致密油气介质中波的控制方程  

Seismic wave equations in tight oil/gas sandstone media

作　　者：高静怀[1,2] Weimin HAN 何彦斌 赵海霞 李辉 张懿洁[1,2] 徐宗本 Gao J;Han W;He Y;Zhao H;Li H;Zhang Y;Xu Z

机构地区：[1]西安交通大学电子与信息学部,西安710049 [2]海洋石油勘探国家工程实验室,西安710049 [3]西安交通大学数学与统计学院,西安710049 [4]西安交通大学机械工程学院,西安710049 [5]Department of mathematics,University of Iowa,Iowa 52242,USA

出　　处：《中国科学：地球科学》2021年第3期353-363,共11页Scientia Sinica(Terrae)

基　　金：国家自然科学基金项目(批准号:41390450、41390454、91730306);国家科技重大专项项目(编号:2016ZX05024-001-007、2017ZX05069);国家重点研发计划项目(编号:2018YFC0603501)资助。

摘　　要：致密油气介质是一种特殊的多孔介质,在油气勘探开发中占有重要地位.文章建立致密油气介质中波的控制方程,该方程较一般多孔介质波方程,形式大为简化,可用于由地震数据进行物性参数反演.文章首先简单介绍从孔隙尺度上流体的运动方程和固体骨架颗粒运动方程出发,利用体平均定理推导出完备的Biot方程的思路与结果,厘清了其中使用的假设条件.其次以岩石物理测试结果为基础,详细分析了致密油气介质中渗透率的时间变化率的性质,进而利用Kozeny-Carman方程,研究了孔隙度的时间变化率的性质,提出了致密油气介质中孔隙度作为状态变量的一个合理假设.在此基础上,从完备的Biot方程出发,推导出了致密油气介质中波的控制方程.该方程与经典的"弥散黏滞方程"在形式上一致,通过对比,得到了弥散黏滞方程中的系数和有明确物理意义的介质物性参数间的解析关系式.文中通过数值模拟验证了所建立的方程的正确性.基于所建立的方程,研究了单一致密夹层的地震波反射和透射特性.数值模拟结果表明夹层的厚度和衰减特性对于地震波的反射和透射有显著影响,这一认识对油气探测有重要意义.

关 键 词：致密油气 波动方程 孔隙度 渗透率 完备的Biot方程 体平均定理 

分 类 号：P618.13[天文地球—矿床学]