[发明专利]基于岩石物理机理的地震频变Q值估计方法

说明书

本发明公开了基于岩石物理机理的地震频变Q值估计方法，包括选取有效的中观尺度岩石物理模型，确定模型中Q(f)曲线和速度频散关系；利用预先建立粘弹性模型对选定的中观尺度岩石物理模型进行改进，分析中观岩石物理模型描述储层的衰减特征；采用SLS模型的双参数谱比法，计算改进后中观尺度岩石物理模型的频变Q值。上述方案在流体的WIGED多尺度岩石物理模型和干岩石的DKT模型的基础上，提出了一种新的频率相关Q估计方法，即双参数谱比法，与常规估算方法相比，该方法建立了细观岩石物理模型、测井资料和地震资料之间的联系，能够给出更准确可靠的地震资料Q值结果，更好地解释储层物性。

技术领域

本发明涉及一种Q值估计方法，具体涉及基于岩石物理机理的地震频变Q值估计方法。

背景技术

饱和地下区域，如页岩油藏，在地震频段(100Hz)可能表现出高衰减(Chapman等，2006)。因此，衰减可以作为地震资料解释的辅助手段，以便直接探测天然气和石油。为了更好地将衰减属性与储层特征联系起来，需要：1.增加对介观尺度地震波衰减机制的研究，2.依据实际地震资料，提出更准确的且能够处理频变Q值的估计方法3.建立Q值与储层特性之间的联系，如流体类型或油气饱和度。

对于频率在0.1至100Hz之间的干燥岩石，最重要的衰减机制是：基质滞弹性(Now.ick， 1972)；由于矿物颗粒或裂隙之间的波致摩擦而产生的耗散(Walsh，1966)；以及热弹性机制(Kjansson，1980)。在流体饱和岩石中，波致流体流动(WIFF)机制通常可以解释岩石孔隙空间中存在流体引起的衰减和频散现象(Müller等，2010)。在宏观尺度，Biot的孔隙弹性理论(Biot，1956b，a；white，1986；pride，2005)解释了宏观流体流动导致的衰减和频散。然而，宏观流体流动的频率通常在10000赫兹以上，远高于地震勘探的频带。在微观尺度上，WIFF 或喷射流，通常可以解释超声波频段的衰减，但也可以应用在地震和声波频段(Johnston等， 1979；Sams等，1997；Pride等，2004)。在中观尺度上，流动发生在岩石和/或流体性质的空间变化中，中观尺度比典型的孔隙尺寸大得多，但比波长小得多。White(1975)在Biot理论框架下首次提出了基于近似的“斑块饱和”模型。进一步研究这种介观衰减机制，发现它可以在地震频段产生非常大的衰减峰(Dutta和Odé，1979年；Gurevich等，1997年；Shapiro 和Muller，1999年；Johnson，2001年；Müller和Gurevich，2004年；Pride等，2004年)。 Pride等(2004)通过引入“双重孔隙”理论，解释了气水饱和孔隙中的斑块饱和介质的地震响应，该理论能够解释在1-104Hz频率范围内实测资料的衰减(10^-2Q^-110^-1)。在含微型气泡的流体(气相低饱和度)饱和岩石中，波致气体溶解出溶(WIGED)机制可以解释地震波明显的衰减现象(Onuki，1991；Collier等，2006；Tisato等，2015)。研究了衰减机制的理论，并对岩心样本进行了实验(Wang等人，2012；Tisato和Quintal，2014)，实际资料(Fielitz和 Wegler，2015；Pisi等人，2015)表明，Q值具有频变性。因此，野外地震资料的衰减估计方法应考虑频变衰减。然而，在大多数Q值估计方法中，如对数谱比法Tonn，1991)、质心频移法(Quan和Harris，1997)和峰值频移法(Zhang和Ulrych，2002)，一般都假定Q是与频带无关的。Gurevich和Pevzner(2015)讨论了用对数谱比方法估计Q值的误差，并得出结论：由于引入了线性回归，对数谱比方法估计Q值会导致系统偏差。

近年来，Yadari等人(2008)提出了一种基于波传播模型和旅行时曲线的方法计算频变Q 值。Li等人(2016)提出了一种基于幂律衰减模型的双参数回归方法估算频变Q值。Beckwith 等人(2017)在PSQI工作框架基础上对谱比法进行了改进，结合了频变Q。通过引入幂律衰减模型，从野外地震资料中准确地计算出频变衰减。