黏弹孔隙介质波场数值模拟方法研究

发布时间：2017-08-11 17:05

  本文关键词：黏弹孔隙介质波场数值模拟方法研究

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【摘要】：随着石油地球物理勘探的飞速发展,地震油气勘探的目标也逐渐向复杂构造油气藏、岩性油气藏、裂缝油气藏发展。人们发现,传统的储层识别技术渐渐难以满足储层流体识别的要求,地下储层,尤其是油气藏储层,经常在其孔隙中含有不同属性的流体,尽管各向异性介质理论得到了长久的完善和发展,但人们也发现,以往建立的声学理论和弹性波理论都无法很合理地解释地震波在地下介质传播过程中地震波被吸收、频散和衰减的现象。Gassman方程是孔隙介质理论的重要方程,Biot理论在Gassman方程的基础上从宏观的角度考虑了地下介质固相和流相的特征,给出了研究孔隙介质地震波传播规律的基础理论。微观的Squirt喷射流动理论也从微观角度解释了地震波在地下传播过程中高频散和高衰减的现象,证明了微观的流体喷流机制是造成地震波高频散和高衰减的主要原因。而结合了Biot流动机制和Squirt喷流机制的BISQ模型,虽经过了长期的完善及简化,计算效率上得到了提高,模型计算公式也得到了简化,但仍存在两个突出的问题难以解决。一是模型模拟的衰减频带过高,严重限制了该模型和理论在实际工作中的推广和应用。二是地下介质会引起地震波波场变换的三种机制包括孔隙性、黏弹性、各向异性。传统的BISQ模型考虑了孔隙性和各向异性两个方面的因素,对地下介质黏弹性的特征考虑并不全面,极大的限制了理论的发展。本文充分考虑了地下介质粘弹性的特征,将广义齐纳线性体描述的介质黏弹性质理论引入双相各向异性介质理论当中,建立了统一的黏弹各向异性孔隙介质模型。该黏弹骨架基于谱弛豫机制,正适用于时间域数值模拟。本文使用了高阶交错网格有限差分方法对适用于时间域数值模拟的一阶速度应力方程进行了正演模拟,并使用记忆变量避免了黏弹骨架机制中的卷积运算。通过对比不同差分阶数的波场快照,寻找到了最适应该模型数值模拟的有限差分阶数。通过对完全弹性孔隙模型和黏弹孔隙介质模型模拟结果相关波场快照、地震合成记录的对比观察,可以清晰的看到快P波和横波在地震频带的衰减现象。
【关键词】：多孔黏弹 齐纳线性骨架 交错网格 高阶有限差分
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.4
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 论文研究目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究与发展现状10-12
• 1.3 本文研究内容和主要创新点12-14
• 第2章 孔隙介质基本理论14-29
• 2.1 Gassman理论14
• 2.2 Biot理论14-19
• 2.3 Squirt理论19-20
• 2.4 BISQ理论模型20-23
• 2.5 多孔黏弹相关理论23-29
• 第3章 交错网格高阶有限差分方法基本原理29-35
• 3.1 交错网格高阶有限差分基本原理29-30
• 3.2 空间 2L阶差分格式30
• 3.3 时间 2N阶差分格式30-31
• 3.4 震源、吸收边界条件及稳定条件31-33
• 3.5 多孔黏弹模型一阶速度-应力方程网格离散33-35
• 第4章 黏弹孔隙介质波场数值模拟35-45
• 4.1 黏弹孔隙介质一阶速度应力方程35
• 4.2 数值模拟35-45
• 4.2.1 单层模型数值模拟36-40
• 4.2.2 双层模型数值模拟40-45
• 第5章 结论与展望45-47
• 参考文献47-53
• 作者简介53-54
• 攻读期间所发表的学术论文及其他成果54-55
• 致谢55-56

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本文编号：657238