多相孔隙介质全频段波频散与衰减机制及其应用研究

Oil and gas reservoirs and submarine sediments are typical multiphase porous media. The dispersion and attenuation of elastic waves in multiphase porous media have important guiding significance for reservoir prediction (low frequency seismic wave) and ocean acoustic detection technology (high frequency acoustic wave). This project intends to use the 3D printer and elastic wave testing experimental technology of and mathematical modeling method, considers macro fluid flow, micro fluid flow and mesoscopic flow mechanism of the multiphase fluid in the pore and establish the full frequency wave dispersion and attenuation model in multiphase porous media . On the basis of this model, we will study the application of it at two aspects: explaining the low frequency amplitude anomaly of oil and gas reservoirs and the acoustic inversion of ocean bottom parameters. The research results can provide support for oil and gas exploration and digital ocean construction.

油气储层和海底沉积物都是典型的多相孔隙介质。多相孔隙介质中弹性波的频散和衰减对于储层预测（低频地震波）、海洋底质声学探测（高频声波）都具有重要的指导意义。本项目拟结合3D打印、弹性波测试等实验技术及数学建模方法，综合孔隙流体宏观流动、微观流动、介观流动、多相流机制等建立多相孔隙介质全频段波频散与衰减理论模型。以此为基础，分别针对油气储层界面反射波低频振幅异常及延时现象与海洋底质参数声学反演两方面开展应用研究。项目研究成果可为油气储层预测及数字海洋建设提供理论与方法支撑。

油气储层和海底沉积物都是典型的多相孔隙介质，因此，弹性波在孔隙介质中的传播理论对油气储层地震勘探及海洋底质声学探测都具有重要的研究意义。学术界普遍认为波传播引入的孔隙流体流动是多相孔隙介质弹性波频散与衰减的最主要原因，但缺乏将三者统一的波传播理论，以便能预测全频带范围内的波衰减与速度频散。本项目结合双重孔隙介质模型和喷射流机制建立了多尺度波至流（综合考虑宏观Biot流、中观流及微观喷射流机制）多相孔隙介质波传播理论，可更好预测全频段波衰减和速度频散。建立了不同孔隙参数的数字岩心模型，利用3D打印技术制作了岩心样本，开展了多频声波测试，并与理论预测结果进行对比分析，实测与理论预测结果取得了较好的一致性。基于多相孔隙介质理论，推导了薄互层油气储层地震反射波频变反、透射方程，开展了振幅分析，能更好的用于解释油气储层地震勘探中的振幅指示特征；基于自适应捕食性遗传算法和孔隙介质波传播理论，构建了海底沉积物物理参数声学反演方法，可利用声学数据反演海底湾沉积物孔隙度、渗透率等参数。本项目建立的孔隙介质波传播理论，可以更好的同时预测地震波和声波频段的衰减与速度频散，在油气勘探与海底探测中具有广泛的应用前景。