一种预测正交各向异性介质裂缝强度的方法与流程

本发明属于油气地球物理技术领域，更具体地，涉及一种预测正交各向异性介质裂缝强度的方法。

背景技术：

在低孔、低渗富有机质泥页岩中，当其发育有足够的天然裂缝或岩石内的微裂缝和纳米级孔隙及裂缝，经压裂改造后能产生大量裂缝系统时，泥页岩完全可以成为有效的油气储层或储集体。天然裂缝系统发育程度直接影响泥页岩油气藏的开采效益，决定着泥页岩气藏品质和产量高低，并且有助于泥页岩层中游离态天然气体积的增加和吸附态天然气的解吸。因此，在泥页岩油气藏勘探与开发中，对泥页岩裂缝的研究显得非常重要。

传统裂缝储层的检测方法是借助岩心露头和测井数据来进行裂缝检测。尽管岩心、测井技术可以提供直观、可靠的裂缝资料，但它们研究的范围有限。为了准确、经济地进行大范围的裂缝型油气储层预测，国内外学者研究了裂缝介质地震波传播，并开发了多种裂缝地震检测技术，这些地震裂缝检测技术总体上可以划分为横波方法、多波方法，纵波方法。avaz(随入射角和方位角的振幅变化，amplitudevariationwithincidentangleandazimuth)反演技术充分利用了不同方位角上纵波反射振幅的差异来检测地下裂缝。该方法探测深度大，精度高，是所有地震裂缝检测技术中应用最多的方法。然而，这些检测技术都有一个假设前提，那就是对应研究地下某点都只有一组垂直裂缝，这样的裂缝介质可以等效为hti(具有对称水平轴的横向各向同性介质，atransverselyisotropicmediumwithahorizontalaxisofsymmetry)介质。

实际勘探表明页岩储层中往往背景呈现出很细的水平层理，垂直裂缝出现在多组页岩细层中，这种裂缝型页岩储层结构不能用传统的hti介质来准确描述，但是可以用正交各向异性介质(orthorhombicanisotropy)很好的描述。根据相关调研，目前缺少针对泥页岩储层水平层理背景上发育垂直裂缝即正交各向异性介质的裂缝发育强度预测方法。尽管针对hti介质的椭圆拟合方法在工业界得到了很好的应用，但这种方法无法对水平缝性质进行识别，并且将这种方法应用于正交各向异性介质时，其对垂直裂缝的预测合理性也会降低，因此需要研究针对正交各向异性介质的裂缝预测方法。

技术实现要素：

基于页岩裂缝储层特点，可抽象出一组水平缝上发育一组垂直裂缝的正交各向异性介质。目前对各向异性介质的裂缝预测研究主要针对的是一组裂缝定向排列的hti介质，通过对其avaz各向异性梯度属性分析，可实现高角度或垂直裂缝发育强度估计。然而，针对正交各向异性介质的研究比较少，还没有形成利用地震反射振幅信息预测裂缝强度的方法。

为了解决现有技术中存在的问题，本发明基于正交各向异性介质avaz属性分析，建立一种针对正交各向异性介质的裂缝强度预测方法。

本发明提供了一种预测正交各向异性介质裂缝强度的方法，利用正交各向异性介质的反射系数近似公式，在相同入射角时，分析反射系数受方位角的影响趋势，预测正交各向异性介质裂缝强度。

进一步地，正交各向异性介质的反射系数近似公式为：

其中ip＝αρ,g＝ρβ²,b5＝δεx/2,b6＝δεy/2,b7＝δδz/2,α和β是各向同性背景介质的纵波和横波速度，ρ是密度，θ是入射角，是方位角，aij是密度归一化的弹性刚度系数，上置符号“—”代表上下两层参数的平均值；前置符号“δ”代表上下两层参数的差。rpp是正交各向异性介质纵波反射系数、r^isopp是各向同性面反射系数、r^anisopp是各向异性引起的纵波反射系数修正项。

进一步地，将正交各向异性介质的反射系数近似公式归纳成随方位正弦函数的二次方变化的二项式，其中常数项用于表征裂缝的发育强度，一次项系数用于区分高裂缝强度区域垂直裂缝或水平裂缝的主控因素。

具体地，假设入射角为θ1时，公式(1)的表达式简化为：

其中，

aani＝a+b1sin²θ1+b2sin²θ1tan²θ1+b3sin²θ1+b5sin²θ1tan²θ1

bani＝(b4-b3)sin²θ1+(b7-2b5)sin²θ1tan²θ1

cani＝(b5+b6-b7)sin²θ1tan²θ1。

进一步地，aani可用于表征裂缝的发育程度，aani值越大裂缝越发育。bani可用于区分裂缝发育区水平裂缝或垂直裂缝的优势发育，在裂缝发育区bani的绝对值较大的区域垂直缝发育，bani的绝对值较小的区域水平缝发育。

本发明基于正交各向异性介质的反射系数近似公式，利用相同入射角时，分析反射系数受方位角的影响。通过对随方位角变化的反射系数的二次拟合，可以对裂缝的发育情况进行预测，并且预测高裂缝发育区的水平裂缝或垂直裂缝的优势发育情况。

实际应用表明，本专利提出的正交各向异性储层裂缝发育强度预测与强裂缝发育区垂直裂缝或水平裂缝主控因素预测方法是可行的。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1显示了正交各向异性介质avaz属性随法向弱度变化的趋势。

图2显示了某地区裂缝发育强度。

图3显示了某地区裂缝强度高时垂直裂缝发育区。

图4显示了某地区裂缝强度高时水平裂缝发育区。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

基于页岩裂缝储层特点，可抽象出一组水平缝上发育一组垂直裂缝的正交各向异性介质。目前对各向异性介质的裂缝预测研究主要针对的是一组裂缝定向排列的hti介质，通过对其avaz各向异性梯度属性分析，可实现高角度或垂直裂缝发育强度估计。然而，针对正交各向异性介质的研究比较少，还没有形成利用地震反射振幅信息预测裂缝强度的方法。

avaz表征裂缝性质是目前裂缝性储层研究的热点问题。从调查到的资料看，目前利用地震叠前信息对裂缝发育强度的预测主要是基于avaz响应特征的椭圆拟合且针对的是近垂直的高角度裂缝，缺少针对泥页岩储层水平层理背景上发育垂直裂缝即正交各向异性介质的裂缝发育强度预测方法。

本发明基于正交各向异性介质的反射系数近似公式，利用相同入射角时，分析反射系数受方位角的影响趋势。将正交各向异性介质的反射系数表达式归纳成随方位正弦函数的二次方变化的二项式，其中常数项可用于表征裂缝的发育强度(垂直裂缝和水平裂缝的综合响应)。一次项系数可用于区分高裂缝强度区域垂直裂缝或水平裂缝的主控因素。数值分析和实际应用均证实了本发明的可行性与合理性。

为了解决现有技术中存在的问题，本发明基于正交各向异性介质avaz属性分析，建立一种针对正交各向异性介质的裂缝强度预测方法。

本公开提出了一种预测正交各向异性介质裂缝强度的方法，利用正交各向异性介质的反射系数近似公式，在相同入射角时，分析反射系数受方位角的影响趋势，预测正交各向异性介质裂缝强度。

具体地，正交各向异性介质的反射系数近似公式为：

其中ip＝αρ,g＝ρβ²,b5＝δεx/2,b6＝δεy/2,b7＝δδz/2,α和β是各向同性背景介质的纵波和横波速度，ρ是密度，θ是入射角，是方位角，aij是密度归一化的弹性刚度系数，上置符号“—”代表上下两层参数的平均值；前置符号“δ”代表上下两层参数的差。rpp是正交各向异性介质纵波反射系数、r^isopp是各向同性面反射系数、r^anisopp是各向异性引起的纵波反射系数修正项。

优选地，本发明的方法可将正交各向异性介质的反射系数近似公式归纳成随方位正弦函数的二次方变化的二项式，其中常数项用于表征裂缝的发育强度，一次项系数用于区分高裂缝强度区域垂直裂缝或水平裂缝的主控因素。

具体地，假设入射角为θ1时，公式(1)的表达式简化为：

其中，

aani＝a+b1sin²θ1+b2sin²θ1tan²θ1+b3sin²θ1+b5sin²θ1tan²θ1(3)

bani＝(b4-b3)sin²θ1+(b7-2b5)sin²θ1tan²θ1(4)

cani＝(b5+b6-b7)sin²θ1tan²θ1(5)。

优选地，aani可以表征裂缝的发育程度，aani值越大裂缝越发育；bani可以用于区分裂缝发育区水平裂缝或垂直裂缝的优势发育，在裂缝发育区bani的绝对值较大的区域垂直缝发育，bani的绝对值较小的区域水平缝发育。

为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

图1是当定义正交各向异性介质的垂直裂缝弱度为0.0809和水平裂缝法向弱度为0.1371后，单一改变垂直或水平裂缝法向弱度时正交各向异性介质avaz属性aani和bani的变化规律。无论垂直裂缝还是水平裂缝的法向弱度增大，aani的值也在增大，因此aani可以表征裂缝的发育程度，aani值越大裂缝越发育。随着垂直裂缝法向弱度的增大，bani的绝对值越来越大；随着水平裂缝法向弱度的增大，bani的绝对值越来越小，且趋近于0，因此，bani可以用于区分裂缝发育区水平裂缝或垂直裂缝的优势发育，在裂缝发育区bani的绝对值较大的区域垂直缝发育，bani绝对值较小的区域水平缝发育。

图2是对aani能量均衡以后得到的裂缝发育强度预测结果。根据图2中展示的高裂缝强度发育区，对bani的绝对值做能量均衡，将bani的绝对值较高的部分预测为垂直裂缝发育区，如图3所示；将bani的绝对值较低的部分预测为水平裂缝发育区，如图4所示。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。