黏弹介质瑞利波频散曲线和品质因子研究

发布时间：2020-05-10 17:14

【摘要】：正常情况下,地球是由非均匀的黏弹性介质构成,瑞利波于地下传播,由于不同地层的非均匀性和黏弹性引起地震波的频散损失和衰减吸收,瑞利波原有的能量会随着传播距离的增加而逐渐减小,从而导致瑞利波相位发生畸变,振幅也会逐渐减小。地震资料的处理和分析的过程中,如果不考虑介质的黏弹性,由于瑞利波的频散损失和振幅的衰减,会使得处理和解释过程增加很大的难度,甚至导致最后的处理结果出现不可预料的错误。衰减系数和品质因子是描述介质的黏弹性最为重要的几个参数。研究瑞利波的传播过程,考虑地层介质的吸收衰减作用和地层衰减因子对瑞利波频散曲线的影响,可以很大地提高原始地震资料的分辨率、成像的精度和反演结果的可靠性。实验室结果表明,剪切波(S波)和压缩波(P波)的品质因子(Q_p和Q_s)是用来描述瑞利波衰减吸收的一个至关重要的参数。在使用面波方法进行实际生产以及后期的数据资料处理过程中,最重要的工作就是面波频散曲线的提取,然后利用频散曲线来反演得到地层的横波速度和纵波速度。但在这一反演过程中往往是不考虑介质的黏弹性的,即反演过程中假定介质是完全弹性的。这样做的结果是计算得到的横波速度和纵波速度与实际值不相符合,成像的结果也会和实际的层位有或大或小的偏差。针对这一问题,本文在对频散曲线的反演过程中,加入品质因子(Q_p和Q_s),按照黏弹介质的条件进行反演。首先文中推导了在黏弹介质中利用相速度计算横波速度的公式,然后建立模型,进行模型的正演模拟,提取频散曲线。利用提取的频散曲线,分别在完全弹性条件下和加入品质因子的黏弹条件下进行反演。将两者的反演结果进行比较,发现按照黏弹性条件反演的结果与模型的实际层位匹配度更好,说明本文所做的工作是很有实际意义的。在黏弹介质中,品质因子是和地层速度一样重要的参数。本文所做的另外一个工作是利用衰减系数来反演得到品质因子,然后对理论模型进行试算,计算得到的结果品质因子的值和给定的模型品质因子的值匹配较好。为了验证这一方法在实际资料中的可行度,本文选取的宝鸡的实际地震资料进行处理,计算得到的Q_s值与实验室测定的地层Q_s值符合较好,说明本文所用的方法在实际工作中也是可行的。
【图文】：

单元体模型,弹性固体

性介质基本模型种类表述性模型基本概念质与弹性介质的根本不同之处在于黏弹介质的黏滞性，为了描性以及黏滞性，在进行建模的时候可以使用弹性的固体元件和黏两者不同的组合方式就构成了不同的模型[28]。体元件，如图 2.1，服从 Hooke 定律，如下式： E G （式中：是正应力，是正应变，是剪应力，，γ 是剪应变，E 是剪切模量。我们可以根据公式（2.1）明显看出应变与应力的关系变，弹性的形变以及回复都是瞬发的。

黏性流体,元件模型

上面公式中：是正应力，是正应变，是剪应力，γ 是剪应变，E 是弹性模G 是剪切模量。我们可以根据公式（2.1）明显看出应变与应力的关系不会因间而改变，弹性的形变以及回复都是瞬发的。图 2.1 弹性固体单元体模型黏滞性流体元体如图 2.2 所示，它遵从牛顿黏性公式：ddt 1 （2.2）上式中，η 与 η1为黏性系数，d /dt 代表应变率。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P631.4

【参考文献】