页岩各向异性对被动源微地震波场的影响

页岩储层具有较强的各向异性特征,忽略页岩各向异性对被动源微地震波(水力压裂产生)传播的影响,可能会降低储层表征结果的可信度。为此,提出一种定量评估地震波场旅行时和振幅偏差的方法,并基于理论数值算例,研究页岩各向异性对被动源微地震波场的影响。首先,利用矩张量模型描述爆炸型和剪切型微地震震源,并基于三维各向异性介质弹性波动方程和交错网格有限差分算法,正演模拟被动源的微地震波场;然后,对比不同震源、不同程度各向异性介质的理论波场,计算其P波和S波相对于各向同性介质波场的旅行时及振幅偏差,定性分析和定量评估不同震源机制下页岩各向异性对微地震波场特征的具体影响。数值算例的结果表明:对于所采用的地面微地震监测系统和平层VTI介质模型,页岩各向异性对微地震波场旅行时和振幅的影响均较为显著,旅行时偏差可达子波周期的30%,振幅相对偏差则高达60%,且旅行时偏差随炮检距增加而增大。此外,不同震源机制下,微地震波场特征受页岩各向异性影响的规律相似。

观测坐标系下各向异性页岩岩石物理模型的建立及应用

针对目前观测坐标系下页岩岩石物理模型缺乏的现状,本文开展了页岩各向异性波速测试,优选了页岩各向异性波速表征方法,建立了观测坐标系下的各向异性页岩岩石物理模型,并将该模型在四川盆地泸州区块B1井进行了应用和验证。通过本文研究,得出了以下主要结论:对于同一组岩心,三个方向的纵波波速满足VP11>VP45>VP33,横波波速VS11最大,VS33和VS45互有大小;精确的各向异性波速解最适合用来表征本工区的各向异性波速。本文构建的观测坐标系下各向异性页岩岩石物理模型精度较高,在B1井中岩石物理模型预测的纵波时差和测井测量的纵波时差相对误差绝对值介于0-5.05%,预测的横波时差和测井测量的横波时差相对误差绝对值介于0-6.05%;B1井观测坐标系下和本构坐标系下的声波时差差异较大,其中纵波差异百分比介于6.76-30.84%,横波差异百分比介于7.00-23.44%,斜井及水平井段等观测坐标系下测量到的声波时差必须经过岩石物理建模并转换到本构坐标系下才能用于后续的工程应用;本文构建的观测坐标系下页岩岩石物理模型,可为后续斜井、水平井地层的孔隙压力预测、地质力学建模、压裂优化设计等提供基础数据和指导依据。