饱水岩石中的孔隙压力波传播模型

发布时间：2017-03-21 12:03

  本文关键词：饱水岩石中的孔隙压力波传播模型，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：岩石中的孔隙含有油或水,严格地讲,岩石是双相介质。孔隙的油或水与岩石基质是相互作用和耦合的,因此研究比较困难。目前比较经典的模型是Biot理论,但是该理论无论是推导还是应用都很复杂。在地震波勘探和岩石力学中观测到的波主要是固体介质中的,细小孔隙中的波非常难以直接观测,因而需要用模型来研究。本文运用拉格郎日分析法,主要研究两种情况。第一种是围压为零,这将导出扩散波方程。我们在陈槞院士模型的基础上,修订了一些过于简化的公式,建立更严格、符合实际的孔隙流体压力波传播模型。重点是其与固体基质P波的关系,与岩石孔隙度,渗透率等物理参量的关系。另一种是围压非零的情况,这是本文的尝试之处。我们先推导出三维孔隙压力波方程。在实际中,地震体波在岩石中以P波或S波的方式传播,可以近似看作1维平面波。因此,我们忽略了泊松效应,把三维孔隙压力波方程简化为1维波动方程来求解。我们的解分三种情况,一是假设围压为平面波,导出相应的孔隙压力波；第二种是假设围压为脉冲函数,导出其相应的孔隙压力波；第三种是围压为方波,导出其相应的孔隙压力波。从解的特性可以看出(1)孔隙压力波与基质P波是共生的；(2)其幅度较小且有相位差。这是由于孔隙内粘性流体的流动的缘故。三种解均不违反能量守恒。
【关键词】：饱水岩石 Biot理论 弹性模量孔隙压力 扩散波
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P618.13
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 引言7-14
• 1.1 选题背景与选题意义7-9
• 1.2 饱水岩石孔隙压力观测的研究进展9-10
• 1.3 饱水岩石孔隙压力的研究进展10-14
• (一) Blot理论与Blot系数的改进10-12
• (二) 孔隙压力的新算法与实际应用12-14
• 第二章 饱水岩石的基本特性14-20
• 2.1 概述14
• 2.2 饱水岩石的孔隙度14
• 2.3 饱水岩石的压缩系数14-15
• 2.4 饱水岩石的有效弹性模量与有效压缩系数的关系15-18
• 2.5 多孔岩石中弹性波传播的实际应用18-20
• 第三章 饱水岩石波动方程的推导20-22
• 3.1 干燥岩石中的基本波动方程20-21
• 3.2 多孔隙岩石内的波动传播特点21-22
• 第四章 饱水岩石扩散方程的推导22-43
• 4.1 零围压扩散方程22-32
• 4.1.1 压力分布图的理论及物理模型26-30
• 4.1.2 零围压扩散模型的讨论30-32
• 4.2 变围压扩散方程32-43
• 4.2.1 变围压扩散模型方程的推导32-33
• 4.2.2 K取值的情况讨论33-35
• 4.2.3 脉冲波δ_e(t-x/v_e)引发的孔隙流体压力波35-39
• 4.2.4 方波Rect(t/τ~*)引发的孔隙流体压力波39-43
• 第五章 讨论43-46
• 第六章 主要结论与存在问题46-47
• 6.1 主要结论46
• 6.2 论文中存在的不足与未来研究展望46-47
• 附录1 功的互等定理及沃尔什公式的推导47-49
• 附录2 流体在孔隙岩石中流动的零围压扩散方程的具体推导49-54
• 附录3 零围压扩散方程一、二维的柯西问题的基本解推导54-56
• 参考文献56-60
• 致谢60

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本文编号：259603