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1、基于分数阶非牛顿流体本构关系的双孔介质波动方程致密油气等非常规资源已成为当前石油勘探行业的重点关注对象,含流体孔隙介质波传播问题的研究是提高致密储层油气勘探精度的关键。致密储层波速预测困难的原因主要有以下几点:一是根据众多实践经验表明,运用经典的Biot理论所得预测值往往偏离实际情况,波的频散和衰减多出现于超声频段;数值算例显示基于单一均匀孔隙假设所建立的波动方程更不适于低渗透率参数条件下的预测。二是储层孔隙度、渗透率低,流体在微纳米通道中表现出的非牛顿特征对波传播的影响规律尚不清晰。另外,储层孔隙结构复杂、非均质性强,需刻画复杂的孔隙内部空间。论文初步探索了以上这些问题,主要内容即是建立描述
2、致密储层孔隙介质波传播特性的数学-物理方程,进而得到理论预测的地震波速度频散和衰减关系,实现波速预测,为进一步开展致密储层地球物理正演工作打下基础。具体工作如下:(1)分析验证致密储层孔隙流体的非牛顿特征。在调研资料的基础上,结合分子动力学模拟结果,分析微纳米通道流体的性质和流动规律,提出非牛顿流体本构模型更适合描述微纳米管道中流体剪切力与剪切率的关系。(2)引入流体内部摩擦耗散机制。鉴于孔隙流体表现出的类固体特征,认为孔隙流体在流动中能承受部分剪切。在地震波激励下,流体流动过程中由于其内部分子相互作用会引起地震波的额外耗散,定义这部分耗散是粘性力的线性函数。(3)建立基于分数阶非牛顿流体本构关系的致密储层双孔介质波动方程。采用分数阶非牛顿流体本构模型,从分析力学的哈密顿原理出发,建立致密储层双重孔隙结构流固双相介质系统的势能函数、动能函数和耗散函数,基于拉格朗日方程推导波动方程,在频率-波数域解析求解,得到低孔低渗参数条件下的理论速度频散和衰减关系,与前人经典理论模型的计算结果作对比。论文先是通过数值算例说明流体非牛顿效应对地震波频散和衰减的作用规律,然后分析渗透率等基本参数对计算结果的影响,从理论上检验模型的适用性最后将理论预测值与实验室测试结果、测井数据进行对比分析,初步验证方法的有效性。
