弹性波在流体与Patchy饱和岩石界面上的折反射

发布时间：2019-10-22 21:51

【摘要】：流体和孔隙介质界面上的弹性波传播问题一直受到诸多领域研究者的关注，例如地震勘探、岩石物理学、土壤工程、水声学等等。这类问题不仅具有重要的理论学术价值，同时对工程应用也有着重要的指导意义。弹性波在多孔岩石边界处的反射和折射问题一直以来都是地声学研究中一个重要的分支。近年，复杂油气储藏已成为人们寻找新的油气资源的目标和勘探重点。 近些年来，人们对饱和流体的多孔介质中的地震波传播问题进行了大量研究，取得了一系列的研究成果。从总体的发展趋势上看，其基本理论经历了：（1）最简单的单相流体模型（2）固体和液体双相流体模型（3）孔隙介质内含有裂隙模型。如果将非均匀性尺度做为依据，可将现有的多孔介质波动理论分为三个大类：（1）宏观尺度、（2）介观尺度、（3）微观尺度。 与宏观尺度和微观尺度相比，最近几年，大多数研究者都认同介观尺度的多孔介质模型能够更好的解释地震频段的频散和衰减问题，普遍认为这种机制对于地震勘探与地球物理工程问题领域有重大实际应用价值。目前对于非均匀饱和多孔介质界面上的弹性波反射和折射特点与规律的认识还很少，本文就是考虑在介观尺度下，采用Pride于2004年提出的Patchy饱和岩石声学模型研究弹性波的频散、衰减及在流体与非均匀饱和岩石水平界面上的折反射特点。 本文首先以Biot理论作为研究基础，深入了解Biot模型及其相关模型——Biot-Stoll模型和Pride-Patchy饱和模型，理解孔隙介质中的各种波动现象；其次，基于Pride-Patchy理论，，通过引入位移势函数的方法，推导出弹性波在流体与Patchy饱和模型界面上折反射的理论公式，给出快纵波、慢纵波和横波的位移折反射系数和能量折反射系数等表达式；再次，编写计算程序，计算考察弹性波在Patchy饱和模型中频散和衰减特性；最后，计算弹性波在流体与Patchy饱和岩石水平界面上的折反射系数，分析快纵波、慢纵波和横波的折反射特性与规律。 计算结果表明，非均匀流体饱和岩石中，快纵波、慢纵波和横波的位移折反射系数、能量折反射系数、垂直入射渗流位移折射系数和能量干涉系数随含水饱和度的变化而变化。其中，非均匀气水饱和情况,折反射系数中的的大小受含水饱和度影响较大，非均匀油水饱和中的含水饱和度对折反射系数影响相对较小。 本文的研究有利于认识弹性波在流体与非均匀饱和岩石界面上反射和折射规律，此外，对地震勘探和声波测井应用也有着重要指导意义。
【图文】：

Biot-Stoll模型的结构
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P631.4

【参考文献】

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1 巴晶;卢明辉;胡彬;杨慧珠;;黏弹双相介质中的松弛骨架模型[J];地球物理学报;2008年05期

2 刘炯;马坚伟;杨慧珠;;White球状Patchy模型中纵波传播研究[J];地球物理学报;2010年04期

3 巴晶;Carcione J M;曹宏;杜启振;袁振宇;卢明辉;;非饱和岩石中的纵波频散与衰减:双重孔隙介质波传播方程[J];地球物理学报;2012年01期

4 周新民;夏唐代;徐平;邹振轩;;饱和土介质中地震波在水、气分界面上的反射与透射[J];地震学报;2006年04期

5 胡恒山,王克协,刘家琦;孔隙介质中快纵波的衰减特性和动力协调现象[J];计算物理;2002年03期

6 陈龙珠,吴世明,曾国熙;弹性波在饱和土层中的传播[J];力学学报;1987年03期

7 徐平;夏唐代;;弹性波在准饱和土和弹性土界面的反射与透射[J];力学与实践;2006年06期

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1 巴晶;复杂多孔介质中的地震波传播机理研究[D];清华大学;2008年

本文编号：2551789