非混溶流体饱和岩石渗透性相关的地震频散衰减效应

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在含流体的复杂多孔介质中,地震波诱发的流体流动会引起频散和衰减现象。而流体流动受介质本身性质及流体特征参数的控制,如介质渗透性、流体饱和度等参数,各参数的范围和分布也影响着地震波的频散和衰减结果。因此,根据实际储层参数进行岩石物理精确建模对流体评估具有重要意义。文章首先对有关波致流的物理实验与理论模型进行了简单介绍,阐述了相关频散衰减理论的主要研究方向及最新动态。概述了Gassmann理论、Biot模型、微观喷射流模型以及BISQ模型,分别例举其松弛时间与高低频的极限速度。随后,对介观尺度部分饱和模型以及Chapman裂缝-孔隙模型的频散衰减结果进行模拟,分析了储层固结程度、流体类型与渗透率等参数的影响。本文的创新点是对Chapman模型的改进。利用改进模型对孔隙流体和介质渗透性进行详细刻画,使其更接近真实储层。首先,通过引入流体等效流动性的概念对模型进行修正,使模型适用于双相不混溶流体饱和的情况。利用改进模型模拟流体饱和度和流体饱和状态的变化对频散衰减及地震响应的影响:(1)波速随着介质中油气饱和度不断增加而逐渐降低,特征频率先减后增;(2)参数q对双相饱和流体间的混合状态产生影响,随着q值的逐渐增加,衰减现象对含气饱和度的敏感性也逐渐减弱;(3)当双相流体中存在气体时,频散和衰减在较高含气饱和度范围表现出强敏感性,反射系数分布的变化率极值向着“高频低饱”的方向移动。其次,考虑实际储层中存在的渗透率非均匀特性,对Chapman模型的松弛时间进行校正,将渗透率差异体现在地震波的频散衰减模拟结果中,通过分析发现:(1)在校正后的裂缝-孔隙模型中,纵波速度和衰减曲线在低频段会出现曲线畸变现象,且畸变的程度受储层流体参数的影响;(2)随着渗透率差异性的增加,在低频段纵波的台阶状增量和衰减次峰值所对应的频率范围不断增大;(3)孔隙空间的密度和尺寸也会对地震波的速度频散和衰减造成影响,其中微裂隙密度对耗散结果的影响主要作用于低频段,而裂缝密度的影响主要在高频段。随着微裂隙密度的增加,低频段的纵波速度增量和衰减峰值均逐渐增加。而随着中尺度裂缝密度的增加,高频段的速度增量和峰值逐渐增加。孔隙空间尺寸的变化仅对频散衰减现象发生的频率范围造成影响,微裂隙半径与频率呈正相关关系,而裂缝半径的影响与微裂隙相反。本文通过模型改进以及对地震波的频散和衰减现象的模拟分析,有助于进一步了解含流体孔隙介质中由“波致流”相关的频散和衰减机理,明确储层渗透性与频散衰减特征的关系,为实际地震资料的油气检测提供理论依据,对含流体介质中流体性质的预测和评估也具有重要意义。
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