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《清华大学》 2008年
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复杂多孔介质中的地震波传播机理研究

巴晶  
【摘要】: 孔隙介质中的地震波传播研究一直是地球物理与石油勘探领域的一个热点。该问题源自不同尺度的孔隙、裂缝、溶洞与岩石骨架之间的耦合作用所产生的复杂地震特征。目前的研究主要集中于探索孔隙介质的地震衰减机制,存在的问题包括复杂多孔介质的物理描述以及数值实现。针对该问题,本文分析了松弛骨架机制、松弛耗散机制的地震波响应特征,基于傅立叶变换数值模拟了含中观流双孔介质的地震波场。 实际储层中的岩石是一种非完全弹性的材料,特别是当流体渗入后,岩体往往表现出较强的粘弹性。本文基于Biot理论,考虑了多孔介质中的固体骨架的松弛特征。引入纵波品质因子、横波品质因子与耗散品质因子三参数描述孔隙介质中的松弛机制,采用虚谱法在地震频段进行波场模拟,数值模拟得到的结果,与Carcione1999年的计算结果以及其2006年得到的结论不符,本文的模拟结果证实,松弛骨架机制不仅适用于高频段,也可用于解释地震频段下的弹性波衰减现象,以描述固体微细颗粒的中观松弛特征。 为进一步从反演角度验证松弛骨架对低频地震的重要影响,本文对地震降噪与浅层粘弹性反演问题进行了研究。针对地震反演预处理的地震降噪问题,本文结合小波分析设计了一种过零点滤波器,对多分量地震资料进行了面波剔除研究。采用小生境遗传算法对虚拟模型以及中国东部某地区的低频资料进行了多参数反演,反演结果显示浅土层具有可从地震资料直接观测的品质因子,这一点证明了松弛骨架模型的合理性与有效性。 为调查孔隙流体流动与地震衰减之间的内在联系,本文推导了含中观流双孔介质中Biot绝对位移格式的波动方程,基于伪谱法给出一种离散傅立叶变换求解中观流的数值算法,模拟了含Biot耗散与中观流多孔介质中的地震波场。对无流体流动、含中观流体流动与含两种流体流动的三个模型进行了对比模拟,结果显示:中观流体流动会将快纵波的能量转移给慢纵波,慢纵波的能量迅速衰减仍然需要归因于Biot耗散机制。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:P631.4

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 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
2 杜艺可;张会星;孙万元;;双相Biot模型的纵波相速度与衰减特性及其与BISQ模型的对比[J];工程地球物理学报;2011年04期
3 唐晓明;;含孔隙、裂隙介质弹性波动的统一理论——Biot理论的推广[J];中国科学:地球科学;2011年06期
4 巴晶;;双重孔隙介质波传播理论与地震响应实验分析[J];中国科学:物理学 力学 天文学;2010年11期
5 王海洋;孙赞东;Mark CHAPMAN;;岩石中波传播速度频散与衰减[J];石油学报;2012年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 杜赟;复杂孔隙介质中的热弛豫模型及地震岩石物理学研究[D];中国科学技术大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 韩颜颜;双相粘弹EDA介质地震波场数值模拟与特征分析[D];吉林大学;2011年
2 高远;多孔介质对火焰及压力波抑制作用的数值模拟[D];大连理工大学;2010年
3 梁宏斌;含夹杂双重孔隙介质中散射问题的研究[D];上海交通大学;2012年
4 杜艺可;双相介质中地震波衰减特性研究及应用[D];中国海洋大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孟庆生,何樵登,朱建伟,王德利;基于BISQ模型双相各向同性介质中地震波数值模拟[J];吉林大学学报(地球科学版);2003年02期
2 杨顶辉,张中杰,滕吉文,王光杰;双相各向异性研究、问题与应用前景[J];地球物理学进展;2000年02期
3 宗涛,孟鸿鹰,贾玉兰,刘贵忠;小波包F-X域前后向预测去噪[J];地球物理学报;1998年S1期
4 刘洋,李承楚,牟永光;双相横向各向同性介质分界面上弹性波反射与透射问题研究[J];地球物理学报;2000年05期
5 杨宽德,杨顶辉,王书强;基于Biot-Squirt方程的波场模拟[J];地球物理学报;2002年06期
6 张美根,王妙月,李小凡,杨晓春;时间域全波场各向异性弹性参数反演[J];地球物理学报;2003年01期
7 胡恒山,刘家琦,王洪滨,王克协;基于简化的Pride理论模拟声电效应测井响应[J];地球物理学报;2003年02期
8 申义庆,杨顶辉;基于BISQ模型的双相介质位移场Green函数[J];地球物理学报;2004年01期
9 聂建新,杨顶辉,杨慧珠;基于非饱和多孔隙介质BISQ模型的储层参数反演[J];地球物理学报;2004年06期
10 卢明辉;唐建侯;杨慧珠;胡彬;;正交各向异性介质P波走时分析及Thomsen参数反演[J];地球物理学报;2005年05期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蒋甫;应荣华;;黄土粘弹性性质的室内外试验分析[J];地下空间与工程学报;2008年02期
2 高鸣;粘弹性理论预估导弹发动机贮存寿命的探讨[J];火炸药学报;2003年01期
3 高鸣;固体推进剂体积松弛模量的数值解法[J];兵工学报;1996年03期
4 尹学爱;马国利;;双相各向同性介质中弹性波方程的有限差分解法及波场模拟[J];滨州学院学报;2011年03期
5 胡彬;唐刚;马坚伟;杨慧珠;;基于VSP直达波资料的粘弹介质参数遗传算法反演(英文)[J];Applied Geophysics;2007年03期
6 王者江;何樵登;王德利;;基于BISQ模型的三维双相各向异性介质数值模拟(英文)[J];Applied Geophysics;2008年01期
7 刘洋;魏修;;双相各向异性介质中偶数阶精度有限差分数值模拟(英文)[J];Applied Geophysics;2008年02期
8 聂建新;杨顶辉;杨慧珠;;适用于更广渗透率范围含泥质砂岩的广义粘弹性BISQ模型(英文)[J];Applied Geophysics;2008年04期
9 巴晶;曹宏;姚逢昌;聂建新;杨慧珠;;实验室频段的双孔岩石模型与喷射流(英文)[J];Applied Geophysics;2008年04期
10 何涛;邹长春;裴发根;任科英;孔繁达;史謌;;饱和储层砂岩中流体粘度引起的超声波速度频散实验研究(英文)[J];Applied Geophysics;2010年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 徐舒;孙洪;;基于融合迭代的语音增强方法[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
2 张美根;王妙月;李小凡;杨晓春;;时间域全波场各向异性弹性参数反演[A];中国科学院地质与地球物理研究所二○○三学术论文汇编·第二卷(青藏高原)[C];2003年
3 许琨;王妙月;;利用地质规则块体建模方法的频率域有限元弹性波速度反演[A];中国科学院地质与地球物理研究所二○○四学术论文汇编·第四卷(新生代·地磁与空间电磁·工程地质与应用地球物理)[C];2004年
4 黄伟传;杨长春;王彦飞;;利用叠前地震数据预测裂缝储层的应用研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第六卷)[C];2008年
5 李斌;刘洪;朱国同;付志方;;油气勘探中的地震速度泡沫(Fizz)现象[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第六卷)[C];2008年
6 田宝峰;李娟;姚振兴;;利用接收函数方位变化研究太行山区地壳各向异性[A];中国科学院地质与地球物理研究所2008学术论文汇编[C];2009年
7 田宝峰;李娟;王卫民;赵连锋;姚振兴;;华北太行山区地壳各向异性的接收函数证据[A];中国科学院地质与地球物理研究所2008学术论文汇编[C];2009年
8 杨晓;王真理;喻岳钰;;裂缝型储层地震检测方法综述[A];中国科学院地质与地球物理研究所第十届(2010年度)学术年会论文集(中)[C];2011年
9 李小凡;张美根;贾豫葛;;地球内部密度及速度结构的弹性波全波非线性反演[A];中国地球物理学会第二十届年会论文集[C];2004年
10 杨顶辉;;含流体多孔隙介质的BISQ理论及其应用[A];中国地球物理第二十一届年会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王纪滨;双材料界面扩展裂纹尖端场奇异性的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 张进;地震叠前数据的弹性阻抗非线性反演方法研究[D];中国海洋大学;2009年
3 廉玉广;庐枞盆地金属矿地震波场精细模拟及属性应用研究[D];吉林大学;2011年
4 何现启;EDA介质中地震波传播特征及参数反演研究[D];中南大学;2010年
5 韩翀;海相碳酸盐岩地震储层预测技术及应用[D];成都理工大学;2011年
6 杨宁;弱各向异性单程波波动方程数值模拟新方法研究[D];成都理工大学;2011年
7 李军;复杂地表模型菲涅尔体层析反演静校正方法研究[D];成都理工大学;2011年
8 宓铁良;自适应网格细化算法模拟地震波传播[D];清华大学;2010年
9 陈山;求解波动方程的龙格—库塔型方法及其地震波传播模拟[D];清华大学;2010年
10 何旭莉;[D];中国石油大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 田禹;煤岩双相介质弹性波场数值模拟[D];山东科技大学;2010年
2 吴淼男;双相介质中导波问题研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 高仁安;霸县凹陷文安斜坡构造特征与圈闭评价研究[D];中国地质大学(北京);2010年
4 唐灿;高墩大跨连续刚构桥收缩徐变效应研究[D];中南林业科技大学;2010年
5 杨占宇;含缺陷PVC板材多场耦合性能研究[D];中南林业科技大学;2009年
6 贾超;腾冲火山构造二维反射地震探测正演模拟研究[D];中国地质大学(北京);2011年
7 陈聪;叠前逆时偏移及成像[D];中国地质大学(北京);2011年
8 吴凤彪;重型刮板输送机顺序启动问题的研究[D];太原理工大学;2011年
9 王琨;基于快速多项式时频变换的地震资料去噪研究[D];吉林大学;2011年
10 张言;震电效应下平面波在流体和孔隙介质界面上的折反射[D];吉林大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邓继新,史謌,俞军;流体饱和岩石超声速度频散的特性研究[J];北京大学学报(自然科学版);2003年06期
2 王海福,冯顺山;爆炸载荷下多孔材料中理论初始冲击波特性[J];北京理工大学学报;1998年05期
3 周凯元,李宗芬;丙烷-空气爆燃波的火焰面在直管道中的加速运动[J];爆炸与冲击;2000年02期
4 郭长铭,李剑;爆轰波在阻尼管道中声吸收的实验研究[J];爆炸与冲击;2000年04期
5 聂建新;杨顶辉;杨慧珠;;适用于更广渗透率范围含泥质砂岩的广义粘弹性BISQ模型(英文)[J];Applied Geophysics;2008年04期
6 巴晶;曹宏;姚逢昌;聂建新;杨慧珠;;实验室频段的双孔岩石模型与喷射流(英文)[J];Applied Geophysics;2008年04期
7 孟庆生,何樵登,朱建伟,王德利;基于BISQ模型双相各向同性介质中地震波数值模拟[J];吉林大学学报(地球科学版);2003年02期
8 郭智奇,刘财,张凤琴;层状粘弹性介质中SH波的反射、透射问题[J];吉林大学学报(地球科学版);2005年S1期
9 韩颜颜;郭智奇;刘财;冯晅;丁大军;;弹性各向异性介质速度特征分析[J];吉林大学学报(地球科学版);2008年S1期
10 郭智奇;刘财;冯晅;韩颜颜;王晓欢;;各向异性衰减与AVO分析[J];吉林大学学报(地球科学版);2010年02期
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 王恩宇;气体燃料在渐变型多孔介质中的预混燃烧机理研究[D];浙江大学;2004年
2 刘小燕;二氧化碳深含水层隔离的二相渗流模拟与岩石物理学研究[D];中国科学技术大学;2005年
3 许多;双相介质储层参数非线性反演[D];成都理工大学;2008年
4 王炳章;地震岩石物理学及其应用研究[D];成都理工大学;2008年
5 王者江;基于BISQ机制的三维双相正交介质正演模拟及传播特性研究[D];吉林大学;2008年
6 郭智奇;粘弹各向异性介质波场模拟与储层信息研究[D];吉林大学;2008年
7 邹冠贵;孔隙介质地震波传播及衰减特征评价研究[D];中国矿业大学(北京);2010年
8 吴小羊;基于频谱分析技术的频散AVO反演研究[D];中国地质大学;2010年
9 钱进;含裂隙煤储层地震数值模拟与反演方法研究[D];中国矿业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 蔡涛;硅酸铝板抑制管内气体爆炸的研究[D];大连理工大学;2006年
2 张文忠;Biot介质的交错网格差分法波场模拟研究[D];中国地质大学(北京);2007年
3 李卫志;双相介质地震波场数值模拟研究[D];成都理工大学;2007年
4 刘莲莲;各向异性粘弹性孔隙介质伪谱法波场正演模拟[D];中国石油大学;2007年
5 孔丽云;裂缝诱导各向异性双孔隙介质地震波场传播特征研究[D];中国石油大学;2008年
6 张军舵;孔隙流体介质波动方程正演模拟与参数反演[D];中国石油大学;2008年
7 朱军;二维地震正演模拟方法技术研究[D];长安大学;2007年
8 王俊;基于改进BISQ模型的双相介质波场数值模拟方法研究[D];中国石油大学;2009年
9 王敬华;地震波衰减参数提取方法研究与应用[D];成都理工大学;2010年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 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
2 陈雪莲;唐晓明;;孔、裂隙并存地层中的声波测井理论及多极子声场特征[J];地球物理学报;2012年06期
3 唐晓明;;含孔隙、裂隙介质弹性波动的统一理论——Biot理论的推广[J];中国科学:地球科学;2011年06期
4 邢志祥;张贻国;马国良;;网状多孔材料防爆性能研究进展[J];中国安全生产科学技术;2012年10期
5 王海洋;孙赞东;Mark CHAPMAN;;岩石中波传播速度频散与衰减[J];石油学报;2012年02期
6 梁宏斌;苏军;赵社戌;;平面波在双孔隙介质中球形夹杂上的散射[J];应用力学学报;2013年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 梁宏斌;含夹杂双重孔隙介质中散射问题的研究[D];上海交通大学;2012年
2 杜艺可;双相介质中地震波衰减特性研究及应用[D];中国海洋大学;2012年
3 李汉青;饱和裂隙地层的全波波形数值模拟[D];吉林大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱建伟,何樵登,李云辉;含油水各向异性孔隙介质中地震波传播方程[J];长春科技大学学报;2001年02期
2 孟庆生,何樵登,朱建伟,王德利;基于BISQ模型双相各向同性介质中地震波数值模拟[J];吉林大学学报(地球科学版);2003年02期
3 侯安宁,何樵登,马在田;各向异性弹性波动交错网格高阶差分法的误差研究[J];长春地质学院学报;1995年04期
4 胡恒山,王克协;井孔周围轴对称声电耦合波:理论(I)[J];测井技术;1999年06期
5 胡恒山,王克协;井孔周围轴对称声电耦合波:声电效应测井数值模拟(Ⅱ)[J];测井技术;2000年01期
6 何瑞栋;GPS航空遥感物探导航和定位测量软件[J];地矿测绘;1994年04期
7 聂在平;电法测井数值模拟研究进展[J];电子科技大学学报;1995年S1期
8 张钋,刘洪,李幼铭;射线追踪方法的发展现状[J];地球物理学进展;2000年01期
9 杨慧珠,张世俊,杜祥;小生境遗传算法求解多峰问题在反演中应用[J];地球物理学进展;2001年02期
10 杨慧珠,张友生,陶果;井眼条件下弹性波传播问题的三维有限差分数值模拟[J];地球物理学进展;2003年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郑忠,高小强,石万元;多孔介质中流体流动的格子气自动机模拟[J];化工学报;2001年05期
2 周清强;刘远志;;基于改进的BISQ地震波储层参数反演[J];内蒙古石油化工;2008年14期
3 侯望奇,江体乾;多孔介质中的粘性指进与分形特征(英文)[J];湘潭大学自然科学学报;1993年01期
4 徐文骏,郭建;流体饱和多孔介质中弹性波的数值模拟[J];地球物理学报;1994年S2期
5 张德会;;多孔介质渗透率及其在金属成矿研究中的意义[J];云南地质;2006年04期
6 施玉;李菊香;;恒热流边界条件下流体横掠多孔介质中平板的边界层分析[J];低温与超导;2009年07期
7 张璐,印兴耀,孙成禹;双相介质的AVO正演模拟[J];地球物理学进展;2005年02期
8 郭建;;双相介质中 P 波波场的有限差分模拟[J];石油地球物理勘探;1992年02期
9 刘银斌,李幼铭,吴如山;横向各向同性多孔介质中的地震波传播[J];地球物理学报;1994年04期
10 汪越胜,章梓茂;横观各向同性液体饱和多孔介质中平面波的传播[J];力学学报;1997年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李丽;陶果;戴世坤;;弹性波对多孔介质电导率的瞬态影响[A];2000年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十六届年会论文集[C];2000年
2 郁伯铭;员美娟;;多孔介质中流体流动的分形分析[A];中国数学力学物理学高新技术交叉研究学会第十二届学术年会论文集[C];2008年
3 徐胜利;程耿东;贾海昌;;多孔材料渗透系数性能设计[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
4 周晓君;郭庆斌;;牛顿流体在充满多孔介质圆管内的结构流特征[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集(一)[C];2007年
5 严微微;刘阳;许友生;;用格子Boltzmann研究多孔介质内的自然对流换热问题[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集(一)[C];2007年
6 李敏杰;王煤;余徽;纪平均;许峰;;竖直环形多孔介质封闭腔体内的自然对流传热传质[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(上)[C];2004年
7 鞠斌山;;伴有固体微粒运移的多相渗流理论与数学模拟方法研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
8 吴金随;尹尚先;;颗粒堆积型多孔介质内孔喉模型的研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
9 张鹏;李英;董凤兰;;多孔介质中泡沫的产生和运移[A];中国化学会第十届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2004年
10 郭尚平;于大森;吴万娣;;生物脏器的孔隙率[A];全国第一届生物力学学术会议论文汇编[C];1981年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李晓明;汶川地震大灾难祸起龙门山断裂带[N];四川科技报;2008年
2 赵亮;市政府新闻办召开新闻发布会[N];陇东报;2008年
3 蒋维胜;第一时间排除安全隐患[N];中国质量报;2008年
4 李均;震灾影响地区须对在建项目进行安全评估[N];经理日报;2008年
5 萧易;地质科学验证的“成都奇迹”[N];成都日报;2008年
6 成都传媒集团记者 向朝阳赵倩;地震是毁房罪魁 幸存者应理性看未来[N];成都日报;2008年
7 赵建国;我国将建国家地震预警中心[N];中国知识产权报;2008年
8 沙玛建峰;政务建筑何以这般浩大?[N];中国国土资源报;2008年
9 葛进;“跑”在地震波的前面[N];科技日报;2008年
10 记者 朱玲张万山 赵宏 周炜 李国方 见习记者 轩辕杨子 王磊;古城紧急应对保安全[N];西安日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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
2 员美娟;多孔介质中流体的若干流动特性研究[D];华中科技大学;2008年
3 荣伏梅;基于格子Boltzmann方法的多孔介质REV尺度的流动与强化传热研究[D];华中科技大学;2011年
4 纪朝凤;疏水缔合水溶性聚合物在多孔介质中缔合机理研究[D];西南石油学院;2004年
5 邓洋波;多孔介质内往复流动下超绝热燃烧的实验和数值模拟研究[D];大连理工大学;2004年
6 李守德;不可逆热力学理论在多孔介质渗流问题中的应用研究[D];浙江大学;2003年
7 王者江;基于BISQ机制的三维双相正交介质正演模拟及传播特性研究[D];吉林大学;2008年
8 史玉凤;多孔介质对太阳池性能影响的研究[D];大连理工大学;2011年
9 杨满平;油气储层多孔介质的变形理论及应用研究[D];西南石油学院;2004年
10 凌忠钱;多孔介质内超绝热燃烧及硫化氢高温裂解制氢的试验研究和数值模拟[D];浙江大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 潘俊英;幂律流体在多孔介质中的流动和传热规律研究[D];中国石油大学;2008年
2 孙苗苗;油藏多孔介质中蒸汽流动与传热本构关系研究[D];大庆石油学院;2009年
3 叶熙;聚合物溶液在多孔介质中的渗流特性研究[D];中国石油大学;2008年
4 孙李宁;玄武岩纤维在低温下的蓄冷特性试验研究[D];兰州理工大学;2008年
5 马世虎;往复流动下预混合气体在多孔介质中超绝热燃烧的数值模拟[D];大连理工大学;2004年
6 彭传正;基于改进BISQ机制的双相介质研究[D];成都理工大学;2007年
7 景贵成;低渗透油藏多孔介质特征及模拟[D];大庆石油学院;2002年
8 李昊;往复式多孔介质燃烧器的试验研究[D];浙江大学;2004年
9 刘雅宁;热气机回热器内流动和传热特性的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
10 李圣安;多孔介质复合腔体内流体流动及传热的数值模拟研究[D];山东建筑大学;2012年
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