一种裂缝储层地震物理模型及其制备方法
一种裂缝储层地震物理模型及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种裂缝储层地震物理模型及其制备方法，属于油气勘探和开发的地球物理研究技术领域。
【背景技术】
[0002]随着全球油气勘探程度的提高，裂缝储层已经成为最重要的油气储层之一。在碳酸盐岩、致密砂岩、泥岩、火成岩以及古潜山变质岩中均存在工业价值的油气藏。
[0003]我国的华北、西北、西南和南方的广阔海相碳酸盐岩地层分布区已成为新一轮油气勘探的重要接替区。而致密砂岩、泥岩、火成岩、变质岩中的裂缝油气藏在我国大庆、胜利、长庆、四川等各个主要油气田中均有发现，已成为我国油气增加储量、提高产量的重要隐蔽型储层类别之一。
[0004]大多数油田具有多含油层系、多油层、油藏非均质性严重、低渗透、油藏类型复杂等特点，在储层形成过程中，由于岩石致密程度增加，使岩石的强度和脆性程度增大，因而在成岩过程中以及在后期的构造应力场作用下，容易使这类致密低渗透储层出现不同程度的构造裂缝，成为致密储层的有效储集空间和油气的主要渗流通道，从而增加了这类油气田的勘探和开发难度。开展致密储层裂缝发育特征与发育规律的研究，对指导这类油气田的勘探和开发具有十分重要的意义。
[0005]致密储层的孔隙、裂缝在类型和形态上具有多样性，在规模大小方面具有多尺度性，在空间分布上具有非规则性。仅仅依靠传统的地面地质资料和钻井、测井资料进行裂缝系统空间分布的划分及预测变得十分困难。这使得裂缝油气储层的地球物理描述或预测变得十分必要。认识裂缝介质的岩石物理特性，研究裂缝带的地震波响应特征，开展储层裂缝预测方法研究，进而准确有效地定量预测储层裂缝系统参数(裂缝走向、分布特征，密度、尺度、渗透性等等)对油气资源的勘探和开采意义重大。
[0006]地震物理模拟实验是研究裂隙参数对地震传播影响的一种最直观的正演方法。虽然存在着制作工艺和人力成本的问题，在国内外开展的研究较少，但是其模拟的结果更为真实有效，值得去深入研究探讨。其中制作出具有可控裂缝尺寸和分布的裂缝物理模型是必不可少的环节。
[0007]现阶段研究中，常制作简单的三到五层水平层状模型，中间嵌入一层具有各向异性特征的HTI介质地层或是一个或多个较大尺寸不同裂缝参数的裂缝地质体(如HTI介质模块)来研究地震响应特征，方位AV0特征，裂缝预测方法等。裂缝形成地质条件复杂，影响因素较多，地震特征也千差万别，简单地层中的裂缝特征结果明确，但是否符合实际的多种多样的地质特征需要进一步研究。迄今为止，与实际地层参数相结合的裂缝地震物理模型还从未出现，裂缝预测方法在地震物理模型上验证和应用方面还没有学者做过研究。因此，需要制作出结合实际地质情况，含有可控裂缝的物理模型。
【发明内容】
[0008]为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种裂缝储层地震物理模型及其制备方法，该制备方法得到的裂缝储层地震物理模型适用于裂缝油气储层地震波响应模拟研究和裂缝预测研究。
[0009]为了实现上述技术目的，本发明提供了一种裂缝储层地震物理模型的制备方法，该裂缝储层地震物理模型的制备方法包括以下步骤:
[0010]制备可变参数裂缝模块；
[0011]制备地震物理模型；
[0012]将所述可变参数裂缝模块按设计要求放入到地震物理模型的目的层，并保证可变参数裂缝模块平行裂缝面方向的纵波速度与地震物理模型目的层的纵波速度一致，得到裂缝储层地震物理模型；
[0013]其中，可变参数裂缝模块按照以下步骤制备:
[0014]将环氧树脂与硅橡胶搅拌混合，得到第一混合流体；
[0015]在第一混合流体中加入环氧树脂固化剂，然后加入硅橡胶固化-催化剂搅拌后，抽真空，得到第一混合基质材料；
[0016]将第一混合基质材料逐层铺放入模具中，并且在每一层第一混合基质材料上均匀铺放渗透型纸片，要求10mm高度范围内铺放第一混合基质材料30层-140层，第一混合基质材料的层数比渗透型纸片的层数多一层；
[0017]将填充第一混合基质材料及渗透型纸片的模具进行固化处理后，经过打磨、切割后得到所述可变参数裂缝模块；
[0018]地震物理模型按照以下步骤制备:
[0019]将环氧树脂、硅橡胶和滑石粉混合，得到第二混合流体；
[0020]向第二混合流体中加入环氧树脂固化剂和硅橡胶固化-催化剂，搅拌后抽真空，得到第二混合基质材料；
[0021]将第二混合基质材料逐层、每层分多次浇筑到模具中，每一层浇筑并固化后，根据设计要求对地层形态特征进行打磨雕刻，待满足设计地层厚度和地质特征后再进行下一层的饶筑；
[0022]在目的层浇筑之前将可变参数裂缝模块排布在地层分界面上后，再浇筑下一层，得到所述裂缝物理模型。
[0023]在本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，将可变参数裂缝模块按设计要求放入到地震物理模型的目的层时，本领域技术人员物根据各地区的实际情况或是简化情况，按照实际地区的地层参数，可以确定设计要求以及目的层的位置。
[0024]在本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，优选地，以所述环氧树脂的总质量为10(^1:%计，娃橡胶的添加量为0wt%-120wt%，滑石粉的添加量为0wt%-170wt%。
[0025]在本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，优选地，以环氧树脂的总质量为1 OOwt %计，环氧树脂固化剂的含量为13wt % -40wt %。
[0026]在本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，优选地，采用的环氧树脂包括型号为618-2的环氧树脂。该型号为618-2的环氧树脂由上海树脂厂有限公司生产。
[0027]在本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，优选地，采用的环氧树脂固化剂包括型号为593的环氧树脂固化剂。该型号为593的环氧树脂固化剂由上海树脂厂有限公司生产。
[0028]在本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，优选地，采用的硅橡胶固化-催化剂包括硅橡胶固化剂和硅橡胶催化剂，以硅橡胶的总质量为100?〖％计，硅橡胶固化-催化剂中的硅橡胶固化剂的含量为4wt%_6wt%，硅橡胶固化-催化剂中的硅橡胶催化剂的含Slwt%-1.5wt% ο
[0029]在本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，优选地，采用的硅橡胶包括型号为107的室温硫化甲基硅橡胶。该型号为107的室温硫化甲基硅橡胶由上海树脂厂有限公司生产。
[0030]在本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，优选地，采用的硅橡胶固化剂包括正硅酸乙酯，采用的硅橡胶催化剂包括二月桂酸二丁基锡。该正硅酸乙酯由上海树脂厂有限公司生产，该二月桂酸二丁基锡由上海树脂厂有限公司生产。
[0031]在本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，采用的渗透型纸片由木制纤维制成，优选地，采用的渗透型纸片的厚度为0.05mm-0.12mm，所述渗透型纸片的本身纹理具有各向异性。
[0032]在本发明提供的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，优选地，固化过程在常温下进行，其中，可变参数裂缝模块的固化时间为1-2天，地震物理模型每一层的固化时间为4h_5h0
[0033]在本发明提供的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，保证渗透型纸片被第一混合基质材料浸透。
[0034]在本发明提供的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，制备得到的可变参数裂缝模块的裂缝密度范围为3.19条/mm-13.36条/mm。
[0035]在本发明提供的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，采用的模具是打磨光滑木制的脱模后的箱式模具。
[0036]本发明还提供了一种裂缝储层地震物理模型，该裂缝储层地震物理模型是由上述裂缝储层地震物理模型的制备方法制备得到的。
[0037]本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，要求可变参数裂缝模块平行裂缝面方向的纵波速度与地震物理模型目的层的纵波速度一致，也就是需要尽量保证裂缝带基质材料与地层围岩一致，裂缝基质的波阻抗才能与围岩一致，从而达到减小裂缝带边界对裂缝地震响应的干扰、提高预测精度的同时更符合天然裂缝特征的目的。
[0038]本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，地震物理模型每一层是将第二混合基质材料“分多次”逐层浇筑到模具中时，具体是指每一层的浇注方式是多次浇筑，每次的浇筑量很少，厚度约为lcm，根据固化情况，表面开始变硬时进行下一次的浇筑，此时波阻抗差异小，不会出现新层。这种浇筑方式可以避免模型固化过程产生热量，若因浇筑过厚而不能将热量同时放出，会在中间形成空隙，致使材料不均匀。
[0039]本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法，得到的裂缝储层地震物理模型的裂缝的密度、分布均可由本领域技术人员根据实验设计需要进行控制。
[0040]本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法具有很好地操作性和重复性，利 用该制备方法可以得到与天然裂缝地震响应特征、分布规律等方面更接近的人工裂缝储层地震物理模型，并且可以制备出不同裂缝密度、裂缝带尺度、裂缝面倾角、裂缝方位的裂缝地震物理模型。比如:
[0041]通过控制一定高度范围内两层渗透型纸片夹层中混合基质材料层的厚度，可以制作出具有不同裂缝密度的裂缝模型材料;相同高度内，夹层中混合基质材料层的厚度变大，则渗透型纸片数量变少，用单位长度内的纸张数表示裂缝密度，裂缝密度相应减小。以环硅比1:15wt%为例，混合基质材料的密度为1.147g/cm3，选择50mmX50mm的模具，若每层放入
0.925g-0.284g混合基质材料，对应的放入30层-100层渗透型纸片，模型可达到10mm高度，此时理论上裂缝密度为3张/mm-10张/mm。
[0042]通过控制环氧树脂和硅橡胶的配比，可以制作出不同基质纵横波速度的裂缝模型材料，从而控制裂缝模型材料的整体速度，包括垂直裂缝面的速度和沿着裂缝面的纵横波速度，得到不同的各向异性值；以环氧树脂1 OOwt %、娃橡胶15wt %-30wt %为例，混合基质材料纵波速度范围为2348m/s-2125m/s，裂缝密度9.5张/mm时，裂缝模型材料沿着缝面走向的纵波速度范围分别是2399m/s-2234m/s，垂直裂缝面的纵波速度范围分别是2262m/s-2012m/s，裂缝模型材料纵波各向异性为8.2 % -12.2 %。
[0043]通过改变切割尺度和方向可以制作出具有不同形态、尺度、裂缝方位、以及裂缝面倾角的裂缝模型材料。
[0044]本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法制得的裂缝储层地震物理模型稳定牢固，可以用于不同裂缝参数裂缝带的地震响应，裂缝预测方法的优化，更好地为裂缝储层性质和裂缝油气藏识别提供依据。
[0045]本发明的裂缝储层地震物理模型及其制备方法与现有的模型相比，具有如下优占.
[0046]通过本发明的制备方法得到的裂缝储层地震物理模型能够结合实际地质特征，适用各种裂缝地质条件的研究；
[0047]通过本发明的制备方法得到的裂缝储层地震物理模型的裂缝区域的地震响应具有较好的弱各向异性特征，速度和振幅的方位变化特征等能够等效于天然裂缝带的这些特征；
[0048]本发明的裂缝储层地震物理模型可以模拟不同裂缝延伸长度、裂缝带宽度、裂缝密度、裂缝面倾角、裂缝方位等裂缝参数的裂缝带，研究不同裂缝参数的地震响应特征；
[0049]本发明的裂缝储层地震物理模型适用于裂缝地震物理模拟研究，进行地震物理模拟分析、裂缝预测方法的优化。
【附图说明】
[0050]图1为实施例1的裂缝储层地震物理模型的制作方法流程图。
[0051]图2为实施例1的可变参数裂缝模块的结构示意图。
[0052]图3为实施例1的地震物理模型的目的层大安寨段裂缝分布示意图。
[0053]图4a为实施例1的不同裂缝延伸长度的可变参数裂缝模块的结构图。
[0054]图4b为实施例1的不同裂缝带宽度的可变参数裂缝模块的结构图。
[0055]图4c为实施例1的不同裂缝方位的可变参数裂缝模块的结构图。
[0056]图4d为实施例1的不同裂缝面倾角的可变参数裂缝模块的结构图。
[0057]图4e为实施例1的不同裂缝密度的可变参数裂缝模块的结构图。
[0058]图5为实施例1的可变参数裂缝模块的纵横波速度随裂缝密度变化关系图。
【具体实施方式】
[0059]为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
[0060]实施例1
[0061]本实施例结合四川中部龙岗地区侏罗系地质特征提供了一种裂缝储层地震物理模型的制备方法，模型与模拟的实际地质情况尺度相似比为1:10000，速度相似比为1:2，密度相似比为1:1.63，频率相似比为5000:1。具体过程如图1所示，制备方法包括以下步骤:
[0062]可变参数裂缝模块的制备
[0063]将三份500g型号为618-2的环氧树脂分别和75g、150g、225g型号为107的室温硫化甲基硅橡胶搅拌混合，得到三份第一混合流体；
[0064]在三份第一混合流体中加入85g型号为593的环氧树脂固化剂，分别与3.84g、9.3g、13.95g硅橡胶固化-催化剂(采用的硅橡胶固化剂为正硅酸乙酯，占硅橡胶百分比为5%;采用的硅橡胶催化剂为二月桂酸二丁基锡，占硅橡胶百分比为1.2%)搅拌混合均匀后，放入抽真空仪器中边搅拌边抽走空气，得到三种不含空气的第一混合基质材料；
[0065]将上述三种第一混合基质材料分别逐层铺放入模具中，并且在每一层第一混合基质材料上均匀铺放渗透型纸片，具体结构如图2所示，控制10_高度范围内铺放渗透型纸片的层数分别为30、60、100、130层。允许有些许不同，会对参数进行修正。要求铺放第一混合基质材料的层数比渗透型纸片的层数多一层，保证渗透型纸片被第一混合基质材料浸透，得到填充混合基质材料及渗透型薄纸片的模具，制作成12个试块；
[0066]将填充第一混合基质材料及渗透型薄纸片的模具固化处理2天，得到坯体，将坯体依次进行打磨、切割、粘合后，得到所述的不同尺度和裂缝密度的可变参数裂缝模块;具体模块如图4a、4b、4c、4d、4e所示，其中，图4a为不同裂缝延伸长度的可变参数裂缝模块的结构图，图4b为不同裂缝带宽度的可变参数裂缝模块的结构图，图4c为不同裂缝方位的可变参数裂缝模块的结构图，图4d为不同裂缝面倾角的可变参数裂缝模块的结构图，图4e为不同裂缝密度的可变参数裂缝模块的结构图。
[0067]图5为本实施例的可变参数裂缝模块的纵横波速度随裂缝密度变化关系图，图5中a组环氧树脂与硅橡胶配比为1:15%，b组环氧树脂与硅橡胶配比为1:30%，Y指的是垂直裂缝面方向，Ζ是平行裂缝面方向。
[0068]地震物理模型的制备
[0069]在模型制作前做准备工作，包括了解模型制作的目的和要求(包括地层的速度和密度大致范围)；绘制模型各层的构造图和剖面图；把构造图放样在大芯板上；制作模具并对模具进行脱模处理。三维裂缝地震物理模型的制作采用与地层沉积次序相反，从顶层开始，逐次向下。先浇筑第一层，沙一段，过渡层1，然后浇筑大安寨目的层段。目的层浇筑完成后，还需要浇筑最后两层(过渡层2和第六层)。
[0070]按每层的设计的地层速度要求，确定材料的配比，按材料的配比称重。将3000g型号为618-2的环氧树脂和1050g的型号为107的室温硫化甲基硅橡胶搅拌，得到第二混合流体；
[0071]加入510g型号为593的环氧树脂固化剂和65.lg硅橡胶固化-催化剂(采用的硅橡胶固化剂为正硅酸乙酯，占硅橡胶百分比为5%;采用的硅橡胶催化剂为二月桂酸二丁基锡，占硅橡胶百分比为1.2% )充分搅拌混合，然后放到抽真空仪器中边搅拌边抽掉空气，约6分钟后得到不含空气的第二混合基质材料；
[0072]沿模具壁慢慢浇筑到经过脱模剂处理后的模具中待到表面开始变硬时再次配比第二混合基质材料浇筑，按以上方式分多次浇筑，直到符合地层厚度要求，固化4-5h。按照地震物理模型最顶层的设计图纸，对其进行打磨修整，最大程度符合设计的地层厚度和断层特征。然后对其进行三维坐形态测量(精度达到0.005mm)，记录模型层位数据(模型每层都需采集坐标，修正设计参数)；
[0073]物理模型第一层浇筑完成后，参照第一层的浇筑方式，将环氧树脂、硅橡胶以及滑石粉按照1:22%:1,1:27%: 8%的重量比、环氧树脂与环氧树脂固化剂为1:17%重量比、硅橡胶与硅橡胶固化剂为1: 5 %的重量比、硅橡胶与硅橡胶催化剂为1:1.2%的重量比得到混合基质材料，多次浇筑后固化，最后打磨修整沙一段和过渡层1储层；
[0074]大安寨目的层段(该地震物理模型的目的层大安寨段裂缝分布如图3所示)分两部分浇筑，先浇筑实际裂缝区，然后简化裂缝区。实际裂缝区在浇筑前先用极少的目的层配比的混合基质材料将裂缝带(4个裂缝密度变化裂缝模块、9组单个裂缝、7个交叉裂缝和7个群缝以及一些散乱裂缝)固定到模型界面(大安寨段顶界面)上。然后将200g环氧树脂、30g硅橡胶和200g滑石粉搅拌混合，均匀后加入34g环氧树脂固化剂和1.86g硅橡胶固化-催化剂搅拌混合，然后抽真空，得到混合基质材料中基本不含空气。将其浇筑到模具中，覆盖裂缝带，模拟实际裂缝区薄互层的高速层。固化4_5h、打磨、地层形态测试后，将200g环氧树脂、54g娃橡胶和160g滑石粉搅拌混合，均勾后加入34g环氧树脂固化剂和3.348g娃橡胶固化-催化剂搅拌混合，抽真空，得到实际裂缝区低速层混合基质材料，浇筑到模具中，模拟薄互层中低速层。进行固化、打磨、地层形态测试。薄互层中第三层为尖灭的高速层。第四层五层六层为 低速、高速、低速层交互。所采用的混合基质材料重量比与一二两层的高低速层相同；
[0075]简化裂缝区比实际裂缝区简单，同样地用极少的目的层配比的混合基质材料将不同裂缝带长度、不同裂缝带宽度、不同裂缝密度、不同裂缝方位、不同缝面倾角、不同裂缝带间距、阶梯状、不同裂缝组合的裂缝带有规律的粘合到模型界面上，将1000g环氧树脂、150g硅橡胶和1000g滑石粉搅拌混合后加入170g环氧树脂固化剂和9.3g硅橡胶固化-催化剂搅拌混合并抽真空，按照第一层的浇注方式分多次浇筑到简化裂缝区，达到要求后固化4-5h，打磨修整后对整个目的层进行地层形态测试；
[0076]将2000g环氧树脂、400g硅橡胶和2000g滑石粉搅拌混合，均匀后加入340g环氧树脂固化剂和24.8g硅橡胶固化-催化剂搅拌混合并抽真空，按照第一层的浇筑方式分多次浇筑到模具中制作过渡层2地层，达到地层高度要求后固化4-5h后，打磨修整，进行地层形态测试；
[0077]将2000g环氧树脂和2000g滑石粉搅拌混合，均匀后加入340g环氧树脂固化剂搅拌混合并抽真空，按照第一层的浇筑方式分多次浇筑到模具中制作第六层地层，固化4-5h后，打磨修整，得到裂缝物理模型，并进行地层形态测试。
[0078]经测试，本实施例的裂缝物理模型的六个大地层由上到下纵波速度分别是2045m/S(第一层)，2572m/s(沙一段)，2415m/s(过渡层l)，2776m/s(目的层实际裂缝区薄互层高速层速度和简化裂缝区速度;实际裂缝区低速层速度与上层过渡层1 一致)，2675m/s(过渡层2)和2939m/s(第六层)。地层密度分别为 1.13g/cm3，1.517g/cm3，1.445g/cm3，1.57lg/cm3，1.528g/cm3和1.606g/cm3。
[0079]经测试，除了裂缝密度变化的裂缝试块，所有裂缝试块保证裂缝密度9.5张/mm，三种环氧树脂和硅橡胶配比(1:15%，1:30%和1:45%)的沿着缝面走向的纵波速度分别是2399111/8、2234111/8、1985111/8，垂直裂缝面的纵波速度分别是2262111/8、2012111/8、1613111/8。裂缝试块纵波各向异性为8.2%、12.2%、21.4%(其中，各向异性计算公式参考ThomsenL.ffeak elastic anisotropy[J].GEOPHYSICS, 1986，51 (10): 1954-66.)。延伸长度变化的三组裂缝试块裂隙宽度和高度不变(平均裂缝宽度为42.17mm;平均裂缝高度为10.017mm)，裂缝试块的长度从5mm、10mm、20mm、30mm、40mm到60mm。裂缝宽度变化的裂缝试块平均裂缝延伸长度为19.92mm，平均裂缝高度为10.18mm，裂缝宽度从1mm等间隔的增加到6臟。9个相同尺寸的裂缝带间距变化的裂缝试块，平均裂缝长度为19.97mm，平均裂缝宽度为4.13mm，平均裂缝高度为9.99mm。裂缝方位不同的裂缝试块尺度为13mmX13mm，方位从0°、15°、30°、45°、60°、75°到90°。裂缝缝面倾角不同的裂缝试块尺度为14mmX 14mm，倾角从5°、15°、30°、45°、60°、75°到90°。裂缝密度变化的裂缝试块尺寸为18mmX 18mm，裂缝密度分别为3.19张/mm，6.31张/111111，10.27张/mm和 13.31张/mm。群缝面积177.9mm2-698mm2，群缝密度0.01条/mm 2-0.05 条/mm2。
[0080]以上各项参数是模型测试参数，需要根据几何相似原理和动力学相似原理相似比到实际模拟的地质情况后进行数据处理和分析以及裂缝预测。参考《三维复杂介质地震物理模拟》(牟永光，石油工业出版社，2003，第二章，4页)相似比后，与实际裂缝储层岩石物理参数和地震波响应接近，符合模拟实验要求。其中，密度、纵波速度、横波速度、纵波各向异性以及裂缝密度的测试及计算方法为本领域技术人员公知的测试及计算方法，具体请参考《岩石物理学》(陈顒、黄庭芳、刘恩儒，中国科技大学出版社，2009，12.4，288页，13.1，293页)中所述的测试及计算方法。
[0081]以上实施例说明，本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法依据地震物理模拟技术特点，从实际地层特征与实验室模型制备的关系出发，得到含有可控裂缝的裂缝储层地震物理模型，并且使得到的可变参数裂缝模块的各项岩石物理参数和地震响应特征更加接近天然裂缝带，使裂缝储层地震物理模型能够应用在裂缝油气储层地震波响应模拟和裂缝预测方法研究中。
【主权项】
1.一种裂缝储层地震物理模型的制备方法，其特征在于，该裂缝储层地震物理模型的制备方法包括以下步骤: 制备可变参数裂缝模块； 制备地震物理模型； 将所述可变参数裂缝模块按设计要求放入到地震物理模型的目的层，并保证可变参数裂缝模块平行裂缝面方向的纵波速度与地震物理模型目的层的纵波速度一致，得到所述裂缝储层地震物理模型； 其中，所述可变参数裂缝模块按照以下步骤制备: 将环氧树脂与硅橡胶搅拌混合，得到第一混合流体； 在所述第一混合流体中加入环氧树脂固化剂，然后加入硅橡胶固化-催化剂搅拌后，抽真空，得到第一混合基质材料； 将所述第一混合基质材料逐层铺放入模具中，并且在每一层第一混合基质材料上均匀铺放渗透型纸片，要求10mm高度范围内铺放所述第一混合基质材料30层-140层，第一混合基质材料的层数比渗透型纸片的层数多一层； 将填充第一混合基质材料及渗透型纸片的模具进行固化处理后，经过打磨、切割后得到所述可变参数裂缝模块； 所述地震物理模型按照以下步骤制备: 将环氧树脂、硅橡胶和滑石粉混合，得到第二混合流体； 向所述第二混合流体中加入环氧树脂固化剂和硅橡胶固化-催化剂，搅拌后抽真空，得到第二混合基质材料； 将所述第二混合基质材料逐层、每层分多次浇筑到模具中，每一层浇筑并固化后，根据设计要求对地层形态特征进行打磨雕刻，待满足设计地层厚度和地质特征后再进行下一层的浇筑； 在目的层浇筑之前将可变参数裂缝模块排布在地层分界面上后，再浇筑下一层，得到所述裂缝物理模型。2.根据权利要求1所述的裂缝储层地震物理模型的制备方法，其特征在于，以所述环氧树脂的总质量为lOOwt %计，娃橡胶的添加量为Owt %-120wt %，滑石粉的添加量为Owt % -170wt% ο3.根据权利要求1所述的裂缝储层地震物理模型的制备方法，其特征在于，以环氧树脂的总质量为1 OOwt %计，环氧树脂固化剂的添加量为13wt % -40wt %。4.根据权利要求1所述的裂缝储层地震物理模型的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂包括型号为618-2的环氧树脂;所述环氧树脂固化剂包括型号为593的环氧树脂固化剂。5.根据权利要求1所述的裂缝储层地震物理模型的制备方法，其特征在于，以硅橡胶的总质量为1 OOwt %计，娃橡胶固化-催化剂中的娃橡胶固化剂的含量为4wt % -6wt %，娃橡胶固化-催化剂中的娃橡胶催化剂的含量为1 wt%~1.5wt%。6.根据权利要求1所述的裂缝储层地震物理模型的制备方法，其特征在于，所述硅橡胶包括型号为107的室温硫化甲基硅橡胶。7.根据权利要求5所述的裂缝储层地震物理模型的制备方法，其特征在于，所述硅橡胶固化剂包括正硅酸乙酯，所述硅橡胶催化剂包括二月桂酸二丁基锡。8.根据权利要求1所述的裂缝储层地震物理模型的制备方法，其特征在于，所述渗透型纸片的厚度为0.05mm-0.12mm，所述渗透型纸片的本身纹理具有各向异性。9.根据权利要求1所述的裂缝储层地震物理模型的制备方法，其特征在于，所述固化过程在常温下进行，其中，可变参数裂缝模块的固化时间为1-2天，地震物理模型每一层的固化时间为4h-5h。10.—种裂缝储层地震物理模型，其特征在于，该裂缝储层地震物理模型是由权利要求1-9任一项所述的裂缝储层地震物理模型的制备方法制备得到的。
【专利摘要】本发明提供了一种裂缝储层地震物理模型及其制备方法。该裂缝储层地震物理模型的制备方法包括：制备可变参数裂缝模块；制备地震物理模型；将可变参数裂缝模块按设计要求放入到地震物理模型的目的层，并保证可变参数裂缝模块平行裂缝面方向的纵波速度与地震物理模型目的层的纵波速度一致。本发明还提供了由上述制备方法制得的裂缝储层地震物理模型。本发明的裂缝储层地震物理模型可以模拟不同裂缝延伸长度、裂缝带宽度、裂缝密度、裂缝面倾角、裂缝方位等裂缝参数的裂缝带，研究不同裂缝参数的地震响应特征，适用于裂缝地震物理模拟研究，进行地震物理模拟分析，裂缝预测方法的优化。
【IPC分类】G09B23/40
【公开号】CN105489099
【申请号】CN201610045120
【发明人】魏建新, 王玲玲, 狄帮让, 丁拼搏, 李向阳
【申请人】中国石油天然气集团公司, 中国石油大学(北京)
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月22日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种裂缝储层地震物理模型及其制备方法，属于油气勘探和开发的地球物理研究技术领域。
【背景技术】
[0002]随着全球油气勘探程度的提高，裂缝储层已经成为最重要的油气储层之一。在碳酸盐岩、致密砂岩、泥岩、火成岩以及古潜山变质岩中均存在工业价值的油气藏。
[0003]我国的华北、西北、西南和南方的广阔海相碳酸盐岩地层分布区已成为新一轮油气勘探的重要接替区。而致密砂岩、泥岩、火成岩、变质岩中的裂缝油气藏在我国大庆、胜利、长庆、四川等各个主要油气田中均有发现，已成为我国油气增加储量、提高产量的重要隐蔽型储层类别之一。
[0004]大多数油田具有多含油层系、多油层、油藏非均质性严重、低渗透、油藏类型复杂等特点，在储层形成过程中，由于岩石致密程度增加，使岩石的强度和脆性程度增大，因而在成岩过程中以及在后期的构造应力场作用下，容易使这类致密低渗透储层出现不同程度的构造裂缝，成为致密储层的有效储集空间和油气的主要渗流通道，从而增加了这类油气田的勘探和开发难度。开展致密储层裂缝发育特征与发育规律的研究，对指导这类油气田的勘探和开发具有十分重要的意义。
[0005]致密储层的孔隙、裂缝在类型和形态上具有多样性，在规模大小方面具有多尺度性，在空间分布上具有非规则性。仅仅依靠传统的地面地质资料和钻井、测井资料进行裂缝系统空间分布的划分及预测变得十分困难。这使得裂缝油气储层的地球物理描述或预测变得十分必要。认识裂缝介质的岩石物理特性，研究裂缝带的地震波响应特征，开展储层裂缝预测方法研究，进而准确有效地定量预测储层裂缝系统参数(裂缝走向、分布特征，密度、尺度、渗透性等等)对油气资源的勘探和开采意义重大。
[0006]地震物理模拟实验是研究裂隙参数对地震传播影响的一种最直观的正演方法。虽然存在着制作工艺和人力成本的问题，在国内外开展的研究较少，但是其模拟的结果更为真实有效，值得去深入研究探讨。其中制作出具有可控裂缝尺寸和分布的裂缝物理模型是必不可少的环节。
[0007]现阶段研究中，常制作简单的三到五层水平层状模型，中间嵌入一层具有各向异性特征的HTI介质地层或是一个或多个较大尺寸不同裂缝参数的裂缝地质体(如HTI介质模块)来研究地震响应特征，方位AV0特征，裂缝预测方法等。裂缝形成地质条件复杂，影响因素较多，地震特征也千差万别，简单地层中的裂缝特征结果明确，但是否符合实际的多种多样的地质特征需要进一步研究。迄今为止，与实际地层参数相结合的裂缝地震物理模型还从未出现，裂缝预测方法在地震物理模型上验证和应用方面还没有学者做过研究。因此，需要制作出结合实际地质情况，含有可控裂缝的物理模型。
【发明内容】
[0008]为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种裂缝储层地震物理模型及其制备方法，该制备方法得到的裂缝储层地震物理模型适用于裂缝油气储层地震波响应模拟研究和裂缝预测研究。
[0009]为了实现上述技术目的，本发明提供了一种裂缝储层地震物理模型的制备方法，该裂缝储层地震物理模型的制备方法包括以下步骤:
[0010]制备可变参数裂缝模块；
[0011]制备地震物理模型；
[0012]将所述可变参数裂缝模块按设计要求放入到地震物理模型的目的层，并保证可变参数裂缝模块平行裂缝面方向的纵波速度与地震物理模型目的层的纵波速度一致，得到裂缝储层地震物理模型；
[0013]其中，可变参数裂缝模块按照以下步骤制备:
[0014]将环氧树脂与硅橡胶搅拌混合，得到第一混合流体；
[0015]在第一混合流体中加入环氧树脂固化剂，然后加入硅橡胶固化-催化剂搅拌后，抽真空，得到第一混合基质材料；
[0016]将第一混合基质材料逐层铺放入模具中，并且在每一层第一混合基质材料上均匀铺放渗透型纸片，要求10mm高度范围内铺放第一混合基质材料30层-140层，第一混合基质材料的层数比渗透型纸片的层数多一层；
[0017]将填充第一混合基质材料及渗透型纸片的模具进行固化处理后，经过打磨、切割后得到所述可变参数裂缝模块；
[0018]地震物理模型按照以下步骤制备:
[0019]将环氧树脂、硅橡胶和滑石粉混合，得到第二混合流体；
[0020]向第二混合流体中加入环氧树脂固化剂和硅橡胶固化-催化剂，搅拌后抽真空，得到第二混合基质材料；
[0021]将第二混合基质材料逐层、每层分多次浇筑到模具中，每一层浇筑并固化后，根据设计要求对地层形态特征进行打磨雕刻，待满足设计地层厚度和地质特征后再进行下一层的饶筑；
[0022]在目的层浇筑之前将可变参数裂缝模块排布在地层分界面上后，再浇筑下一层，得到所述裂缝物理模型。
[0023]在本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，将可变参数裂缝模块按设计要求放入到地震物理模型的目的层时，本领域技术人员物根据各地区的实际情况或是简化情况，按照实际地区的地层参数，可以确定设计要求以及目的层的位置。
[0024]在本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，优选地，以所述环氧树脂的总质量为10(^1:%计，娃橡胶的添加量为0wt%-120wt%，滑石粉的添加量为0wt%-170wt%。
[0025]在本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，优选地，以环氧树脂的总质量为1 OOwt %计，环氧树脂固化剂的含量为13wt % -40wt %。
[0026]在本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，优选地，采用的环氧树脂包括型号为618-2的环氧树脂。该型号为618-2的环氧树脂由上海树脂厂有限公司生产。
[0027]在本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，优选地，采用的环氧树脂固化剂包括型号为593的环氧树脂固化剂。该型号为593的环氧树脂固化剂由上海树脂厂有限公司生产。
[0028]在本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，优选地，采用的硅橡胶固化-催化剂包括硅橡胶固化剂和硅橡胶催化剂，以硅橡胶的总质量为100?〖％计，硅橡胶固化-催化剂中的硅橡胶固化剂的含量为4wt%_6wt%，硅橡胶固化-催化剂中的硅橡胶催化剂的含Slwt%-1.5wt% ο
[0029]在本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，优选地，采用的硅橡胶包括型号为107的室温硫化甲基硅橡胶。该型号为107的室温硫化甲基硅橡胶由上海树脂厂有限公司生产。
[0030]在本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，优选地，采用的硅橡胶固化剂包括正硅酸乙酯，采用的硅橡胶催化剂包括二月桂酸二丁基锡。该正硅酸乙酯由上海树脂厂有限公司生产，该二月桂酸二丁基锡由上海树脂厂有限公司生产。
[0031]在本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，采用的渗透型纸片由木制纤维制成，优选地，采用的渗透型纸片的厚度为0.05mm-0.12mm，所述渗透型纸片的本身纹理具有各向异性。
[0032]在本发明提供的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，优选地，固化过程在常温下进行，其中，可变参数裂缝模块的固化时间为1-2天，地震物理模型每一层的固化时间为4h_5h0
[0033]在本发明提供的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，保证渗透型纸片被第一混合基质材料浸透。
[0034]在本发明提供的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，制备得到的可变参数裂缝模块的裂缝密度范围为3.19条/mm-13.36条/mm。
[0035]在本发明提供的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，采用的模具是打磨光滑木制的脱模后的箱式模具。
[0036]本发明还提供了一种裂缝储层地震物理模型，该裂缝储层地震物理模型是由上述裂缝储层地震物理模型的制备方法制备得到的。
[0037]本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，要求可变参数裂缝模块平行裂缝面方向的纵波速度与地震物理模型目的层的纵波速度一致，也就是需要尽量保证裂缝带基质材料与地层围岩一致，裂缝基质的波阻抗才能与围岩一致，从而达到减小裂缝带边界对裂缝地震响应的干扰、提高预测精度的同时更符合天然裂缝特征的目的。
[0038]本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法中，地震物理模型每一层是将第二混合基质材料“分多次”逐层浇筑到模具中时，具体是指每一层的浇注方式是多次浇筑，每次的浇筑量很少，厚度约为lcm，根据固化情况，表面开始变硬时进行下一次的浇筑，此时波阻抗差异小，不会出现新层。这种浇筑方式可以避免模型固化过程产生热量，若因浇筑过厚而不能将热量同时放出，会在中间形成空隙，致使材料不均匀。
[0039]本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法，得到的裂缝储层地震物理模型的裂缝的密度、分布均可由本领域技术人员根据实验设计需要进行控制。
[0040]本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法具有很好地操作性和重复性，利 用该制备方法可以得到与天然裂缝地震响应特征、分布规律等方面更接近的人工裂缝储层地震物理模型，并且可以制备出不同裂缝密度、裂缝带尺度、裂缝面倾角、裂缝方位的裂缝地震物理模型。比如:
[0041]通过控制一定高度范围内两层渗透型纸片夹层中混合基质材料层的厚度，可以制作出具有不同裂缝密度的裂缝模型材料;相同高度内，夹层中混合基质材料层的厚度变大，则渗透型纸片数量变少，用单位长度内的纸张数表示裂缝密度，裂缝密度相应减小。以环硅比1:15wt%为例，混合基质材料的密度为1.147g/cm3，选择50mmX50mm的模具，若每层放入
0.925g-0.284g混合基质材料，对应的放入30层-100层渗透型纸片，模型可达到10mm高度，此时理论上裂缝密度为3张/mm-10张/mm。
[0042]通过控制环氧树脂和硅橡胶的配比，可以制作出不同基质纵横波速度的裂缝模型材料，从而控制裂缝模型材料的整体速度，包括垂直裂缝面的速度和沿着裂缝面的纵横波速度，得到不同的各向异性值；以环氧树脂1 OOwt %、娃橡胶15wt %-30wt %为例，混合基质材料纵波速度范围为2348m/s-2125m/s，裂缝密度9.5张/mm时，裂缝模型材料沿着缝面走向的纵波速度范围分别是2399m/s-2234m/s，垂直裂缝面的纵波速度范围分别是2262m/s-2012m/s，裂缝模型材料纵波各向异性为8.2 % -12.2 %。
[0043]通过改变切割尺度和方向可以制作出具有不同形态、尺度、裂缝方位、以及裂缝面倾角的裂缝模型材料。
[0044]本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法制得的裂缝储层地震物理模型稳定牢固，可以用于不同裂缝参数裂缝带的地震响应，裂缝预测方法的优化，更好地为裂缝储层性质和裂缝油气藏识别提供依据。
[0045]本发明的裂缝储层地震物理模型及其制备方法与现有的模型相比，具有如下优占.
[0046]通过本发明的制备方法得到的裂缝储层地震物理模型能够结合实际地质特征，适用各种裂缝地质条件的研究；
[0047]通过本发明的制备方法得到的裂缝储层地震物理模型的裂缝区域的地震响应具有较好的弱各向异性特征，速度和振幅的方位变化特征等能够等效于天然裂缝带的这些特征；
[0048]本发明的裂缝储层地震物理模型可以模拟不同裂缝延伸长度、裂缝带宽度、裂缝密度、裂缝面倾角、裂缝方位等裂缝参数的裂缝带，研究不同裂缝参数的地震响应特征；
[0049]本发明的裂缝储层地震物理模型适用于裂缝地震物理模拟研究，进行地震物理模拟分析、裂缝预测方法的优化。
【附图说明】
[0050]图1为实施例1的裂缝储层地震物理模型的制作方法流程图。
[0051]图2为实施例1的可变参数裂缝模块的结构示意图。
[0052]图3为实施例1的地震物理模型的目的层大安寨段裂缝分布示意图。
[0053]图4a为实施例1的不同裂缝延伸长度的可变参数裂缝模块的结构图。
[0054]图4b为实施例1的不同裂缝带宽度的可变参数裂缝模块的结构图。
[0055]图4c为实施例1的不同裂缝方位的可变参数裂缝模块的结构图。
[0056]图4d为实施例1的不同裂缝面倾角的可变参数裂缝模块的结构图。
[0057]图4e为实施例1的不同裂缝密度的可变参数裂缝模块的结构图。
[0058]图5为实施例1的可变参数裂缝模块的纵横波速度随裂缝密度变化关系图。
【具体实施方式】
[0059]为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
[0060]实施例1
[0061]本实施例结合四川中部龙岗地区侏罗系地质特征提供了一种裂缝储层地震物理模型的制备方法，模型与模拟的实际地质情况尺度相似比为1:10000，速度相似比为1:2，密度相似比为1:1.63，频率相似比为5000:1。具体过程如图1所示，制备方法包括以下步骤:
[0062]可变参数裂缝模块的制备
[0063]将三份500g型号为618-2的环氧树脂分别和75g、150g、225g型号为107的室温硫化甲基硅橡胶搅拌混合，得到三份第一混合流体；
[0064]在三份第一混合流体中加入85g型号为593的环氧树脂固化剂，分别与3.84g、9.3g、13.95g硅橡胶固化-催化剂(采用的硅橡胶固化剂为正硅酸乙酯，占硅橡胶百分比为5%;采用的硅橡胶催化剂为二月桂酸二丁基锡，占硅橡胶百分比为1.2%)搅拌混合均匀后，放入抽真空仪器中边搅拌边抽走空气，得到三种不含空气的第一混合基质材料；
[0065]将上述三种第一混合基质材料分别逐层铺放入模具中，并且在每一层第一混合基质材料上均匀铺放渗透型纸片，具体结构如图2所示，控制10_高度范围内铺放渗透型纸片的层数分别为30、60、100、130层。允许有些许不同，会对参数进行修正。要求铺放第一混合基质材料的层数比渗透型纸片的层数多一层，保证渗透型纸片被第一混合基质材料浸透，得到填充混合基质材料及渗透型薄纸片的模具，制作成12个试块；
[0066]将填充第一混合基质材料及渗透型薄纸片的模具固化处理2天，得到坯体，将坯体依次进行打磨、切割、粘合后，得到所述的不同尺度和裂缝密度的可变参数裂缝模块;具体模块如图4a、4b、4c、4d、4e所示，其中，图4a为不同裂缝延伸长度的可变参数裂缝模块的结构图，图4b为不同裂缝带宽度的可变参数裂缝模块的结构图，图4c为不同裂缝方位的可变参数裂缝模块的结构图，图4d为不同裂缝面倾角的可变参数裂缝模块的结构图，图4e为不同裂缝密度的可变参数裂缝模块的结构图。
[0067]图5为本实施例的可变参数裂缝模块的纵横波速度随裂缝密度变化关系图，图5中a组环氧树脂与硅橡胶配比为1:15%，b组环氧树脂与硅橡胶配比为1:30%，Y指的是垂直裂缝面方向，Ζ是平行裂缝面方向。
[0068]地震物理模型的制备
[0069]在模型制作前做准备工作，包括了解模型制作的目的和要求(包括地层的速度和密度大致范围)；绘制模型各层的构造图和剖面图；把构造图放样在大芯板上；制作模具并对模具进行脱模处理。三维裂缝地震物理模型的制作采用与地层沉积次序相反，从顶层开始，逐次向下。先浇筑第一层，沙一段，过渡层1，然后浇筑大安寨目的层段。目的层浇筑完成后，还需要浇筑最后两层(过渡层2和第六层)。
[0070]按每层的设计的地层速度要求，确定材料的配比，按材料的配比称重。将3000g型号为618-2的环氧树脂和1050g的型号为107的室温硫化甲基硅橡胶搅拌，得到第二混合流体；
[0071]加入510g型号为593的环氧树脂固化剂和65.lg硅橡胶固化-催化剂(采用的硅橡胶固化剂为正硅酸乙酯，占硅橡胶百分比为5%;采用的硅橡胶催化剂为二月桂酸二丁基锡，占硅橡胶百分比为1.2% )充分搅拌混合，然后放到抽真空仪器中边搅拌边抽掉空气，约6分钟后得到不含空气的第二混合基质材料；
[0072]沿模具壁慢慢浇筑到经过脱模剂处理后的模具中待到表面开始变硬时再次配比第二混合基质材料浇筑，按以上方式分多次浇筑，直到符合地层厚度要求，固化4-5h。按照地震物理模型最顶层的设计图纸，对其进行打磨修整，最大程度符合设计的地层厚度和断层特征。然后对其进行三维坐形态测量(精度达到0.005mm)，记录模型层位数据(模型每层都需采集坐标，修正设计参数)；
[0073]物理模型第一层浇筑完成后，参照第一层的浇筑方式，将环氧树脂、硅橡胶以及滑石粉按照1:22%:1,1:27%: 8%的重量比、环氧树脂与环氧树脂固化剂为1:17%重量比、硅橡胶与硅橡胶固化剂为1: 5 %的重量比、硅橡胶与硅橡胶催化剂为1:1.2%的重量比得到混合基质材料，多次浇筑后固化，最后打磨修整沙一段和过渡层1储层；
[0074]大安寨目的层段(该地震物理模型的目的层大安寨段裂缝分布如图3所示)分两部分浇筑，先浇筑实际裂缝区，然后简化裂缝区。实际裂缝区在浇筑前先用极少的目的层配比的混合基质材料将裂缝带(4个裂缝密度变化裂缝模块、9组单个裂缝、7个交叉裂缝和7个群缝以及一些散乱裂缝)固定到模型界面(大安寨段顶界面)上。然后将200g环氧树脂、30g硅橡胶和200g滑石粉搅拌混合，均匀后加入34g环氧树脂固化剂和1.86g硅橡胶固化-催化剂搅拌混合，然后抽真空，得到混合基质材料中基本不含空气。将其浇筑到模具中，覆盖裂缝带，模拟实际裂缝区薄互层的高速层。固化4_5h、打磨、地层形态测试后，将200g环氧树脂、54g娃橡胶和160g滑石粉搅拌混合，均勾后加入34g环氧树脂固化剂和3.348g娃橡胶固化-催化剂搅拌混合，抽真空，得到实际裂缝区低速层混合基质材料，浇筑到模具中，模拟薄互层中低速层。进行固化、打磨、地层形态测试。薄互层中第三层为尖灭的高速层。第四层五层六层为 低速、高速、低速层交互。所采用的混合基质材料重量比与一二两层的高低速层相同；
[0075]简化裂缝区比实际裂缝区简单，同样地用极少的目的层配比的混合基质材料将不同裂缝带长度、不同裂缝带宽度、不同裂缝密度、不同裂缝方位、不同缝面倾角、不同裂缝带间距、阶梯状、不同裂缝组合的裂缝带有规律的粘合到模型界面上，将1000g环氧树脂、150g硅橡胶和1000g滑石粉搅拌混合后加入170g环氧树脂固化剂和9.3g硅橡胶固化-催化剂搅拌混合并抽真空，按照第一层的浇注方式分多次浇筑到简化裂缝区，达到要求后固化4-5h，打磨修整后对整个目的层进行地层形态测试；
[0076]将2000g环氧树脂、400g硅橡胶和2000g滑石粉搅拌混合，均匀后加入340g环氧树脂固化剂和24.8g硅橡胶固化-催化剂搅拌混合并抽真空，按照第一层的浇筑方式分多次浇筑到模具中制作过渡层2地层，达到地层高度要求后固化4-5h后，打磨修整，进行地层形态测试；
[0077]将2000g环氧树脂和2000g滑石粉搅拌混合，均匀后加入340g环氧树脂固化剂搅拌混合并抽真空，按照第一层的浇筑方式分多次浇筑到模具中制作第六层地层，固化4-5h后，打磨修整，得到裂缝物理模型，并进行地层形态测试。
[0078]经测试，本实施例的裂缝物理模型的六个大地层由上到下纵波速度分别是2045m/S(第一层)，2572m/s(沙一段)，2415m/s(过渡层l)，2776m/s(目的层实际裂缝区薄互层高速层速度和简化裂缝区速度;实际裂缝区低速层速度与上层过渡层1 一致)，2675m/s(过渡层2)和2939m/s(第六层)。地层密度分别为 1.13g/cm3，1.517g/cm3，1.445g/cm3，1.57lg/cm3，1.528g/cm3和1.606g/cm3。
[0079]经测试，除了裂缝密度变化的裂缝试块，所有裂缝试块保证裂缝密度9.5张/mm，三种环氧树脂和硅橡胶配比(1:15%，1:30%和1:45%)的沿着缝面走向的纵波速度分别是2399111/8、2234111/8、1985111/8，垂直裂缝面的纵波速度分别是2262111/8、2012111/8、1613111/8。裂缝试块纵波各向异性为8.2%、12.2%、21.4%(其中，各向异性计算公式参考ThomsenL.ffeak elastic anisotropy[J].GEOPHYSICS, 1986，51 (10): 1954-66.)。延伸长度变化的三组裂缝试块裂隙宽度和高度不变(平均裂缝宽度为42.17mm;平均裂缝高度为10.017mm)，裂缝试块的长度从5mm、10mm、20mm、30mm、40mm到60mm。裂缝宽度变化的裂缝试块平均裂缝延伸长度为19.92mm，平均裂缝高度为10.18mm，裂缝宽度从1mm等间隔的增加到6臟。9个相同尺寸的裂缝带间距变化的裂缝试块，平均裂缝长度为19.97mm，平均裂缝宽度为4.13mm，平均裂缝高度为9.99mm。裂缝方位不同的裂缝试块尺度为13mmX13mm，方位从0°、15°、30°、45°、60°、75°到90°。裂缝缝面倾角不同的裂缝试块尺度为14mmX 14mm，倾角从5°、15°、30°、45°、60°、75°到90°。裂缝密度变化的裂缝试块尺寸为18mmX 18mm，裂缝密度分别为3.19张/mm，6.31张/111111，10.27张/mm和 13.31张/mm。群缝面积177.9mm2-698mm2，群缝密度0.01条/mm 2-0.05 条/mm2。
[0080]以上各项参数是模型测试参数，需要根据几何相似原理和动力学相似原理相似比到实际模拟的地质情况后进行数据处理和分析以及裂缝预测。参考《三维复杂介质地震物理模拟》(牟永光，石油工业出版社，2003，第二章，4页)相似比后，与实际裂缝储层岩石物理参数和地震波响应接近，符合模拟实验要求。其中，密度、纵波速度、横波速度、纵波各向异性以及裂缝密度的测试及计算方法为本领域技术人员公知的测试及计算方法，具体请参考《岩石物理学》(陈顒、黄庭芳、刘恩儒，中国科技大学出版社，2009，12.4，288页，13.1，293页)中所述的测试及计算方法。
[0081]以上实施例说明，本发明的裂缝储层地震物理模型的制备方法依据地震物理模拟技术特点，从实际地层特征与实验室模型制备的关系出发，得到含有可控裂缝的裂缝储层地震物理模型，并且使得到的可变参数裂缝模块的各项岩石物理参数和地震响应特征更加接近天然裂缝带，使裂缝储层地震物理模型能够应用在裂缝油气储层地震波响应模拟和裂缝预测方法研究中。
【主权项】
1.一种裂缝储层地震物理模型的制备方法，其特征在于，该裂缝储层地震物理模型的制备方法包括以下步骤: 制备可变参数裂缝模块； 制备地震物理模型； 将所述可变参数裂缝模块按设计要求放入到地震物理模型的目的层，并保证可变参数裂缝模块平行裂缝面方向的纵波速度与地震物理模型目的层的纵波速度一致，得到所述裂缝储层地震物理模型； 其中，所述可变参数裂缝模块按照以下步骤制备: 将环氧树脂与硅橡胶搅拌混合，得到第一混合流体； 在所述第一混合流体中加入环氧树脂固化剂，然后加入硅橡胶固化-催化剂搅拌后，抽真空，得到第一混合基质材料； 将所述第一混合基质材料逐层铺放入模具中，并且在每一层第一混合基质材料上均匀铺放渗透型纸片，要求10mm高度范围内铺放所述第一混合基质材料30层-140层，第一混合基质材料的层数比渗透型纸片的层数多一层； 将填充第一混合基质材料及渗透型纸片的模具进行固化处理后，经过打磨、切割后得到所述可变参数裂缝模块； 所述地震物理模型按照以下步骤制备: 将环氧树脂、硅橡胶和滑石粉混合，得到第二混合流体； 向所述第二混合流体中加入环氧树脂固化剂和硅橡胶固化-催化剂，搅拌后抽真空，得到第二混合基质材料； 将所述第二混合基质材料逐层、每层分多次浇筑到模具中，每一层浇筑并固化后，根据设计要求对地层形态特征进行打磨雕刻，待满足设计地层厚度和地质特征后再进行下一层的浇筑； 在目的层浇筑之前将可变参数裂缝模块排布在地层分界面上后，再浇筑下一层，得到所述裂缝物理模型。2.根据权利要求1所述的裂缝储层地震物理模型的制备方法，其特征在于，以所述环氧树脂的总质量为lOOwt %计，娃橡胶的添加量为Owt %-120wt %，滑石粉的添加量为Owt % -170wt% ο3.根据权利要求1所述的裂缝储层地震物理模型的制备方法，其特征在于，以环氧树脂的总质量为1 OOwt %计，环氧树脂固化剂的添加量为13wt % -40wt %。4.根据权利要求1所述的裂缝储层地震物理模型的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂包括型号为618-2的环氧树脂;所述环氧树脂固化剂包括型号为593的环氧树脂固化剂。5.根据权利要求1所述的裂缝储层地震物理模型的制备方法，其特征在于，以硅橡胶的总质量为1 OOwt %计，娃橡胶固化-催化剂中的娃橡胶固化剂的含量为4wt % -6wt %，娃橡胶固化-催化剂中的娃橡胶催化剂的含量为1 wt%~1.5wt%。6.根据权利要求1所述的裂缝储层地震物理模型的制备方法，其特征在于，所述硅橡胶包括型号为107的室温硫化甲基硅橡胶。7.根据权利要求5所述的裂缝储层地震物理模型的制备方法，其特征在于，所述硅橡胶固化剂包括正硅酸乙酯，所述硅橡胶催化剂包括二月桂酸二丁基锡。8.根据权利要求1所述的裂缝储层地震物理模型的制备方法，其特征在于，所述渗透型纸片的厚度为0.05mm-0.12mm，所述渗透型纸片的本身纹理具有各向异性。9.根据权利要求1所述的裂缝储层地震物理模型的制备方法，其特征在于，所述固化过程在常温下进行，其中，可变参数裂缝模块的固化时间为1-2天，地震物理模型每一层的固化时间为4h-5h。10.—种裂缝储层地震物理模型，其特征在于，该裂缝储层地震物理模型是由权利要求1-9任一项所述的裂缝储层地震物理模型的制备方法制备得到的。
【专利摘要】本发明提供了一种裂缝储层地震物理模型及其制备方法。该裂缝储层地震物理模型的制备方法包括：制备可变参数裂缝模块；制备地震物理模型；将可变参数裂缝模块按设计要求放入到地震物理模型的目的层，并保证可变参数裂缝模块平行裂缝面方向的纵波速度与地震物理模型目的层的纵波速度一致。本发明还提供了由上述制备方法制得的裂缝储层地震物理模型。本发明的裂缝储层地震物理模型可以模拟不同裂缝延伸长度、裂缝带宽度、裂缝密度、裂缝面倾角、裂缝方位等裂缝参数的裂缝带，研究不同裂缝参数的地震响应特征，适用于裂缝地震物理模拟研究，进行地震物理模拟分析，裂缝预测方法的优化。
【IPC分类】G09B23/40
【公开号】CN105489099
【申请号】CN201610045120
【发明人】魏建新, 王玲玲, 狄帮让, 丁拼搏, 李向阳
【申请人】中国石油天然气集团公司, 中国石油大学(北京)
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月22日
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