各向异性地层岩石动态弹性性质及井眼应力集中：模拟方法及实验研究

发布时间：2020-12-07 01:49

　　在地质和地球物理领域,岩石弹性各向异性常被用于研究岩石结构和地质构造运动过程。相对于各向同性岩石,各向异性岩石存在一些独有的物理特性,会影响相关研究工作。本文通过数值模拟和物理实验手段来研究各向异性介质动态弹性性质和井眼应力分布,对于认识岩石结构、地球内部的构造运动以及推动地球物理勘探方法的发展都具有重要的科学意义和应用背景。本文针对各向异性介质动态弹性性质和井眼应力分布问题,首先基于射线追踪理论和自由界面反射理论,采用离散点源叠加方法,建立了模拟各向异性介质中超声脉冲透射实验响应的方法,并分析了波束偏移和波衍射等超声脉冲波束的特性对实验结果的影响及已有实验方法的缺陷;然后在此基础上改进了原有的实验方法,并将新方法应用于测量新西兰Alpine断裂带八块各向异性岩样品的动态弹性参数;最后建立了模拟各向异性地层中井眼附近应力分布的方法,并分析了岩石各向异性对井眼应力集中的影响。通过上述研究得到如下成果:1)数值模拟和物理实验结果表明波束偏移会影响超声脉冲透射实验结果,导致测量到的45^o纵波相速度偏慢约3.6%。此误差会导致测量的弹性刚度系数C₁₃... 

【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：128 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

测量横向各向同性岩石的不同实验方法

9（g）0oP 波信号 （h）45oP 波信号 （i）90oP 波信号图 1-3 波束偏移现象的展示图（样品数据来源于横向各向同性的页岩 7-13#2 在 80 兆帕下的实验结果（Ong 等, 2016））

图 2-1 横向各向同性介质及定义的坐标系定的单位方向矢量 n，对应的相速度和单位位移矢量el 方程的特征值和特征向量（Auld，1973；刘洋，兵, 康玮和王腾飞. 2013 和 2014）。Christoffel 方2 - ijkl j l p C n n V ；Vp是相速度；δik是 Kronecker 算子（当 i ≠ k 时等化矢量的组份。在二维横向各向同性介质中（x-z 平面值和特征向量，它们分别代表了三种体波的相速度（qP 波）、拟慢横波（qSV 波）和快横波（SH 波）（何，2005；郝重涛和姚陈，2007）。在二维情况下，SHqP 波和 qSV 波在 x-z 平面内振动，但是不同于在各向


本文编号：2902396