，可以用于将随机斑块饱和介质模型中的干岩石骨架模量替换为第二湿岩石骨架模量，得到目标波致流模型；其中，目标波致流模型用于确定多尺度下的地震波速度频散和衰减响应。
本申请实施方式还提供了一种电子设备，具体可以参阅图9所示的基于本申请实施例提供的多尺度波致流模型的建立方法的电子设备组成结构示意图，电子设备具体可以包括输入设备91、处理器92、存储器93。其中，输入设备91具体可以用于输入随机斑块饱和介质模型和微观喷射流模型。处理器92具体可以用于获取随机斑块饱和介质模型和微观喷射流模型；根据微观喷射流模型，确定多个目标区域的第一湿岩石骨架模量；其中，不同目标区域中软孔隙饱含的流体不同；将各个目标区域的第一湿岩石骨架模量以各个目标区域中流体的饱和度为权系数进行加权平均，得到第二湿岩石骨架模量；将随机斑块饱和介质模型中的干岩石骨架模量替换为第二湿岩石骨架模量，得到目标波致流模型；其中，目标波致流模型用于确定多尺度下的地震波速度频散和衰减响应。存储器93具体可以用于存储第二湿岩石骨架模量、目标波致流模型等参数。
在本实施方式中，输入设备具体可以是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。输入设备可以包括键盘、鼠标、摄像头、扫描仪、光笔、手写输入板、语音输入装置等；输入设备用于把原始数据和处理这些数的程序输入到计算机中。输入设备还可以获取接收其他模块、单元、设备传输过来的数据。处理器可以按任何适当的方式实现。例如，处理器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式等等。存储器具体可以是现代信息技术中用于保存信息的记忆设备。存储器可以包括多个层次，在数字系统中，只要能保存二进制数据的都可以是存储器；在集成电路中，一个没有实物形式的具有存储功能的电路也叫存储器，如RAM、FIFO等；在系统中，具有实物形式的存储设备也叫存储器，如内存条、TF卡等。
在本实施方式中，该电子设备具体实现的功能和效果，可以与其它实施方式对照解释，在此不再赘述。
本申请实施方式中还提供了一种基于多尺度波致流模型的建立方法的计算机存储介质，计算机存储介质存储有计算机程序指令，在计算机程序指令被执行时可以实现：获取随机斑块饱和介质模型和微观喷射流模型；根据微观喷射流模型，确定多个目标区域的第一湿岩石骨架模量；其中，不同目标区域中软孔隙饱含的流体不同；将各个目标区域的第一湿岩石骨架模量以各个目标区域中流体的饱和度为权系数进行加权平均，得到第二湿岩石骨架模量；将随机斑块饱和介质模型中的干岩石骨架模量替换为第二湿岩石骨架模量，得到目标波致流模型；其中，目标波致流模型用于确定多尺度下的地震波速度频散和衰减响应。
在本实施方式中，上述存储介质包括但不限于随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、缓存(Cache)、硬盘(Hard DiskDrive，HDD)或者存储卡(Memory Card)。存储器可以用于存储计算机程序指令。网络通信单元可以是依照通信协议规定的标准设置的，用于进行网络连接通信的接口。
在本实施方式中，该计算机存储介质存储的程序指令具体实现的功能和效果，可以与其它实施方式对照解释，在此不再赘述。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本申请实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本申请实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。
虽然本申请提供了如上述实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法中可以包括更多或者更少的操作步骤。在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤中，这些步骤的执行顺序不限于本申请实施例提供的执行顺序。所述的方法的在实际中的装置或终端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本申请的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请实施例可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种多尺度波致流模型的建立方法，其特征在于，包括：
获取随机斑块饱和介质模型和微观喷射流模型；
根据所述微观喷射流模型，确定多个目标区域的第一湿岩石骨架模量；其中，不同目标区域中软孔隙饱含的流体不同；
将各个目标区域的第一湿岩石骨架模量以所述各个目标区域中流体的饱和度为权系数进行加权平均，得到第二湿岩石骨架模量；
将所述随机斑块饱和介质模型中的干岩石骨架模量替换为所述第二湿岩石骨架模量，得到目标波致流模型；其中，所述目标波致流模型用于确定多尺度下的地震波速度频散和衰减响应；
其中，将各个目标区域的第一湿岩石骨架模量以所述各个目标区域中流体的饱和度为权系数进行加权平均，得到第二湿岩石骨架模量，包括：获取所述多个目标区域中流体的饱和度；其中，所述多个目标区域中流体的饱和度包括：第一目标区域中流体的饱和度和第二目标区域中流体的饱和度，所述第一目标区域中流体的饱和度和所述第二目标区域中流体的饱和度的和为1；将所述第一目标区域中流体的饱和度作为所述第一目标区域的第一湿岩石骨架模量的权系数，将所述第二目标区域中流体的饱和度作为所述第二目标区域的第一湿岩石骨架模量的权系数进行加权平均，得到第二湿岩石骨架模量；所述第二湿岩石骨架模量包括：湿岩石骨架的第二体积模量和湿岩石骨架的第二剪切模量；
按照以下公式，计算所述湿岩石骨架的第二体积模量和湿岩石骨架的第二剪切模量：
其中，Keff(ω)为所述湿岩石骨架的第二体积模量；μeff(ω)为所述湿岩石骨架的第二剪切模量；S1为所述第一目标区域中流体的饱和度；S2为所述第二目标区域中流体的饱和度；KMF1(ω)为所述第一目标区域的湿岩石骨架的第一体积模量；KMF2(ω)为所述第二目标区域的湿岩石骨架的第一体积模量；μMF1(ω)为所述第一目标区域的湿岩石骨架的第一剪切模量；μMF2(ω)为所述第二目标区域的湿岩石骨架的第一剪切模量；conj()表示对复数取共轭。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一湿岩石骨架模量包括：湿岩石骨架的第一体积模量和湿岩石骨架的第一剪切模量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，按照以下公式，计算所述湿岩石骨架的第一体积模量和湿岩石骨架的第一剪切模量：
其中，Kmf(ω)为所述湿岩石骨架的第一体积模量；μmf(ω)为所述湿岩石骨架的第一剪切模量；Kh为高压条件下的干岩石骨架体积模量；Kd为干岩石骨架体积模量；μd为干岩石骨架剪切模量；Ks为颗粒体积模量；
为随频率变化的改进流体体积模量；φc为软孔隙度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在得到目标波致流模型之后，还包括：
获取目标研究区域中岩石的物性参数和流体参数；
将所述岩石的物性参数和流体参数输入所述目标波致流模型中，得到所述目标研究区域在微观尺度和介观尺度下的地震波速度频散和衰减响应。
5.一种多尺度波致流模型的建立装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取随机斑块饱和介质模型和微观喷射流模型；
确定模块，用于根据所述微观喷射流模型，确定多个目标区域的第一湿岩石骨架模量；其中，不同目标区域中软孔隙饱含的流体不同；
处理模块，用于将各个目标区域的第一湿岩石骨架模量以所述各个目标区域中流体的饱和度为权系数进行加权平均，得到第二湿岩石骨架模量；
替换模块，用于将所述随机斑块饱和介质模型中的干岩石骨架模量替换为所述第二湿岩石骨架模量，得到目标波致流模型；其中，所述目标波致流模型用于确定多尺度下的地震波速度频散和衰减响应；
其中，处理模块包括：获取所述多个目标区域中流体的饱和度；其中，所述多个目标区域中流体的饱和度包括：第一目标区域中流体的饱和度和第二目标区域中流体的饱和度，所述第一目标区域中流体的饱和度和所述第二目标区域中流体的饱和度的和为1；将所述第一目标区域中流体的饱和度作为所述第一目标区域的第一湿岩石骨架模量的权系数，将所述第二目标区域中流体的饱和度作为所述第二目标区域的第一湿岩石骨架模量的权系数进行加权平均，得到第二湿岩石骨架模量；所述第二湿岩石骨架模量包括：湿岩石骨架的第二体积模量和湿岩石骨架的第二剪切模量；
按照以下公式，计算所述湿岩石骨架的第二体积模量和湿岩石骨架的第二剪切模量：
其中，Keff(ω)为所述湿岩石骨架的第二体积模量；μeff(ω)为所述湿岩石骨架的第二剪切模量；S1为所述第一目标区域中流体的饱和度；S2为所述第二目标区域中流体的饱和度；KMF1(ω)为所述第一目标区域的湿岩石骨架的第一体积模量；KMF2(ω)为所述第二目标区域的湿岩石骨架的第一体积模量；μMF1(ω)为所述第一目标区域的湿岩石骨架的第一剪切模量；μMF2(ω)为所述第二目标区域的湿岩石骨架的第一剪切模量；conj()表示对复数取共轭。
6.一种多尺度波致流模型的建立设备，其特征在于，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机指令，所述指令被执行时实现权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。
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| GR01 | Patent grant | ||
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