CN113009571A - 双相介质中的水平裂缝的反射系数和透射系数确定方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种双相介质中的水平裂缝的反射系数和透射系数确定方法，包括：获取地震波以预先确定的传播参数的值在双相介质中，传播至水平裂缝界面时所生成的反射波和透射波的速度参数的值；基于传播参数、速度参数和预先确定的地质参数的值，确定出反射波的反射系数和透射波的透射系数的值；地质参数包括：双相介质的密度、孔隙的孔隙度、表征岩石和流体之间的体积影响程度的因子、为保证双相介质的总体积不变而施加在流体上的压力的压力系数、岩石和流体之间的质量耦合系数，以及流体中相对岩石流动的部分流体的质量，考虑了岩石、孔隙、流体对地震波传播的影响，继而保证确定出的反射系数和透射系数的值的准确性。
Description
技术领域
本申请涉及地质勘探技术领域，具体而言，涉及一种双相介质中的水平裂缝的反射系数和透射系数确定方法。
背景技术
为了研究地质结构对地震波传播的影响，现有技术提出表征地质结构对地震波传播影响的反射系数和透射系数的确定方法，由于现有技术只考虑了地质结构中的岩石和裂缝对地震波传播的影响，继而导致现有技术无法准确确定出反射系数和透射系数。
发明内容
鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种双相介质中的水平裂缝的反射系数和透射系数确定方法，以解决上述问题。
第一方面，本申请实施例提供一种双相介质中的水平裂缝的反射系数和透射系数确定方法，获取地震波以预先确定的传播参数的值在双相介质中，传播至水平裂缝界面时所生成的反射波和透射波的速度参数的值；其中，所述传播参数包括：所述地震波的传播速度、在预设坐标系中的入射角度、圆频率和圆波数；所述速度参数包括：速度、圆频率和圆波数；所述水平裂缝位于所述双相介质中；所述双相介质包括岩石、孔隙和流体；基于所述传播参数、所述速度参数和预先确定的地质参数的值，确定出所述反射波的反射系数和所述透射波的透射系数的值；其中，所述反射系数和所述透射系数表征所述双相介质和所述水平裂缝对所述地震波传播的影响程度；所述地质参数包括：所述双相介质的密度、所述孔隙的孔隙度、表征所述岩石和所述流体之间的体积影响程度的因子、为保证所述双相介质的总体积不变而施加在所述流体上的压力的压力系数、所述岩石和所述流体之间的质量耦合系数，以及所述流体中相对所述岩石流动的部分流体的质量。
值得一提的是，双相介质即包括：岩石、孔隙、位于孔隙内的流体的地质结构，在上述实现过程中，由于实际的地质结构通常为双相介质，因此，本申请通过获取地震波以预先确定的传播参数的值在双相介质中，传播至水平裂缝界面时所生成的反射波和透射波的速度参数的值，充分考虑了岩石、孔隙、流体和水平裂缝对地震波传播的影响，继而保证确定出的速度参数的值更接近于真实的速度参数的值，其次，基于传播参数、速度参数和预先确定的地质参数的值，确定出反射波的反射系数和透射波的透射系数的值，由于地质参数中包括：孔隙的孔隙度、表征岩石和流体之间的体积影响程度的因子、为保证双相介质的总体积不变而施加在流体上的压力的压力系数、岩石和流体之间的质量耦合系数，以及流体中相对所述岩石流动的部分流体的质量，充分考虑了岩石、孔隙、流体对地震波传播的影响，继而保证确定出的反射系数和透射系数的值能准确地描述地质结构对地震波传播的影响。
基于第一方面，在一种可能的设计中，反射快纵波、反射慢纵波和反射横波；所述透射波包括：透射快纵波、透射慢纵波和透射横波；所述基于所述传播参数、所述速度参数和预先确定的地质参数的值，确定出所述反射波的反射系数和所述透射波的透射系数的值，包括：基于所述传播参数、所述速度参数和预先确定的地质参数的值，确定出所述反射快纵波的反射系数、所述反射慢纵波的反射系数、所述反射横波的反射系数、所述透射快纵波的透射系数、所述透射慢纵波的透射系数和所述透射横波的透射系数的值。
在上述实现过程中，由于地震波传播至水平裂缝界面时，通常会产生反射快纵波、反射慢纵波和反射横波、透射快纵波、透射慢纵波和透射横波，本申请基于传播参数、速度参数和地质参数的值，确定出反射快纵波的反射系数、反射慢纵波的反射系数、反射横波的反射系数、透射快纵波的透射系数、透射慢纵波的透射系数和透射横波的透射系数的值，充分考虑了地震波传播的实际情况，继而保证确定出的各个参数的值能更准确地描述地质结构对地震波传播的影响。
基于第一方面，在一种可能的设计中，所述基于所述传播参数、所述速度参数和预先确定的地质参数的值，确定出所述反射波的反射系数和所述透射波的透射系数的值，包括：基于奈斯尔定律、所述地震波的传播速度、所述入射角度、所述反射波的速度和所述透射波的速度，确定出所述反射波在所述预设坐标系中的反射角度的值，以及所述透射波在所述预设坐标系中的透射角度的值；基于所述反射角度、所述透射角度、所述传播参数、所述速度参数和预先确定的地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值。
在上述实现过程中，本申请基于奈斯尔定律、所述地震波的传播速度、所述入射角度、所述反射波的速度和所述透射波的速度，确定出所述反射波在所述预设坐标系中的反射角度的值，以及所述透射波在所述预设坐标系中的透射角度的值，充分考虑了地震波与反射波和透射波之间的关联关系，继而使得确定出的反射角度和透射角度的准确性，从而保证确定出的反射系数和所述透射系数的值的准确性。
基于第一方面，在一种可能的设计中，所述基于所述反射角度、所述透射角度、所述传播参数、所述速度参数和预先确定的地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值，包括：基于所述入射角度、所述地震波的圆频率和所述地震波的圆波数的值，确定出所述岩石的第一位移量的表达式和所述流体的第二位移量的表达式；其中，所述第一位移量和所述第二位移量是由所述地震波引起的；基于所述反射角度、所述反射波的圆频率和所述反射波的圆波数的值，确定出所述岩石的第三位移量的表达式和所述流体的第四位移量的表达式；其中，所述第三位移量和所述第四位移量是由所述反射波引起的；基于所述透射角度、所述透射波的圆频率和所述透射波的圆波数的值，确定出所述岩石的第五位移量的表达式和所述流体的第六位移量的表达式；其中，所述第五位移量和所述第六位移量是由所述透射波引起的；基于所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式、所述传播速度的值、所述速度参数的值和所述地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值。
在上述实现过程中，通过确定出地震波所带动的岩石的第一位移量的表达式，地震波所带动的流体的第二位移量的表达式；反射波所带动的岩石的第三位移量的表达式，反射波所带动的流体的第四位移量的表达式；透射波所带动的岩石的第五位移量的表达式，透射波所带动的流体的第六位移量的表达式；继而基于第一位移量的表达式、第二位移量的表达式、第三位移量的表达式、第四位移量的表达式、第五位移量的表达式和第六位移量的表达式，来确定出反射系数和所述透射系数的值，充分考虑了地震波、反射波和透射波分别对岩石和流体的位移量的影响，继而保证确定出的反射系数和透射系数的准确性。
基于第一方面，在一种可能的设计中，所述基于所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式、所述传播速度的值、所述速度参数的值和所述地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值，包括：基于线性滑动理论，确定出所述水平裂缝界面处的边界条件；基于所述边界条件、所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式、所述传播速度的值、所述速度参数的值和所述地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值。
在上述实现过程中，基于线性滑动理论，确定出所述水平裂缝界面处的边界条件，继而基于边界条件来确定出反射系数和透射系数的值，充分考虑了水平裂缝对岩石和流体的位移量的影响，继而进一步保证确定出的反射系数和透射系数的值的准确性。
基于第一方面，在一种可能的设计中，所述基于所述边界条件、所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式、所述传播速度的值、所述速度参数的值和所述地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值，包括：获取所述岩石中的质点在x轴方向的第七位移量的表达式，以及在z轴方向的第八位移量的表达式；基于所述边界条件、所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式、所述第七位移量的表达式、所述第八位移量的表达式、所述传播速度的值、所述速度参数的值和所述地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值。
在上述实现过程中，获取岩石中的质点在x轴方向的第七位移量的表达式，以及在z轴方向的第八位移量的表达式，继而基于第七位移量的表达式和第八位移量的表达式，来确定反射系数和透射系数的值，充分考虑了地震波、反射波和透射波对岩石在x轴方向的位移量的总影响，以及对岩石在z轴方向的位移量的总影响，继而能更准确地确定出的反射系数和透射系数的值。
基于第一方面，在一种可能的设计中，所述基于所述边界条件、所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式、所述第七位移量的表达式、所述第八位移量的表达式、所述传播速度的值、所述速度参数的值和所述地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值，包括：根据虎克定律，确定出应力和应变之间的关系表达式；基于所述关系表达式、所述边界条件、所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式、所述第七位移量的表达式、所述第八位移量的表达式、所述传播速度的值、所述速度参数的值和所述地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值。
在上述实现过程中，根据虎克定律，确定出应力和应变之间的关系表达式，继而基于关系表达式来确定出反射系数和所述透射系数的值，充分考虑了应力和应变之间的关联关系，以更进一步地保证确定出的反射系数和所述透射系数的值的准确性。
第二方面，本申请实施例提供一种双相介质中的水平裂缝的反射系数和透射系数确定装置，所述装置包括：获取单元，用于获取地震波以预先确定的传播参数的值在双相介质中，传播至水平裂缝界面时所生成的反射波和透射波的速度参数的值；其中，所述传播参数包括：所述地震波的传播速度、在预设坐标系中的入射角度、圆频率和圆波数；所述速度参数包括：速度、圆频率和圆波数；所述水平裂缝位于所述双相介质中；所述双相介质包括岩石、孔隙和流体；确定单元，用于基于所述传播参数、所述速度参数和预先确定的地质参数的值，确定出所述反射波的反射系数和所述透射波的透射系数的值；其中，所述反射系数和所述透射系数表征所述双相介质和所述水平裂缝对所述地震波传播的影响程度；所述地质参数包括：所述双相介质的密度、所述孔隙的孔隙度、表征所述岩石和所述流体之间的体积影响程度的因子、为保证所述双相介质的总体积不变而施加在所述流体上的压力的压力系数、所述岩石和所述流体之间的质量耦合系数，以及所述流体中相对所述岩石流动的部分流体的质量。
第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括处理器以及与所述处理器连接的存储器，所述存储器内存储计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述电子设备执行第一方面所述的方法。
第四方面，本申请实施例提供一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，使得所述计算机执行第一方面所述的方法。
本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、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申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的双相介质中的水平裂缝的反射系数和透射系数确定方法的流程示意图。
图2为本申请实施例提供的地震波、反射波和透射波的示意图。
图3为本申请实施例提供的双相介质中的水平裂缝的反射系数和透射系数确定装置的结构示意图。
图4为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
图标：300-双相介质中的水平裂缝的反射系数和透射系数确定装置；310-获取单元；320-确定单元；400-电子设备；401-处理器；402-存储器；403-通信接口。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参照图1，图1为本申请实施例提供的一种双相介质中的水平裂缝的反射系数和透射系数确定方法的流程图，下面将对图1所示的流程进行详细阐述，所述方法包括步骤：S11和S12。
S11：获取地震波以预先确定的传播参数的值在双相介质中，传播至水平裂缝界面时所生成的反射波和透射波的速度参数的值；其中，所述传播参数包括：所述地震波的传播速度
在预设坐标系中的入射角度α、圆频率ω和圆波数；所述速度参数包括：速度、圆频率ω和圆波数；所述水平裂缝位于所述双相介质中；所述双相介质包括岩石、孔隙和流体。
其中，请参照图2，预设坐标系以水平裂缝界面为x轴，以垂直于水平界面的方向为z轴而建立的坐标系，地震波p1的入射角度α为地震波的传播方向与预设坐标系中的z轴的负方向之间的夹角；地震波、反射波和透射波的圆频率相等；双相介质为由岩石、孔隙、位于孔隙内的流体组成的地质结构；所述水平裂缝位于双相介质中，地震波传播至水平裂缝界面处时，由于水平裂缝界面的干扰，继而导致地震波产生反射和折射，继而生成反射波和折射波。
请参照图2，在本实施例中，反射波可以包括：反射快纵波p11、反射慢纵波p12和反射横波s1；透射波可以包括：透射快纵波p21、透射慢纵波p22和透射横波s2；反射快纵波的速度为
反射快纵波的反射角度，即反射快纵波与z轴的负方向之间的夹角α11；反射慢纵波的反射角度，即反射慢纵波与z轴的负方向之间的夹角为α12；反射慢纵波的速度为
反射横波的反射角度，即反射横波与z轴的负方向之间的夹角为β1；反射横波的速度为
透射快纵波的透射角度，即透射快纵波与z轴正方向之间的夹角为α21；透射快纵波的速度为
透射慢纵波的透射角度，即透射慢纵波与z轴正方向之间的夹角为α22；透射慢纵波得速度为
透射横波得透射角度，即透射横波与z轴的正方向之间的夹角为β2；透射横波得速度为
在其他实施例中，反射波也可以只包括：反射快纵波和反射横波；透射波也可以只包括：透射快波和透射横波。
在获取到传播参数和速度参数的值之后，执行步骤S12。
S12：基于所述传播参数、所述速度参数和预先确定的地质参数的值，确定出所述反射波的反射系数和所述透射波的透射系数的值；其中，所述反射系数和所述透射系数表征所述双相介质和所述水平裂缝对所述地震波传播的影响程度；所述地质参数包括：所述孔隙的孔隙度φ、表征所述岩石和所述流体之间的体积影响程度的因子Q、为保证所述双相介质的总体积不变而施加在所述流体上的压力的压力系数R、所述岩石和所述流体之间的质量耦合系数ρ12，以及所述流体中相对所述岩石流动的部分流体的质量ρ22。
若所述反射波包括：反射快纵波、反射慢纵波和反射横波；所述透射波包括：透射快纵波、透射慢纵波和透射横波；则作为一种实施方式，S12包括：基于所述传播参数、所述速度参数和预先确定的地质参数的值，确定出所述反射快纵波的反射系数、所述反射慢纵波的反射系数、所述反射横波的反射系数、所述透射快纵波的透射系数、所述透射慢纵波的透射系数和所述透射横波的透射系数的值。
在实际实施过程中，S12可以按照如下方式实施，通过将所述传播参数、所述反射快纵波的速度和圆波数、所述反射慢纵波的速度和圆波数、所述反射横波的速度和圆波数、所述透射快纵波的速度和圆波数、所述透射慢纵波的速度和圆波数、所述透射横波的速度的值分别输入到预先确定的参数确定表达式中，得到所述反射快纵波的反射系数
所述反射慢纵波的反射系数
所述反射横波的反射系数
所述透射快纵波的透射系数
所述透射慢纵波的透射系数
和所述透射横波的透射系数的值
作为一种实施方式，S12包括步骤A1和A2。
A1：基于奈斯尔定律、所述地震波的传播速度、所述入射角度、所述反射波的速度和所述透射波的速度的值，确定出所述反射波在所述预设坐标系中的反射角度的值，以及所述透射波在所述预设坐标系中的透射角度的值。
在实际实施过程中，A1可以按照如下方式实施，通过将地震波的传播速度
所述入射角度α、反射快纵波的速度
反射慢纵波的速度
反射横波的速度
所述透射快纵波的速度
透射慢纵波的速度
和透射横波的速度
的值，分别输入奈斯尔定律的表达式中，得到反射快纵波的反射角度α11、反射慢纵波的反射角度α12、反射横波的反射角度β1、所述透射快纵波的透射角度α21、透射慢纵波的透射角度α22和透射横波的透射角度β2的值；其中，奈斯尔定律的表达式为：
可以理解得是，反射波在预设坐标系中的反射角度的值包括：反射快纵波的反射角度α11、反射慢纵波的反射角度α12、反射横波的反射角度β1的值；透射波在预设坐标系中的透射角度的值包括：透射快纵波的透射角度α21、透射慢纵波的透射角度α22和透射横波的透射角度β2的值。
A2：基于所述反射角度、所述透射角度、所述传播参数、所述速度参数和预先确定的地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值。
在实际实施过程中，A2可以按照如下方式实施，通过将反射快纵波的反射角度α11、反射慢纵波的反射角度α12、反射横波的反射角度β1、透射快纵波的透射角度α21、透射慢纵波的透射角度α22和透射横波的透射角度β2、反射快纵波的速度和圆波数、反射慢纵波的速度和圆波数、反射横波的反射速度和圆波数、透射快纵波的速度和圆波数、透射慢纵波的速度和圆波数、透射横波的速度和圆波数、传播参数和地质参数的值，输入至参数确定表达式中，得到反射快纵波的反射系数
反射慢纵波的反射系数
反射横波的反射系数
透射快纵波的透射系数
透射慢纵波的透射系数
和透射横波的透射系数的值
作为一种实施方式，步骤A2包括：A21-A24。
A21：基于所述入射角度、所述地震波的圆频率和所述地震波的圆波数的值，确定出所述岩石的第一位移量的表达式和所述流体的第二位移量的表达式；其中，所述第一位移量和所述第二位移量是由所述地震波引起的。
其中，所述第一位移量的表达式为：u1＝Ap1i exp[ωt-l1(x sinα+z cosα)]；其中，u1表征地震波引起的岩石中坐标为(x,z)的质点从开始至t时刻这段时间内的第一位移量；Ap1表征地震波引起的岩石位移的振幅；l1表征地震波的圆波数；ω表征地震波的圆频率；α表征地震波的入射角度；
其中，所述第二位移量的表达式为：U1＝Bp1i exp[ωt-l1(x sinα+z cosα)]；其中，U1表征地震波引起的流体中坐标为(x,z)的质点从开始至t时刻这段时间内的第二位移量；Bp1表征地震波引起的流体位移的振幅。
A22：基于所述反射角度、所述反射波的圆频率和所述反射波的圆波数的值，确定出所述岩石的第三位移量的表达式和所述流体的第四位移量的表达式；其中，所述第三位移量和所述第四位移量是由所述反射波引起的。
其中，所述反射波的圆频率等于所述地震波的圆频率。
其中，所述第三位移量的表达式包括：
和
其中，
表征反射快纵波引起的岩石中坐标为(x,z)的质点从开始至t时刻这段时间内的第三位移量；
表征反射快纵波引起的岩石位移的振幅；l11表征反射快纵波的圆波数；α11表征反射快纵波的反射角度；
其中，所述第四位移量的表达式包括：
和
其中，
表征反射快纵波引起的流体中坐标为(x,z)的质点从开始至t时刻这段时间内的第四位移量；
表征反射快纵波引起的流体位移的振幅；
其中，
表征反射慢纵波引起的流体中坐标为(x,z)的质点从开始至t时刻这段时间内的第四位移量；
表征反射快纵波引起的流体位移的振幅；
其中，
表征反射横波引起的流体中坐标为(x,z)的质点从开始至t时刻这段时间内的第四位移量；
表征反射快纵波引起的流体位移的振幅。
A23：基于所述透射角度、所述透射波的圆频率和所述透射波的圆波数的值，确定出所述岩石的第五位移量的表达式和所述流体的第六位移量的表达式；其中，所述第五位移量和所述第六位移量是由所述透射波引起的。
其中，所述透射波的圆频率等于所述地震波的圆频率。
其中，所述第五位移量的表达式包括：
和
其中，
表征透射快纵波引起的岩石中坐标为(x,z)的质点从开始至t时刻这段时间内的第五位移量；
表征透射快纵波引起的岩石位移的振幅；l21表征反射快纵波的圆波数；α21表征透射快纵波的反射角度；
其中，
表征透射慢纵波引起的岩石中坐标为(x,z)的质点从开始至t时刻这段时间内的第五位移量；
表征透射慢纵波引起的岩石位移的振幅；l22表征透射慢纵波的圆波数；α22表征透射慢纵波的反射角度；
其中，
表征透射横波引起的岩石中坐标为(x,z)的质点从开始至t时刻这段时间内的第五位移量；
表征透射横波引起的岩石位移的振幅；ls2表征透射横波的圆波数；α22表征透射横波的反射角度；
其中，所述第六位移量的表达式包括：
和
其中，
表征透射快纵波引起的流体中坐标为(x,z)的质点从开始至t时刻这段时间内的第六位移量；
表征透射快纵波引起的流体位移的振幅；
其中，
表征透射慢纵波引起的流体中坐标为(x,z)的质点从开始至t时刻这段时间内的第六位移量；
表征透射快纵波引起的流体位移的振幅；
其中，
表征透射横波引起的流体中坐标为(x,z)的质点从开始至t时刻这段时间内的第六位移量；
表征透射快纵波引起的流体位移的振幅。
A24：基于所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式、所述传播速度的值、所述速度参数的值和所述地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值。
在实际实施过程中，A24可以按照如下方式实施，基于所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式，确定出参数确定表达式，继而通过将所述传播速度的值、所述速度参数的值和所述地质参数的值，分别输入至参数确定表达式，确定出所述反射系数和所述透射系数的值。
作为一种实施方式，步骤A24包括步骤A241和A242。
A241：基于线性滑动理论，确定出所述水平裂缝界面处的边界条件。
基于线性滑动理论，确定出表征岩石在z轴方向的位移不连续的第一边界条件，即[uz]+＝[uz]-+SN[τzz]-；其中，SN表征水平裂缝的法向柔度；上角标“+”表征水平裂缝的上方；上角标“-”表征水平裂缝的下方；[uz]+表征岩石中位于水平裂缝的上方的质点在z轴方向的第八位移量；[uz]-表征岩石中位于水平裂缝的下方的质点在z轴方向的第八位移量；[τzz]-表征岩石中位于水平裂缝的下方的质点在z轴方向的应力。
基于线性滑动理论，确定出表征岩石在z轴方向的位移不连续的第二边界条件，即[ux]+＝[ux]-+ST[τxz]-；ST表征水平裂缝的切向柔度；[ux]+表征岩石中位于水平裂缝的上方的质点在x轴方向的第七位移量；[ux]-表征岩石中位于水平裂缝的下方的质点在x轴方向的第七位移量；[τxz]-表征岩石中位于水平裂缝的下方的质点在xz轴方向的应力；
基于线性滑动理论，确定出表征双相介质中的质点在z轴方向的应力连续的第三边界条件，即[τzz+s]+＝[τzz+s]-；s＝Qe+Rε，s表征流体应力；Q表征岩石和流体之间的体积影响程度的因子、R表征保证双相介质的总体积不变而施加在流体上的压力的压力系数；e＝exx+ezz，e表征岩石中的质点的体应变；exx为岩石中的质点在x轴方向上的应变；ezz表征岩石中的质点在z轴方向上的应变；
ε表征流体的体应变；Ux表征流体中的质点在x轴方向的位移量；Uz表征流体中的质点在z轴方向的位移量。
其中，
表征由地震波、反射快纵波、反射慢纵波、透射慢纵波和透射快纵波所引起的流体中的质点所发生的位移的位移量；ψs表征由反射横波和透射横波所引起的流体中的质点所发生的位移的位移量。
基于线性滑动理论，确定出表征岩石中的质点在xz轴方向的应力的第四边界条件，即[τzx]+＝[τzx]-；[τzx]+表征位于水平裂缝上方的岩石中的质点在在xz轴方向的应力；[τzx]-表征位于水平裂缝下方的岩石中的质点在在xz轴方向的应力；
基于线性滑动理论，确定出表征流体在z轴方向的流量连续的第五边界条件，即[φ(uz-Uz)]+＝[φ(uz-Uz)]-；
基于线性滑动理论，确定出表征流体在z轴方向的压力连续的第六边界条件，即
可以理解的是，所述水平裂缝界面处的边界条件包括：第一边界条件、第二边界条件、第三边界条件、第四边界条件、第五边界条件和第六边界条件。
在获取到所述边界条件之后，执行步骤A242。
A242：基于所述边界条件、所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式、所述传播速度的值、所述速度参数的值和所述地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值。
在实际实施过程中，A242可以按照如下方式实施，基于所述边界条件、所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式，确定出参数确定表达式，继而通过将所述传播速度的值、所述速度参数的值和所述地质参数的值，分别输入至参数确定表达式，确定出所述反射系数和所述透射系数的值。
作为一种实施方式，步骤A242包括步骤：aa和bb。
aa：获取所述岩石中的质点在x轴方向的第七位移量的表达式，以及在z轴方向的第八位移量的表达式。
其中，第七位移量的表达式为：
第八位移量的表达式为：
其中，
表征由地震波、反射快纵波、反射慢纵波、透射慢纵波和透射快纵波所引起的岩石中的质点所发生的位移的位移量；ψ表征由反射横波和透射横波所引起的岩石中的质点所发生的位移的位移量。
bb：基于所述边界条件、所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式、所述第七位移量的表达式、所述第八位移量的表达式、所述传播速度的值、所述速度参数的值和所述地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值。
在实际实施过程中，bb可以按照如下方式实施，基于所述边界条件、所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式、所述第七位移量的表达式和所述第八位移量的表达式，确定出参数确定表达式，继而通过将所述传播速度的值、所述速度参数的值和所述地质参数的值，分别输入至参数确定表达式，确定出所述反射系数和所述透射系数的值。
作为一种实施方式，步骤bb包括步骤：bb1和bb2。
bb1：根据虎克定律，确定出应力和应变之间的关系表达式。
其中，应力和应变的关系表达式为：
其中，
τzz表征岩石中的质点在z轴方向的应力；exz表征岩石中的质点在xz方向上的应变；
λ和μ为拉梅系数；ρ为双相介质的密度；vp表征反射快纵波、反射慢纵波、透射快纵波和透射慢纵波中的任一种波的速度；vs表征反射横波和透射横波中的任一种波的速度。
bb2：基于所述关系表达式、所述边界条件、所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式、所述第七位移量的表达式、所述第八位移量的表达式、所述传播速度的值、所述速度参数的值和所述地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值。
在实际实施过程种，bb2可以按照如下方式实施，基于所述关系表达式、所述第七位移量的表达式和第八位移量的表达式，确定出岩石的质点在z轴方向的应力的表达式
以及岩石的质点在xz轴方向的应力的表达式
基于所述第一边界条件[uz]+＝[uz]-+SN[τzz]-、第八位移量的表达式
和
得到第一表达式
继而基于所述第一表达式和所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式，得到：
继而，经过对上式进行进一步简化，得到第一关系式：
基于所述第二边界条件[ux]+＝[ux]-+ST[τxz]-、第七位移量的表达式
和
得到第二表达式
继而基于所述第二表达式和所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式，得到
经过对上式进行进一步推导，得到第二关系表达式，即
基于所述第三边界条件[τzz+s]+＝[τzz+s]-、
s＝Qe+Rε、e＝exx+ezz、
和
得到第三表达式
继而基于所述第三表达式和所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式，得到
基于所述第四边界条件[τzx]+＝[τzx]-、
所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式，得到第四表达式，即：
经过对上式进行进一步推导，得到第四关系表达式，即：
基于所述第五边界条件[φ(uz-Uz)]+＝[φ(uz-Uz)]-，其中，
第八位移量的表达式
所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式，得到第五关系表达式，即：
其中，
ρ12表征岩石和流体之间的质量耦合系数，ρ22表征流体中相对岩石流动的部分流体的质量；
基于所述第六边界条件
第七位移量的表达式
第八位移量的表达式
所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式和所述第六位移量的表达式，得到第五关系表达式，即：
继而经过对上式进行进一步推导，得到第六关系表达式，即：
令反射快纵波的反射系数
反射慢纵波的反射系数
反射横波的反射系数
透射快纵波的透射系数
透射慢纵波的透射系数
和透射横波的透射系数的值
继而基于第一关系表达式、第二关系表达式、第三关系表达式、第四关系表达式、第五关系表达式和第六关系表达式，得到参数确定表达式，即：
继而通过将所述传播速度的值、所述速度参数的值和所述地质参数的值，输入至参数确定表达式中，得到反射快纵波的反射系数、反射慢纵波的反射系数、反射横波的反射系数、透射快纵波的透射系数、透射慢纵波的透射系数和透射横波的透射系数的值。
请参照图3，图3是本申请实施例提供的一种双相介质中的水平裂缝的反射系数和透射系数确定装置300的结构框图。下面将对图3所示的结构框图进行阐述，所示装置包括：
获取单元310，用于获取地震波以预先确定的传播参数的值在双相介质中，传播至水平裂缝界面时所生成的反射波和透射波的速度参数的值；其中，所述传播参数包括：所述地震波的传播速度、在预设坐标系中的入射角度、圆频率和圆波数；所述速度参数包括：速度、圆频率和圆波数；所述水平裂缝位于所述双相介质中；所述双相介质包括岩石、孔隙和流体。
确定单元320，用于基于所述传播参数、所述速度参数和预先确定的地质参数的值，确定出所述反射波的反射系数和所述透射波的透射系数的值；其中，所述反射系数和所述透射系数表征所述双相介质和所述水平裂缝对所述地震波传播的影响程度；所述地质参数包括：所述双相介质的密度、所述孔隙的孔隙度、表征所述岩石和所述流体之间的体积影响程度的因子、为保证所述双相介质的总体积不变而施加在所述流体上的压力的压力系数、所述岩石和所述流体之间的质量耦合系数，以及所述流体中相对所述岩石流动的部分流体的质量。
作为一种实施方式，所述反射波包括：反射快纵波、反射慢纵波和反射横波；所述透射波包括：透射快纵波、透射慢纵波和透射横波；所述确定单元320，具体用于基于所述传播参数、所述速度参数和预先确定的地质参数的值，确定出所述反射快纵波的反射系数、所述反射慢纵波的反射系数、所述反射横波的反射系数、所述透射快纵波的透射系数、所述透射慢纵波的透射系数和所述透射横波的透射系数的值。
作为一种实施方式，所述确定单元320，包括：角度确定单元，用于基于奈斯尔定律、所述地震波的传播速度、所述入射角度、所述反射波的速度和所述透射波的速度，确定出所述反射波在所述预设坐标系中的反射角度的值，以及所述透射波在所述预设坐标系中的透射角度的值；参数确定单元，用于基于所述反射角度、所述透射角度、所述传播参数、所述速度参数和预先确定的地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值。
作为一种实施方式，所述参数确定单元，包括：第一确定单元，用于基于所述入射角度、所述地震波的圆频率和所述地震波的圆波数的值，确定出所述岩石的第一位移量的表达式和所述流体的第二位移量的表达式；其中，所述第一位移量和所述第二位移量是由所述地震波引起的；第二确定单元，用于基于所述反射角度、所述反射波的圆频率和所述反射波的圆波数的值，确定出所述岩石的第三位移量的表达式和所述流体的第四位移量的表达式；其中，所述第三位移量和所述第四位移量是由所述反射波引起的；第三确定单元，用于基于所述透射角度、所述透射波的圆频率和所述透射波的圆波数的值，确定出所述岩石的第五位移量的表达式和所述流体的第六位移量的表达式；其中，所述第五位移量和所述第六位移量是由所述透射波引起的；确定子单元，用于基于所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式、所述传播速度的值、所述速度参数的值和所述地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值。
作为一种实施方式，所述确定子单元包括：边界条件确定单元，用于基于线性滑动理论，确定出所述水平裂缝界面处的边界条件；参数确定子单元，用于基于所述边界条件、所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式、所述传播速度的值、所述速度参数的值和所述地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值。
作为一种实施方式，所述参数确定子单元，包括：表达式获取单元，用于获取所述岩石中的质点在x轴方向的第七位移量的表达式，以及在z轴方向的第八位移量的表达式；子单元，用于基于所述边界条件、所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式、所述第七位移量的表达式、所述第八位移量的表达式、所述传播速度的值、所述速度参数的值和所述地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值。
作为一种实施方式，所述子单元，具体用于根据虎克定律，确定出应力和应变之间的关系表达式；以及基于所述关系表达式、所述边界条件、所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式、所述第七位移量的表达式、所述第八位移量的表达式、所述传播速度的值、所述速度参数的值和所述地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值。
本实施例对的各功能单元实现各自功能的过程，请参见上述图1-2所示实施例中描述的内容，此处不再赘述。
请参照图4，图4为本申请实施例提供的一种电子设备400的结构示意图，电子设备400可以是个人电脑、平板电脑、智能手机、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等。
电子设备400可以包括：存储器402、处理器401、通信接口404和通信总线，通信总线用于实现这些组件的连接通信。
所述存储器402用于存储本申请实施例提供的双相介质中的水平裂缝的反射系数和透射系数确定方法和装置对应的计算程序指令等各种数据，其中，存储器402可以是，但不限于，随机存取存储器，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable ProgrammableRead-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable ProgrammableRead-Only Memory，EEPROM)等。
处理器401用于读取并运行存储于存储器中的双相介质中的水平裂缝的反射系数和透射系数确定方法和装置对应的计算机程序指令，以确定出反射系数和透射系数的值。
其中，处理器401可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器401可以是通用处理器，包括CPU、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
通信接口403，用于接收或者发送数据。
此外，本申请实施例还提供了一种存储介质，在该存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，使得所述计算机执行本申请任一项实施方式所提供的方法。
综上所述，本申请各实施例提出的双相介质中的水平裂缝的反射系数和透射系数确定方法，由于实际的地质结构通常为双相介质，因此，通过获取地震波以预先确定的传播参数的值在双相介质中，传播至水平裂缝界面时所生成的反射波和透射波的速度参数的值，充分考虑了岩石、孔隙、流体和水平裂缝对地震波传播的影响，保证确定出的速度参数的值更接近于真实的速度参数的值，其次，基于传播参数、速度参数和预先确定的地质参数的值，确定出反射波的反射系数和透射波的透射系数的值，由于地质参数中包括：孔隙的孔隙度、表征岩石和流体之间的体积影响程度的因子、为保证双相介质的总体积不变而施加在流体上的压力的压力系数、岩石和流体之间的质量耦合系数，以及流体中相对所述岩石流动的部分流体的质量，充分考虑了岩石、孔隙、流体对地震波传播的影响，继而保证确定出的反射系数和透射系数的值能准确地描述地质结构对地震波传播的影响。
Claims (10)
1.一种双相介质中的水平裂缝的反射系数和透射系数确定方法，其特征在于，所述方法包括：
获取地震波以预先确定的传播参数的值在双相介质中，传播至水平裂缝界面时所生成的反射波和透射波的速度参数的值；其中，所述传播参数包括：所述地震波的传播速度、在预设坐标系中的入射角度、圆频率和圆波数；所述速度参数包括：速度、圆频率和圆波数；所述水平裂缝位于所述双相介质中；所述双相介质包括岩石、孔隙和流体；
基于所述传播参数、所述速度参数和预先确定的地质参数的值，确定出所述反射波的反射系数和所述透射波的透射系数的值；其中，所述反射系数和所述透射系数表征所述双相介质和所述水平裂缝对所述地震波传播的影响程度；所述地质参数包括：所述双相介质的密度、所述孔隙的孔隙度、表征所述岩石和所述流体之间的体积影响程度的因子、为保证所述双相介质的总体积不变而施加在所述流体上的压力的压力系数、所述岩石和所述流体之间的质量耦合系数，以及所述流体中相对所述岩石流动的部分流体的质量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反射波包括：反射快纵波、反射慢纵波和反射横波；所述透射波包括：透射快纵波、透射慢纵波和透射横波；所述基于所述传播参数、所述速度参数和预先确定的地质参数的值，确定出所述反射波的反射系数和所述透射波的透射系数的值，包括：
基于所述传播参数、所述速度参数和预先确定的地质参数的值，确定出所述反射快纵波的反射系数、所述反射慢纵波的反射系数、所述反射横波的反射系数、所述透射快纵波的透射系数、所述透射慢纵波的透射系数和所述透射横波的透射系数的值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述传播参数、所述速度参数和预先确定的地质参数的值，确定出所述反射波的反射系数和所述透射波的透射系数的值，包括：
基于奈斯尔定律、所述地震波的传播速度、所述入射角度、所述反射波的速度和所述透射波的速度，确定出所述反射波在所述预设坐标系中的反射角度的值，以及所述透射波在所述预设坐标系中的透射角度的值；
基于所述反射角度、所述透射角度、所述传播参数、所述速度参数和预先确定的地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述反射角度、所述透射角度、所述传播参数、所述速度参数和预先确定的地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值，包括：
基于所述入射角度、所述地震波的圆频率和所述地震波的圆波数的值，确定出所述岩石的第一位移量的表达式和所述流体的第二位移量的表达式；其中，所述第一位移量和所述第二位移量是由所述地震波引起的；
基于所述反射角度、所述反射波的圆频率和所述反射波的圆波数的值，确定出所述岩石的第三位移量的表达式和所述流体的第四位移量的表达式；其中，所述第三位移量和所述第四位移量是由所述反射波引起的；
基于所述透射角度、所述透射波的圆频率和所述透射波的圆波数的值，确定出所述岩石的第五位移量的表达式和所述流体的第六位移量的表达式；其中，所述第五位移量和所述第六位移量是由所述透射波引起的；
基于所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式、所述传播速度的值、所述速度参数的值和所述地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式、所述传播速度的值、所述速度参数的值和所述地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值，包括：
基于线性滑动理论，确定出所述水平裂缝界面处的边界条件；
基于所述边界条件、所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式、所述传播速度的值、所述速度参数的值和所述地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述边界条件、所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式、所述传播速度的值、所述速度参数的值和所述地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值，包括：
获取所述岩石中的质点在x轴方向的第七位移量的表达式，以及在z轴方向的第八位移量的表达式；
基于所述边界条件、所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式、所述第七位移量的表达式、所述第八位移量的表达式、所述传播速度的值、所述速度参数的值和所述地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述边界条件、所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式、所述第七位移量的表达式、所述第八位移量的表达式、所述传播速度的值、所述速度参数的值和所述地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值，包括：
根据虎克定律，确定出应力和应变之间的关系表达式；
基于所述关系表达式、所述边界条件、所述第一位移量的表达式、所述第二位移量的表达式、所述第三位移量的表达式、所述第四位移量的表达式、所述第五位移量的表达式、所述第六位移量的表达式、所述第七位移量的表达式、所述第八位移量的表达式、所述传播速度的值、所述速度参数的值和所述地质参数的值，确定出所述反射系数和所述透射系数的值。
8.一种双相介质中的水平裂缝的反射系数和透射系数确定装置，其特征在于，所述装置包括：
获取单元，用于获取地震波以预先确定的传播参数的值在双相介质中，传播至水平裂缝界面时所生成的反射波和透射波的速度参数的值；其中，所述传播参数包括：所述地震波的传播速度、在预设坐标系中的入射角度、圆频率和圆波数；所述速度参数包括：速度、圆频率和圆波数；所述水平裂缝位于所述双相介质中；所述双相介质包括岩石、孔隙和流体；
确定单元，用于基于所述传播参数、所述速度参数和预先确定的地质参数的值，确定出所述反射波的反射系数和所述透射波的透射系数的值；其中，所述反射系数和所述透射系数表征所述双相介质和所述水平裂缝对所述地震波传播的影响程度；所述地质参数包括：所述双相介质的密度、所述孔隙的孔隙度、表征所述岩石和所述流体之间的体积影响程度的因子、为保证所述双相介质的总体积不变而施加在所述流体上的压力的压力系数、所述岩石和所述流体之间的质量耦合系数，以及所述流体中相对所述岩石流动的部分流体的质量。
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器以及处理器，所述存储器中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述处理器读取并运行时，执行如权利要求1-7中任一项所述的方法。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被计算机读取并运行时，执行如权利要求1-7中任一项所述的方法。
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