(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211111069.2 (22)申请日 2022.09.13 (71)申请人 中国矿业大 学 地址 221000 江苏省徐州市泉山区大 学路1 号 (72)发明人 孙超　王尚旭　唐跟阳　岳建华　 姜志海　 (74)专利代理 机构 北京圣州专利代理事务所 (普通合伙) 11818 专利代理师 李春 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 30/10(2020.01) G06F 17/10(2006.01)G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于三维数字岩心的地震波频散和衰减特 征的预测方法 (57)摘要 本发明公开基于三维数字岩心的地震波频 散和衰减特征的预测方法， 涉及油气勘探开发技 术领域， 包括以下步骤： 基于数字岩心技术获得 流体分布； 获得应力张量与 岩石骨架位移场及流 体压力的关系； 按照研究目标尺 寸构建均匀背景 模型； 使用有限元求解均匀背景模型， 获得应变 固体位移场和流体压力场。 本发 明可实现以数字 岩心技术表征三维流体分布， 绕开传统基于流体 分布建模过程， 解决了三维模型中大纵横比、 小 目标体无法建模的困难， 精准预测地震波频散和 衰减特征。 权利要求书3页 说明书7页 附图8页 CN 115392090 A 2022.11.25 CN 115392090 A 1.基于三维数字岩心的地震波频散和衰减特征的预测方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： S1： 基于数字岩心技 术获得流体分布； S2： 获得应力张量与岩石骨架位移场及流体压力的关系； S3： 按照研究目标尺寸构建均匀背景模型； S4： 使用有限元求 解均匀背景模型， 获得应 变固体位移场和流体压力场。 2.根据权利要求1所述的基于三维数字岩心 的地震波频散和衰减特征的预测方法， 其 特征在于， 所述基于数字岩心技 术获得流体分布， 具体为： 其中， CTWater是样品完全饱和水时的灰度值， CTAir是样品饱和空气的灰度值， 其中， CTwater+air是部分饱和岩石的灰度值， θ 是规则化系数， 其中， 0＜ θ ≤1。 3.根据权利要求1所述的基于三维数字岩心 的地震波频散和衰减特征的预测方法， 其 特征在于， 所述基于数字岩心技 术获得流体分布， 还 包括： 根据流体的体积模量、 粘度、 密度以及流体饱和度定义关键孔弹性 参数， 具体为： Kf＝SAirKAir+Kw(1‑SAir)，          (2‑1) ρf＝ρAirSAir+ρw(1‑SAir)，           (2‑3) 其中， KAir和Kw分别为空气和水的体积模量， ρAir和ρw分别为空气和水的密度， ηAir和 ηw分 别为空气和水的粘度， SAir为空气饱和度。 4.根据权利要求1所述的基于三维数字岩心的地震波频散和衰减特征的预测方法， 其 特征在于， 所述获得应力张量与岩石骨架位移场及流体压力的关系， 具体包括： 多孔材料中固体和流体 应满足质量守恒方程(3)和达西定律(4)， 其频率 域形式为： 其中， 是哈密顿算子， ω是角频率， α 是Bi ot‑Willis系数， ρb＝(1‑φ)ρs+φρf，         (5) 其中， ρf是流体密度， ρs是固体骨架密度， φ是孔隙度， 其中， S是孔隙的迂曲因子， η是流体的粘度， κ 是渗透率， 是虚数单位， 岩石骨架的位移 为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115392090 A 2流体压力为： Pf＝(Pi)；             (8) 岩石骨架的应 变张量为： 其中i,j＝1,2,3， 是欧几里 得空间维数， 应力张量σ 与岩石骨架位移场及流体压力的关系为： 其中， Kd是样品的排水体积模量， Gd是样品排水剪切模量， Kf是流体 的体积模量， Kg是岩石颗粒的体积模量， δij函数为： 5.根据权利要求1所述的基于三维数字岩心 的地震波频散和衰减特征的预测方法， 其 特征在于， 所述按照研究目标尺寸构建均匀背景模 型， 具体包括： 对研究目标尺寸进 行常规 四面体网格剖分， 以及依据步骤S1所获结果 寻找均匀背景模型中异常边界， 进行网格微调： 其中Mat是与空间变量x， y， z， 网格大小变量d有关的位置函数， 用于定位异常边界位 置； 根据Mat值的范围， 确定粗网格和细网格的位置FP。 6.根据权利要求1所述的基于三维数字岩心 的地震波频散和衰减特征的预测方法， 其 特征在于， 所述按照研究目标尺寸构建均匀背景模型， 还 包括： 定义 边界条件： ①在不排水条件下， 样品所有边界流 量应为0， 其频率 域形为： 其中n是边界外法向 向量， 是虚数单位； ②在笛卡尔坐标系下， 根据纵波模量的定义， 研究目标区域侧面 边界横向应 变为0， 即： εij＝0，              (15) 其中， i,j＝1,2是欧几里 得空间维数， 对应x、 y方向； 样品下边界为固定边界， 即： ui＝0，            (16) 其中， i＝1,2,3是欧几里得空间维数， 对应x、 y、 z方向； 目标区域上边界加载周期震荡 应力S0；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115392090 A 3