[发明专利]一种部分饱和岩石的粘弹性波频变各向异性正演模拟方法

权利要求书

1.一种部分饱和岩石的粘弹性波频变各向异性正演模拟方法，包括如下步骤：

1)构建粘弹性波介质的粘滞性Chapman模型，基于各向同性介质的Chapman模型，结合粘弹性波介质的Kelvin模型、Maxwell模型或Boltzmann模型建立粘弹性波介质的粘滞性Chapman模型；

2)在步骤1)中的粘滞性Chapman模型基础上，构建粘弹性波频变各向异性介质中同时包含喷射流力学机制和斑块效应的统一波传播新模型：

2.1)将包体中的流体质量与流体压力和外加应力联系起来；包体为矿物岩石中的杂质；

2.2)基于达西定律描述包体之间的流体质量交换；

2.3)构建粘弹性波频变各向异性介质中同时包含喷射流力学机制和斑块效应的统一波传播新模型。

2.根据权利要求1所述的部分饱和岩石的粘弹性波频变各向异性正演模拟方法，步骤1)中，基于颗粒喷射流的孔弹性理论，结合介观尺度硬币型裂缝，考虑二者之间的相互作用，得出了各向同性介质下的Chapman模型，如(1)式所示：

式中：C_ij(w)为各向同性介质的Chapman模型下的频变刚度矩阵中第i行第j列的元素，w是角频率；是各向同性弹性矩阵中第i行第j列的元素；和分别是与孔隙、裂隙和裂缝有关的校正值矩阵中第i行第j列的元素；φ_p为球形孔的孔隙度；ε_c为微裂隙密度；ε_f为裂缝密度；其中i＝1,2,3,4,5,6，j＝1,2,3,4,5,6。

3.根据权利要求2所述的部分饱和岩石的粘弹性波频变各向异性正演模拟方法，步骤1)中，结合粘弹性波介质的Kelvin模型构建粘弹性介质的粘滞性Chapman模型时，首先构建粘弹性波介质的Kelvin模型，如(2)式所示：

式中：σ_6×1和ε_6×1为粘弹性波介质的应力矩阵和应变矩阵；C_6×6为岩石弹性矩阵；是粘性介质的弹性矩阵；l_t为时间偏导数算符，等价于ew，其中e为虚数，e²＝-1；

然后通过将Kelvin模型和Chapman模型结合，构建粘弹性波介质的Chapman-Kelvin模型，如(3)式所示：

式中：为粘弹性波介质的Chapman模型下的频变刚度矩阵中第i行第j列的元素，w是角频率；为粘弹性波介质Kelvin模型下的弹性矩阵中第i行第j列的元素；i＝1,2,3,4,5,6，j＝1,2,3,4,5,6。

4.根据权利要求2所述的部分饱和岩石的粘弹性波频变各向异性正演模拟方法，步骤1)中，结合粘弹性波介质的Maxwell模型构建粘弹性介质的粘滞性Chapman模型时，首先构建粘弹性波介质的Maxwell模型，如(4)式所示：

其中：σ_6×1和ε_6×1为应力矩阵和应变矩阵，为粘弹性波介质的Maxwell模型下的弹性矩阵；λ为拉梅常数；μ_m为粘弹性波介质的Maxwell模型下的剪切模量；

频率域下，T为弛豫时间；η为粘性系数；μ为剪切模量；e为虚数，

然后，选用μ_m值作为研究对象，将粘弹性波介质的Maxwell模型和Chapman模型相结合，构建粘弹性波介质的Chapman-Maxwell模型，如(5)式所示：

其中：为粘弹性波介质的Chapman模型下的频变刚度矩阵中第i行第j列的元素，w为角频率；为粘弹性波介质的Maxwell模型下频率域下的弹性矩阵中第i行第j列的元素；i＝1,2,3,4,5,6，j＝1,2,3,4,5,6。