[发明专利]方位各向异性介质的地应力预测方法、装置、介质及设备

说明书

本发明涉及一种方位各向异性介质的地应力预测方法、装置、介质及设备，包括如下步骤：a基于方位各向异性介质和水平应变为零的假设，分析地应力与裂缝参数的定量关系；b基于方位各向异性介质的假设和AVO理论，分析纵波反射系数与裂缝弱度参数的定量关系；c基于褶积模型、贝叶斯确定性反演框架以及步骤b中的纵波反射系数与裂缝弱度参数的定量关系，反演裂缝弱度参数和背景基质弹性参数；d基于步骤c反演的背景基质模型参数以及步骤a中地应力与裂缝参数关系，计算地下地应力分布。本发明的纵波反射系数公式的自变量参数只有5个，大大减少了自变量参数的个数，降低了反演的自由度，可以应用到AVO反演领域。

技术领域

本发明涉及一种方位各向异性介质的地应力预测方法、装置、介质及设备，属于勘探地球物理地震反演领域。

背景技术

在储层开发过程中，裂缝参数是地应力预测的关键。同时，地应力场的状态和岩石力学的性质又决定了压裂的裂缝延伸方向、形态和方位，影响着压裂的增产效果。随着地应力测量方法从地下岩石应力状态估计、测井资料估计、发展到地震勘探预测，地应力预测的信息量逐渐增多、范围逐渐变大、纵向和横向连续性逐渐增强。早期的地应力地震预测方法只是给出了反射系数公式与地应力之间的关系，并没有给出裂缝参数与地应力之间的直接关系。现有的地应力地震预测方法中，部分基于各向异性介质反射系数公式的精确解，采用全局优化方法反演裂缝参数，从而计算地应力；部分基于Rüger公式反演各向异性参数，从而采用水平应力差异比来表征裂缝的强弱。上述方法都没有给出裂缝参数与各向异性介质纵波反射系数的定量关系，过多的反演参数也大大增加了反演的自由度和降低了反演的准确性。

发明内容

针对上述突出问题，本发明提供一种方位各向异性介质的地应力预测方法、装置、介质及设备，该方法直接将地应力与裂缝参数和背景基质弹性参数联系起来，便于研究背景基质弹性参数和裂缝参数对地应力的影响，方便研究水力压裂中裂缝的扩展。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种方位各向异性介质的地应力预测方法，包括如下步骤：

a基于方位各向异性介质和水平应变为零的假设，分析地应力与裂缝参数的定量关系；

b基于方位各向异性介质的假设和AVO理论，分析纵波反射系数与裂缝弱度参数的定量关系；

c基于褶积模型、贝叶斯确定性反演框架以及所述步骤b中的纵波反射系数与裂缝弱度参数的定量关系，利用叠前方位角道集数据、测井数据以及地质背景信息，反演裂缝弱度参数和背景基质弹性参数；

d基于所述步骤c反演的背景基质弹性参数以及所述步骤a中地应力与裂缝参数关系，计算地下地应力分布。

所述的地应力预测方法，优选地，所述步骤a包括如下具体步骤：

a1)计算岩石等效柔度：根据线性滑动理论模型，岩石等效柔度等于背景基质柔度与裂缝柔度的线性叠加：

S_e＝S_b+S_f                                     (1)

其中，S_e为岩石等效柔度；S_b为背景基质柔度；S_f为裂缝柔度；各向同性背景基质柔度S_b的矩阵表达式如下：

其中，E为杨氏模量；v为泊松比；μ为剪切模量；

假设裂缝具有旋转不变性，裂缝柔度S_f的矩阵表达式如下：

其中，Z_N为垂向裂缝柔度；Z_T为切向裂缝柔度；