一種基于巖石微結(jié)構(gòu)及介質(zhì)彈性參數(shù)的地震激發(fā)模擬方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于巖石微結(jié)構(gòu)及介質(zhì)彈性參數(shù)的地震激發(fā)模擬方法，屬于地球物理勘探領(lǐng)域。本發(fā)明方法包括以下步驟：(1)巖石微結(jié)構(gòu)調(diào)查和求取介質(zhì)彈性參數(shù)；(2)建立研究區(qū)近地表速度模型、深層速度模型和構(gòu)造模型；(3)數(shù)值模擬算法實(shí)現(xiàn)及建立包含彈性介質(zhì)的近震源波場(chǎng)函數(shù)；(4)進(jìn)行基于巖石微結(jié)構(gòu)及介質(zhì)彈性參數(shù)的地震激發(fā)模擬。利用本發(fā)明方法可以進(jìn)行基于巖石微結(jié)構(gòu)和介質(zhì)彈性參數(shù)的地震激發(fā)模擬，并建立圍巖激發(fā)特征數(shù)據(jù)庫(kù)，最大程度在室內(nèi)完成不同地區(qū)激發(fā)參數(shù)的選擇。
【專利說(shuō)明】一種基于巖石微結(jié)構(gòu)及介質(zhì)彈性參數(shù)的地震激發(fā)模擬方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于地球物理勘探領(lǐng)域，具體涉及一種基于巖石微結(jié)構(gòu)及介質(zhì)彈性參數(shù)的 地震激發(fā)模擬方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)于特殊構(gòu)造地區(qū)（如山前帶灰?guī)r出露區(qū)）來(lái)說(shuō)，提高資料信噪比是必須要解決 的首要問(wèn)題，而激發(fā)是影響單炮品質(zhì)的主要因素之一。彈性介質(zhì)近震源波場(chǎng)研究表明：地震 激發(fā)與介質(zhì)的彈性參數(shù)和結(jié)構(gòu)相關(guān)，激發(fā)介質(zhì)的巖石力學(xué)性質(zhì)和物理結(jié)構(gòu)決定激發(fā)的振幅 特性和頻率特性，所以震源激發(fā)地震子波的特性如何，很大程度影響地震資料的品質(zhì)。目前 波場(chǎng)模擬技術(shù)都是運(yùn)用雷克子波作為震源子波進(jìn)行模擬，再對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析，這樣只 是簡(jiǎn)單地分析地質(zhì)構(gòu)造對(duì)波場(chǎng)特征的影響，沒(méi)有從本質(zhì)上討論不同巖性地層對(duì)激發(fā)子波的 影響，進(jìn)而對(duì)地震資料的影響，導(dǎo)致野外實(shí)際采集施工中，炸藥激發(fā)參數(shù)（藥量、井深、組合 和爆速等）的選擇必須進(jìn)行大量的試驗(yàn)來(lái)確定，勢(shì)必造成人力、財(cái)力和物力的損失，還不安 全。因此有必要開(kāi)展基于巖石微結(jié)構(gòu)和介質(zhì)彈性參數(shù)的地震激發(fā)模擬技術(shù)，并建立模塊化 的圍巖激發(fā)特征數(shù)據(jù)庫(kù)，最大程度在室內(nèi)完成不同地區(qū)激發(fā)參數(shù)的選擇，最終有效指導(dǎo)野 外地震生產(chǎn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種基于巖石微結(jié)構(gòu)及 介質(zhì)彈性參數(shù)的地震激發(fā)模擬方法，通過(guò)在室內(nèi)開(kāi)展不同特殊構(gòu)造地區(qū)基于巖石微結(jié)構(gòu)和 介質(zhì)彈性參數(shù)的地震激發(fā)模擬，進(jìn)行巖石微結(jié)構(gòu)調(diào)查和應(yīng)用巖石物理實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定介質(zhì)的彈 性參數(shù)，進(jìn)而進(jìn)行基于巖石微結(jié)構(gòu)及介質(zhì)彈性參數(shù)的地震激發(fā)模擬，由模擬結(jié)果未定量 化地確定野外實(shí)際地層中的各地區(qū)地震采集炸藥震源激發(fā)參數(shù)（藥量、井深、組合和爆速 等），使激發(fā)的地震子波振幅和頻率特性最優(yōu)化，最終使采集到的地震數(shù)據(jù)的品質(zhì)得到極大 改善。
[0004] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0005] -種基于巖石微結(jié)構(gòu)及介質(zhì)彈性參數(shù)的地震激發(fā)模擬方法，包括：
[0006] (1)巖石微結(jié)構(gòu)調(diào)查和求取介質(zhì)彈性參數(shù)；
[0007] (2)建立研究區(qū)近地表速度模型、深層速度模型和構(gòu)造模型；
[0008] (3)數(shù)值模擬算法實(shí)現(xiàn)及建立包含彈性介質(zhì)的近震源波場(chǎng)函數(shù)；
[0009] (4)進(jìn)行基于巖石微結(jié)構(gòu)及介質(zhì)彈性參數(shù)的地震激發(fā)模擬。
[0010] 所述步驟⑴包括：
[0011] (11)對(duì)從研究區(qū)收集來(lái)的實(shí)際巖樣進(jìn)行電鏡掃描完成巖樣的微結(jié)構(gòu)調(diào)查；
[0012] (12)不同圍壓條件下介質(zhì)彈性參數(shù)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)和分析以及不同飽和度條件下介 質(zhì)彈性參數(shù)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)和分析。
[0013] 所述步驟（12)是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0014] 通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量不同圍壓條件下所取巖芯的縱橫波速度和泊松比，以及介質(zhì)的彈 性參數(shù)，獲得縱橫波速度和泊松比與介質(zhì)彈性參數(shù)之間的關(guān)系；
[0015] 通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量不同飽和度條件下所取巖芯的縱橫波速度和泊松比，以及介質(zhì)的 彈性參數(shù)，獲得縱橫波速度和泊松比與介質(zhì)彈性參數(shù)之間的關(guān)系；
[0016] 進(jìn)而建立適合該地區(qū)近地表?xiàng)l件下的介質(zhì)速度和彈性參數(shù)的數(shù)學(xué)模型。
[0017] 所述步驟（2)是這樣實(shí)現(xiàn)的：通過(guò)研究區(qū)的地震疊后資料建立構(gòu)造模型，通過(guò)研 究區(qū)的鉆井、VSP測(cè)井資料建立深層速度模型，通過(guò)步驟（1)得到的介質(zhì)速度和彈性參數(shù)的 數(shù)學(xué)模型以及步驟（1)得到的巖樣的微結(jié)構(gòu)調(diào)查建立近地表速度模型；最后將近地表層速 度和深層速度模型合并得到最終的速度模型。
[0018] 所述步驟（3)中數(shù)值模擬算法實(shí)現(xiàn)包括：
[0019] (31)建立波動(dòng)方程的一階速度-應(yīng)力方程；
[0020] (32)實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)網(wǎng)格有限差分法的數(shù)值模擬算法：在步驟（31)中的一階速度-應(yīng) 力方程基礎(chǔ)上得到相應(yīng)的交錯(cuò)網(wǎng)格差分格式，進(jìn)而形成數(shù)值模擬算法。
[0021] 所述步驟（3)建立的包含彈性介質(zhì)的近震源波場(chǎng)函數(shù)為：
【權(quán)利要求】
1. 一種基于巖石微結(jié)構(gòu)及介質(zhì)彈性參數(shù)的地震激發(fā)模擬方法，其特征在于：所述方法 包括： (1) 巖石微結(jié)構(gòu)調(diào)查和求取介質(zhì)彈性參數(shù)； (2) 建立研究區(qū)近地表速度模型、深層速度模型和構(gòu)造模型； (3) 數(shù)值模擬算法實(shí)現(xiàn)及建立包含彈性介質(zhì)的近震源波場(chǎng)函數(shù)； (4) 進(jìn)行基于巖石微結(jié)構(gòu)及介質(zhì)彈性參數(shù)的地震激發(fā)模擬。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于巖石微結(jié)構(gòu)及介質(zhì)彈性參數(shù)的地震激發(fā)模擬方法，其特 征在于：所述步驟（1)包括： (11) 對(duì)從研究區(qū)收集來(lái)的實(shí)際巖樣進(jìn)行電鏡掃描完成巖樣的微結(jié)構(gòu)調(diào)查； (12) 不同圍壓條件下介質(zhì)彈性參數(shù)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)和分析以及不同飽和度條件下介質(zhì)彈 性參數(shù)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)和分析。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于巖石微結(jié)構(gòu)及介質(zhì)彈性參數(shù)的地震激發(fā)模擬方法，其特 征在于：所述步驟（12)是這樣實(shí)現(xiàn)的： 通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量不同圍壓條件下所取巖芯的縱橫波速度和泊松比，以及介質(zhì)的彈性參 數(shù)，獲得縱橫波速度和泊松比與介質(zhì)彈性參數(shù)之間的關(guān)系； 通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量不同飽和度條件下所取巖芯的縱橫波速度和泊松比，以及介質(zhì)的彈性 參數(shù)，獲得縱橫波速度和泊松比與介質(zhì)彈性參數(shù)之間的關(guān)系； 進(jìn)而建立適合該地區(qū)近地表?xiàng)l件下的介質(zhì)速度和彈性參數(shù)的數(shù)學(xué)模型。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于巖石微結(jié)構(gòu)及介質(zhì)彈性參數(shù)的地震激發(fā)模擬方法，其特 征在于：所述步驟（2)是這樣實(shí)現(xiàn)的：通過(guò)研究區(qū)的地震疊后資料建立構(gòu)造模型，通過(guò)研究 區(qū)的鉆井、VSP測(cè)井資料建立深層速度模型，通過(guò)步驟（1)得到的介質(zhì)速度和彈性參數(shù)的數(shù) 學(xué)模型以及步驟（1)得到的巖樣的微結(jié)構(gòu)調(diào)查建立近地表速度模型；最后將近地表層速度 和深層速度模型合并得到最終的速度模型。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于巖石微結(jié)構(gòu)及介質(zhì)彈性參數(shù)的地震激發(fā)模擬方法，其特 征在于：所述步驟（3)中數(shù)值模擬算法實(shí)現(xiàn)包括： (31) 建立波動(dòng)方程的一階速度-應(yīng)力方程； (32) 實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)網(wǎng)格有限差分法的數(shù)值模擬算法：在步驟（31)中的一階速度-應(yīng)力方程 基礎(chǔ)上得到相應(yīng)的交錯(cuò)網(wǎng)格差分格式，進(jìn)而形成數(shù)值模擬算法。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于巖石微結(jié)構(gòu)及介質(zhì)彈性參數(shù)的地震激發(fā)模擬方法，其特 征在于：所述步驟（4)包括： (41) 完成包含彈性介質(zhì)的近震源波場(chǎng)函數(shù)的加載； (42) 進(jìn)行基于巖石微結(jié)構(gòu)及介質(zhì)彈性參數(shù)的地震激發(fā)模擬：運(yùn)用步驟（3)得到的數(shù)值 模擬算法得到基于介質(zhì)彈性參數(shù)的激發(fā)模擬記錄。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于巖石微結(jié)構(gòu)及介質(zhì)彈性參數(shù)的地震激發(fā)模擬方法，其特 征在于：所述步驟（41)包括： (411) :對(duì)步驟（2)得到的最終的速度模型進(jìn)行網(wǎng)格剖分，根據(jù)水平和垂直網(wǎng)格點(diǎn)坐標(biāo) 確定震源位置（NXs，NZs); (412) :在以震源位置（NXs，NZs)為中心的周圍四個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)上加載用所述彈性介質(zhì)的近 震源波場(chǎng)函數(shù)表示的震源子波。
【文檔編號(hào)】G01V1/104GK104122578SQ201310142832
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月23日
【發(fā)明者】肖云飛, 殷厚成, 王躍 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院