专利名称：一种正交裂缝物理模型及其制作方法
技术领域：
本发明涉及地质研究技术领域，尤其涉及一种正交裂缝物理模型及其制作方法。
背景技术：
正交模型是由两组相互垂直的裂缝组成。目前来说，有两种进行裂缝检测的地震各向异性研究方法，即纵波方位地震属性分析和多波多分量分析方法。对于纵波方位地震属性分析，当纵波在裂缝介质中传播时，旅行时、速度以及振幅这些地震属性都会随方位角发生变化，所以可以利用这些变化来分析裂缝的信息。很多学者使用正演模拟的手段进行裂缝各向异性的研究。3D大数据量的数值模拟多使用等效介质理论，虽然参数设计方便但是无法很好的模拟实际裂缝的发育情况，对于 这一点，物理模型有其优势，物理模拟研究更接近于实际数据。然而裂缝的制作工艺和大型模型的制作成本都是物理模拟必须解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种正交裂缝物理模型及其制作方法，以提供一种正交裂缝物理模型。一方面，本发明实施例提供了一种正交裂缝物理模型，所述正交裂缝物理模型包括多个裂缝充填物和背景介质，其中所述背景介质,为均勻各向同性介质；所述多个裂缝充填物凝固于所述背景介质之中，每个裂缝充填物为两个相互垂直正交的圆片结构，所述多个裂缝充填物之间相互平行。可选的，在本发明一实施例中，所述裂缝充填物采用环氧树脂与硅橡胶混合而成的低速材料。可选的，在本发明一实施例中，所述低速材料的密度和厚度方向的纵波速度和低于所述背景介质的密度和厚度方向的纵波速度。可选的，在本发明一实施例中，所述低速材料的密度为1.08g/cm3，所述低速材料厚度方向的纵波速度为1300m/s,每个所述圆片结构的厚度在O. 18 O. 21mm之间。可选的，在本发明一实施例中，所述正交裂缝物理模型的表面放置震源和接收器，以进行固体采集的模型实验测试；或者，所述正交裂缝物理模型置于水中，以进行水中采集的模型实验测试。另一方面，本发明实施例提供了一种正交裂缝物理模型的制作方法，所述正交裂缝物理模型的制作方法包括将多个圆片结构中的每两个圆片结构设置为相互垂直正交的结构，以作为裂缝充填物；将所述多个裂缝充填物设置为相互平行的结构并放置于背景介质之中进行凝固，其中，所述背景介质为均匀各向同性介质。
可选的，在本发明一实施例中，采用环氧树脂与硅橡胶混合而成的低速材料制作所述裂缝充填物。可选的，在本发明一实施例中，所述低速材料的密度和厚度方向的纵波速度和低于所述背景介质的密度和厚度方向的纵波速度。可选的，在本发明一实施例中，所述低速材料的密度为1.08g/cm3，所述低速材料厚度方向的纵波速度为1300m/s,每个所述圆片结构的厚度在O. 18 O. 21mm之间。可选的，在本发明一实施例中，所述正交裂缝物理模型的制作方法还包括将所述正交裂缝物理模型的表面放置震源和接收器，以进行固体采集的模型实验测试；或者，将所述正交裂缝物理模型置于水中，以进行水中采集的模型实验测试。上述技术方案具有如下有益效果因为采用所述正交裂缝物理模型包括多个裂缝充填物和背景介质，其中所述背景介质，为均匀各向同性介质；所述多个裂缝充填物凝 固于所述背景介质之中，每个裂缝充填物为两个相互垂直正交的圆片结构，所述多个裂缝充填物之间相互平行的技术手段，所以提供了一种正交裂缝物理模型，以进行正交裂缝层的测试。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。图I为本发明实施例提供了一种正交裂缝物理模型结构示意图；图2为本发明实施例提供了一种正交裂缝物理模型的制作方法流程图；图3为本发明应用实例圆薄片厚度分布曲线示意图；图4为本发明应用实例固体测量时使用的换能器的子波波形示意图；图5为本发明应用实例记录的X方向的测试结果波形图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。如图I所示，为本发明实施例提供了一种正交裂缝物理模型结构示意图，所述正交裂缝物理模型包括多个裂缝充填物和背景介质，其中所述背景介质,为均勻各向同性介质；所述多个裂缝充填物凝固于所述背景介质之中，每个裂缝充填物为两个相互垂直正交的圆片结构，所述多个裂缝充填物之间相互平行。可选的，所述裂缝充填物采用环氧树脂与硅橡胶混合而成的低速材料。可选的，所述低速材料的密度和厚度方向的纵波速度和低于所述背景介质的密度和厚度方向的纵波速度。可选的，所述低速材料的密度为I. 08g/cm3，所述低速材料厚度方向的纵波速度为1300m/s,每个所述圆片结构的厚度在O. 18 O. 21mm之间。可选的，所述正交裂缝物理模型的表面放置震源和接收器，以进行固体采集的模型实验测试；或者，所述正交裂缝物理模型置于水中，以进行水中采集的模型实验测试。如图2所示，为本发明实施例提供了一种正交裂缝物理模型的制作方法流程图，所述正交裂缝物理模型的制作方法包括201、将多个圆片结构中的每两个圆片结构设置为相互垂直正交的结构，以作为裂缝充填物； 202、将所述多个裂缝充填物设置为相互平行的结构并放置于背景介质之中进行凝固，其中，所述背景介质为均匀各向同性介质。可选的，采用环氧树脂与硅橡胶混合而成的低速材料制作所述裂缝充填物。可选的，所述低速材料的密度和厚度方向的纵波速度和低于所述背景介质的密度和厚度方向的纵波速度。可选的，所述低速材料的密度为I. 08g/cm3，所述低速材料厚度方向的纵波速度为1300m/s,每个所述圆片结构的厚度在O. 18 O. 21mm之间。可选的，所述正交裂缝物理模型的制作方法还包括将所述正交裂缝物理模型的表面放置震源和接收器，以进行固体采集的模型实验测试；或者，将所述正交裂缝物理模型置于水中，以进行水中采集的模型实验测试。本发明实施例上述技术方案具有如下有益效果因为采用所述正交裂缝物理模型包括多个裂缝充填物和背景介质，其中所述背景介质，为均匀各向同性介质；所述多个裂缝充填物凝固于所述背景介质之中，每个裂缝充填物为两个相互垂直正交的圆片结构，所述多个裂缝充填物之间相互平行的技术手段，所以提供了一种正交裂缝物理模型，以进行正交裂缝层的测试。本发明应用实例正交裂缝块的制造分为几个步骤首先，要制造充当裂缝的薄币形小圆片，然后制造成相互垂直的正交裂缝，最后放置到背景介质中进行凝固，形成正交裂缝块。I、裂缝充填材料的设计制作正交裂缝块是通过在均匀各向同性介质内嵌入两组相互垂直的低速圆薄片得到。首先要制作裂缝充填物，其速度和密度低于基岩介质。本发明应用实例用环氧树脂与硅橡胶混合而成的低速材料，其厚度方向的纵波速度为1300m/s,密度为1.08g/cm3。这种材料的特点是可以加工成较薄的圆片。从大块裂缝充填材料上削切下来的薄片条，各片厚约在O. 18 O. 21mm 之间。圆形裂缝片是用特殊的加工工具(直径为3mm的圆形冲头)在薄片条上冲压出来的。每个圆片的直径是一致的，但圆片的厚度有一定的误差，如图3所示，为本发明应用实例圆薄片厚度分布曲线示意图，给出了对1000个圆片厚度测试的结果。2、正交裂缝片的设计制作双组裂缝之间的夹角是通过用模具固定的。先制作一个90°槽型模具，再把裂缝圆片放在槽的两侧用与裂缝模型基质一致的材料固定，使两个裂缝圆片成90°。可需多人花费大量时间用模具来制作正交裂缝片，待固化后从模具上取出，然后再分割成单个正交片。3、正交裂缝块的设计制作正交裂缝块的制作中，各个正交裂缝层的体积设计为300mmX300mmX50mm。由于制作工艺和时间问题把此层分成尺寸为300mmX60mmX60mm五个小块。分别对五个小块进行制作，然后将五个小块粘接成大的正交裂缝块。两组裂缝的密度不同，其中东西方向的裂缝密度为7%，南北方向的裂缝密度为4%。制作步骤如下(I)用大芯板做成尺寸规格为300mmX60mmX60mm的五个长方形的模具盒。模具内涂上薄薄的一层硅橡胶，以便脱模。(2)首先，在模具中浇入25g环氧树脂(高度为L 5mm)，同时将330个圆片均匀摆放在环氧树脂的表面。然后，当环氧树脂的表面固化后，再按同一个方向均匀摆放420个正交片，摆放时要保证正交片之间相互平行。重复以上两个步骤，共制作36层。(3)经过十天左右的固化，卸下模具，本发明应用实例对五个小模型进行打磨，以保证面与面的相互垂直和表面的光滑。(4)将五个小块进行粘接，再对合成的正交裂缝块型进行精细打磨和加工。经过以上的制作步骤，就全部完成正交裂缝模型的制作过程。本发明应用实例以下正交裂缝层的测试实验室制作的正交裂缝块，是由5个小块粘接而成的。本发明应用实例规定东西方向是X方向，南北方向是Y方向，垂直上表面的厚度方向是Z方向，并给出了模型的大小和参考坐标。两组裂缝，一组裂缝平行于X-Z面，另一组裂缝平行于Y-Z面，裂缝密度分别为7%和4%。如下表I所示，为本发明应用实例裂隙模型的参数表表I裂隙模型的参数表
权利要求
1.一种正交裂缝物理模型，其特征在于，所述正交裂缝物理模型包括多个裂缝充填物和背景介质，其中 所述背景介质，为均匀各向同性介质； 所述多个裂缝充填物凝固于所述背景介质之中，每个裂缝充填物为两个相互垂直正交的圆片结构，所述多个裂缝充填物之间相互平行。
2.如权利要求I所述正交裂缝物理模型，其特征在于，所述裂缝充填物采用环氧树脂与硅橡胶混合而成的低速材料。
3.如权利要求2所述正交裂缝物理模型，其特征在于，所述低速材料的密度和厚度方向的纵波速度和低于所述背景介质的密度和厚度方向的纵波速度。
4.如权利要求3所述正交裂缝物理模型，其特征在于，所述低速材料的密度为I.OSg/cm3,所述低速材料厚度方向的纵波速度为1300m/s,每个所述圆片结构的厚度在O. 18 O. 21mm 之间。
5.如权利要求1-4中任一项所述正交裂缝物理模型，其特征在于，所述正交裂缝物理模型的表面放置震源和接收器，以进行固体采集的模型实验测试；或者，所述正交裂缝物理模型置于水中，以进行水中采集的模型实验测试。
6.一种正交裂缝物理模型的制作方法，其特征在于，所述正交裂缝物理模型的制作方法包括 将多个圆片结构中的每两个圆片结构设置为相互垂直正交的结构，以作为裂缝充填物； 将所述多个裂缝充填物设置为相互平行的结构并放置于背景介质之中进行凝固，其中，所述背景介质为均匀各向同性介质。
7.如权利要求6所述正交裂缝物理模型的制作方法，其特征在于采用环氧树脂与硅橡胶混合而成的低速材料制作所述裂缝充填物。
8.如权利要求7所述正交裂缝物理模型的制作方法，其特征在于所述低速材料的密度和厚度方向的纵波速度和低于所述背景介质的密度和厚度方向的纵波速度。
9.如权利要求8所述正交裂缝物理模型的制作方法，其特征在于所述低速材料的密度为I. 08g/cm3,所述低速材料厚度方向的纵波速度为1300m/s,每个所述圆片结构的厚度在O. 18 O. 21mm之间。
10.如权利要求6-9中任一项所述正交裂缝物理模型的制作方法，其特征在于，所述正交裂缝物理模型的制作方法还包括 将所述正交裂缝物理模型的表面放置震源和接收器，以进行固体采集的模型实验测试；或者，将所述正交裂缝物理模型置于水中，以进行水中采集的模型实验测试。
全文摘要
本发明实施例提供一种正交裂缝物理模型及其制作方法，所述正交裂缝物理模型包括多个裂缝充填物和背景介质，其中所述背景介质，为均匀各向同性介质；所述多个裂缝充填物凝固于所述背景介质之中，每个裂缝充填物为两个相互垂直正交的圆片结构，所述多个裂缝充填物之间相互平行。所述正交裂缝物理模型的制作方法包括将多个圆片结构中的每两个圆片结构设置为相互垂直正交的结构，以作为裂缝充填物；将所述多个裂缝充填物设置为相互平行的结构并放置于背景介质之中进行凝固，其中，所述背景介质为均匀各向同性介质。本发明实施例提供了一种正交裂缝物理模型，以进行正交裂缝层的测试。
文档编号G01V1/00GK102879803SQ20121034789
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月18日 优先权日2012年9月18日
发明者魏建新, 狄帮让, 栾鑫元 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油大学(北京)