数字岩石物理（DRP）数值模拟技术（二）

北方林泰公司于2013年成立了数字岩石物理（ＤＲＰ）实验室，已在数字岩心图像处理、分割、2D/3D多尺度建模、定量分析、波场模拟等方面的方法、算法研究取得了丰硕成果：（二）提出了具有国际领先水平的页岩、碳酸盐岩多尺度双孔隙三维数字岩心各向异性动态弹性参数测定方法。

理论创新：

  （1）根据Taylor展开式，推导出了波传播方程的交错网格一阶空间导数的任意偶数阶精度有限差分表达公式、相应的差分权系数和截断误差计算公式的通解；

  （2）推导出了独特的三维各向异性介质中的弹性波一阶双曲型应力-速度方程交错网格任意偶数阶精度差分算法和稳定性条件；

  （3）推导出了三维各向异性介质PML法吸收边界条件公式和相应的交错网格任意偶数阶精度差分算法。

方法创新：

  （1）提出了任意起伏地表自由边界弹性波方程优化交错网格高阶有限差分算法，稳定性好、计算精度高；

  （2）提出了任意不连续内部界面（包括任意洞、缝--充填真空，纵横波速度值为0）弹性波方程优化交错网格高阶有限差分算法，稳定性好，计算精度高；

  （3）提出了多域变密度交错网格和小波自适应交错网格弹性波方程高阶有限差分算法，稳定性好，计算精度高。

专著及代表性论文：

1、《三维复杂介质地震数值模拟》牟永光 裴正林 著，石油工业出版社，2005

2、Pei Zhenglin,Fu Liyun.Anisotropic finite-difference algorithm for modeling elastic wave propagation in fractured coalbeds. Geophysics,2012,77(1),C13-26

3、Pei Zhenglin, Fu Liyun, Yu Gengxi. A Wavelet-Optimized Adaptive Grid Method for Finite- Difference Simulation of Wave Propagation. Bull. Seism. Soc. Am .2009, 99(1)

4、 裴正林. 三维双相各向异性介质弹性波方程交错网格高阶有限差分法模拟. 中国石油大学学报(自然科学版),2006,(2)

5、 裴正林. 任意起伏地表弹性波方程交错网格高阶有限差分法数值模拟. 石油地球物理勘探,2004,(6).

6、 裴正林. 三维各向异性介质中弹性波方程交错网格高阶有限差分法数值模拟. 石油大学学报(自然科学版),2004,(5).

北方林泰公司数字岩石物理研究的目标： 重点研究孔隙尺度(um、nm级)2D、3D数字岩心多尺度建模及其地震波响应、波现象与特殊波及其形成机理、传播规律，建立孔隙尺度岩石矿物组分、岩性、物性参数及含油气性与弹性参数、地震属性之间定量关系，有效提高地震岩性识别、储层预测和流体检测的精度和可靠性。　
   
   主要服务内容：

   （1） 基于岩心样品不同分辨率的SEM图像、CT图像，建立多尺度高精度双孔隙-孔隙-微裂缝数字岩心系列模型；
   （2） 基于岩心样品不同分辨率的SEM图像、CT图像，建立矿物组分与微观孔裂隙的高精度二维/三维结构分布特征图及定量分析表征；
   （3） 快速、高精度测定多尺度孔隙数字岩心模型的干岩石模量、多相流体不同饱和度岩石模量、孔隙曲度（或结构因子）、快慢波速度、各向异性弹性模量、Q值等；
   （4） 高精度正演模拟分析孔隙尺度下不同矿物组分含量、微孔裂隙结构、TOC、流体含量及其分布的微波场特征，提取岩性、物性、脆性、TOC以及流体敏感因子和地震属性。