科研进展

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Geophysics |含多尺度裂缝诱发各向异性岩石声波频率响应特征

作者: 发布者:邹桂红 责任编辑: 发布时间:2024-04-23 浏览次数:46

裂缝在地下广泛分布。在流体饱和多孔背景介质中,学者们对含定向裂缝岩石的刚度矩阵进行了广泛的研究。然而,现有的刚度模型只考虑了裂缝波致流动(WIFF)衰减机制。对于宏观裂缝,裂缝面的散射(ES)衰减机制不可忽略。为解决这一问题,本文构建了一个频变的刚度矩阵模型(如图1所示),同时考虑了介观尺度裂缝与背景孔隙之间的波致流(FB-WIFF)、微观尺度裂隙挤喷流以及宏观尺度ES等衰减机制。结合沿裂缝面法向入射P波和SV横波的散射场与线性滑动理论(linear slip theory),推导了饱和孔、裂隙背景中含定向裂缝组岩石的等效频变全刚度矩阵。

图1.含多尺度裂缝诱发各向异性岩石物理模型

利用Kelvin-Christoffel方程计算了P波、SV横波和SH横波的速度频散和衰减,如图2所示。模拟结果表明,裂缝FB-WIFF衰减机制对P波和SV横波的速度和衰减均有显著影响,但对SH横波没有影响,而挤喷流和裂缝面ES衰减机制对P波、SV横波和SH横波的速度和衰减均有影响。相较于现有刚度模型,本模型中考虑裂多种尺度的衰减机制,这为裂缝型储层勘探提供了从超声实验室测量(~ MHz)、声波测井(~10 kHz)和地震勘探(~ Hz)等不同尺度和频率的测量数据整合的基础。

图2.含多尺度裂缝诱发各向异性岩石P波、SV横波和SH横波的速度频散和衰减

研究成果近期发表在地球物理领域国际顶级期刊Geophysics。论文第一作者和通讯作者分别为为中国石油大学(华东)地球科学与技术学院声波测井团队学生王文浩及其导师李盛清副教授。合作者包括中国石油大学(华东)苏远大、唐晓明,南方科技大学郭俊鑫,中石油塔里木油田分公司勘探开发研究院张承森、段文星。

论文信息:Wen-Hao Wang, Sheng-Qing Li*, Jun-Xin Guo, Cheng-Sen Zhang, Wen-Xing Duan, Yuan-Da Su, Xiao-Ming Tang, 2024, Frequency-dependent elastic properties of fracture-induced VTI rocks in a fluid-saturated porous and microcracked background. Geophysics, 89(3), MR137-MR153, doi: https://doi.org/10.1190/geo2023-0229.1.