铅直应力诱导下的横向各向同性层状地层的弹性波场研究

发布时间：2021-08-31 04:57

　　地下储层常存在水平或铅直应力,其中铅直应力将诱导介质的横向各向同性。横向各向同性介质是比较常见的各向异性模型,例如很多沉积岩也呈现出横向各向同性的性质。人们针对各向同性的层状介质情况已开展了弹性波场的解析求解和数值模拟研究,而对横向各向同性层状介质弹性波场理论求解,因P-SV波的耦合,导致解析求解困难,其弹性波场研究主要借助有限差分或有限元等数值方法。目前本征的或铅直应力诱导的横向各向同性层状介质弹性波场解析求解研究未见报道。因此本文针对存在铅直应力的地层情况,采用解析方法研究了弹性波场的传播特征,本文的研究将为横向各向层状介质情况弹性波场求解和模拟提供方便快捷的解析方法和数值算法;为认识上覆层应力对声场的影响研究提供理论基础,为获取铅直应力提供理论与方法依据,因此本文的研究具有实际意义。本文对铅直应力诱导的横向各向同性层状地层的弹性波场进行解析求解,借鉴横向各向同性井孔的声波场解析求解方法,给出了点声源激发时铅直应力诱导的横向各向同性分层模型声场势函数的表达式,为横向各向同性分层介质的弹性波场求解提供了新的求解方法。利用分层边界条件确定声场势函数系数,求出声场反射系数,进而确定分层模... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

流体-固体界面模型

第二章铅直应力作用下的分层模型和理论公式17DNRDNBDNR32211===···························································(2.46)2.3流体-固体-固体界面理论公式2.3.1流体-固体-固体界面模型现在基于上面的流固模型，在中间增加一层固体层，来讨论在多层情况下，声波场有什么变化规律。模型如图2.2所示，假设中间固体层厚度为h。图2.2流体-固体-固体界面模型2.3.2理论公式在z=0处，流体-固体界面边界条件前面已经给出，现在增加一层固体后，边界条件不变

第三章铅直应力作用下层状介质声波场模拟与分析25验证了本文采取的全波计算程序的准确性。下面考察铅直应力对波形的影响。点声源在(0,0,-0.1m)处激发,接收器位置（5m,0,-1m），即在流体中接收。计算铅直应力作用下的波形并与无应力情况的波形图进行对比。图3.2至图3.4中心频率为8kHz。图3.5至图3.6中心频率为1kHz。慢速和快速地层参数分别见表3.2和表3.3。图3.2在不同应力作用下波形图（慢速地层）图3.2是在不同应力作用下的波形，黑色实线，红色虚线和蓝色点线分别对应无应力状态，10MPa和30MPa铅直压应力作用下的全波。由图可见，在不同应力作用下，全波有纵波和肖尔特波，前面幅度相对较弱的是纵波，随后出现幅度较大的是肖尔特波。铅直应力作用下，波形发生变化，特别是肖尔特波，幅度变化明显。可以看出在10MPa压应力作用下，纵波幅度微微增大，到时前移，肖尔特波幅度减小，到时微微后移，变化不太明显。而当铅直压应力为30MPa时，纵波幅度依旧微微增大，到时前移，而肖尔特波幅度反而相较10MPa情况下的幅度增大了一些，但仍小于无应力作用下的幅度，到时变化不明显。为进一步探究铅直应力作用下对软地层情况流体中声波场的影响，又进行了多组计算，见图3.3。

【参考文献】：
期刊论文
[1]水平单轴应力与横波反射系数[J]. 刘金霞,崔志文,王克协.  地球物理学报. 2016(04)
[2]层状介质中的声波场及面波研究[J]. 张碧星,喻明,熊伟,兰从庆.  声学学报. 1997(03)

博士论文
[1]弹性波折、反射与横向各向同性（VTI）介质井孔导波声弹效应研究[D]. 刘金霞.吉林大学 2007
[2]各向异性介质地层流体井孔中多极源声测井理论和数值研究[D]. 张碧星.吉林大学 1994

硕士论文
[1]三维应力作用下层状介质中平面波的折、反射研究[D]. 曾德恒.吉林大学 2013



本文编号：3374239