[發明專利]一種確定裂隙裂縫走向的方法及裝置

有效

• 申請號: 201410069114.1
• 申請日: 2014-02-27
• 公開（公告）號: CN103869366B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發明（設計）人: 石玉梅;謝韜
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 任默聞

技術領域

本發明涉及地震勘探技術領域，具體的講是一種確定裂隙裂縫走向的方法及裝置。

背景技術

裂隙裂縫是油氣的儲集空間和滲濾通道，也是水、煤層氣富集、儲存、運移的場所。探明地下裂隙裂縫走向、提高地震探測精度對于油氣預測、提高油氣產能以及預防瓦斯爆炸、頂/底板突水等都至關重要。

利用地震波來研究巖石的內部結構在理論上、實驗室內和野外觀測上都取得了顯著的進步，特別是地震橫波。定向裂隙裂縫對橫波的影響在多年前就載入文獻。介質模型由單一垂直的定向裂隙組成時，裂隙的方位各向異性具有兩個主方向，分別平行和垂直裂隙走向。橫波垂直入射到單一垂直定向裂隙介質時將發生波的偏振，分裂成兩個正交偏振的分量快橫波和慢橫波，分別平行和垂直裂隙方向。相對于橫波來說，縱波對介質的各向異性反應靈敏度較低，但由于橫波勘探的難度大，上世紀90年代，人們又開始了縱波裂隙裂縫研究，結果表明，在裂隙裂縫引起的方位各向異性介質中，縱波振幅特征、正常時差速度及反射時差均隨方位的變化而變化。

利用橫波信息測量裂隙裂縫的方法有極化圖法、旋轉分析和協方差矩陣法等。

極化圖法當橫波沿z軸（垂直向下）的方向傳播時，在x和y（水平面上的兩個軸）兩方向的質點位移一般為橢圓，橢圓形狀與測線方位和裂縫走向的夾角及分裂橫波間的延遲時間有關。通常我們通過檢測極化圖的初始線性起跳的方向確定快慢橫波的極化方向和裂隙裂縫走向。極化圖解釋時主觀性比較大，但干涉比較嚴重的橫波分裂來說，判別快橫波極化方向比較可靠。

旋轉法旋轉分析技術可用于二分量或四分量水平記錄，最常用的是Alford旋轉法。該方法從四分量的地震數據中獲得只包含一個波的主時序列，即將在四分量記錄剖面按矩陣形式排放，尋找一個旋轉角，對四分量數據進行旋轉，使非對角線上兩個元素達最小，從而求得快橫波和慢橫波剖面。分析快橫波和慢橫波剖面，得到快、慢橫波到時差或振幅變化，確定各向異性程度及裂隙裂縫的密度。旋轉法要求雙源激發，震源匹配，難度比較大。

協方差矩陣法用三分量地震記錄形成協方差矩陣，協方差矩陣特征值的大小反映質點的平均運動性質，特征向量的方向決定快、慢橫波的極化方向。協方差矩陣法即利用協方差矩陣最大特征值對應的特征向量確定裂隙裂縫走向。

脹縮源是目前普遍采用的多分量地震震源激發形式，難度比雙源激發小的多，且數據質量好。極化圖法和協方差矩陣法距均可用于脹縮源激發數據。

利用縱波信息測量裂隙裂縫的方法有方位振幅分析法、方位NMO速度橢圓法和方位旅行時差法等。

方位振幅分析法縱波在裂隙裂縫性介質中傳播時，其振幅不但是偏移距的函數，也與裂隙裂縫方位與測線之間的夾角有關，當縱波在平行裂隙裂縫走向平面內傳播時振幅最大，垂直裂隙裂縫走向平面內傳播時振幅最小。利用不同方位上的振幅數據，確定最大振幅對應的方位即裂隙裂縫走向。

方位旅行時差在裂隙裂縫性介質中，縱波在不同方位測線上的旅行時的差或層間旅行時差是裂隙裂縫方向的函數。對于兩對正交測線，其旅行時的差或層間旅行時差與兩倍的方位角呈余弦關系。利用縱波在兩對正交測線方向上的旅行時差的比值可以直接計算裂隙裂縫走向的方位角。

方位NMO速度橢圓法對任意非均勻各向異性介質，單一波型NMO速度的方位變化典型地描述為一個橢圓，對裂隙裂縫介質，水平反射層的縱波NMO速度受對稱軸方位、垂直入射的縱波速度及兩個各向異性參數控制，其NMO速度橢圓半軸與對稱面一致，長半軸指示裂縫走向。

分裂的橫波基本上沿同一射線路徑旅行，它們的速度、反射振幅之間的差異主要與地層裂隙裂縫特征相關，而與橫向非均勻性關系不大。正因為這一點，橫波方法是現行地震法測量裂隙裂縫最常用方法，但橫波技術通常需要在地面激發S波并用多分量觀測，成本高，而且難以采集到適于作可靠的偏振及旅行時分析所需要的高質量的橫波數據，于是，人們又開始研究P-S轉換波。P-S轉換波含有與S-S波相同的信息，但震源是縱波震源，其采集成本低，且勞動強度小，但轉換橫波的數據質量仍不及縱波數據，這些都直接限制了利用橫波數據測量裂隙裂縫的準確度。

縱波裂隙裂縫檢測方法應該說是一種有效可行的方法，但由于影響振幅的因素很多，除炮檢距和方位之外，較為敏感的還有采集偏差，上覆層非均勻性等，再者，縱波方位NMO速度不但受裂隙裂縫方位的影響，也與地層傾角、傾斜界面的走向及介質的非均勻性有關，這些因素都直接影響縱波裂隙裂縫測量的精度。另一方面，縱波特征對裂隙裂縫的敏感性比較差，只利用縱波數據進行裂隙裂縫測量，結果也存在一定的不確定性。