收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

震电效应下平面波在流体和孔隙介质界面上的折反射

张言  
【摘要】:对于由弹性波场激发所引起的电磁场变化效应震电效应的研究,正成为勘探地球物理领域,特别是油气勘探开发业界的关注热点。震电效应应用于油气勘探开发,特别是在寻找剩余油方面前景十分诱人,其产生的电磁波场对地下油气藏分布也具有直接探测性。由此,本文旨在研究震电效应下,平面声波在流体与孔隙介质分界面上的折反射,围绕这个主题开展了研究。 本文对研究震电所需的理论基础——Biot理论进行了简单介绍,Biot建立了流体饱和孔隙介质弹性波动力学理论,该理论对研究的孔隙介质作了一些假设后,得到了应力应变关系和运动方程,给出了均匀孔隙介质中的平面波解,并且对孔隙介质中是否存在慢纵波进行了预测。 本文简单介绍了震电效应产生的机理,弹性波在孔隙介质中传播时,填充在孔隙中的流体会相对于固相骨架运动,形成波动渗流。若孔隙中的流体含净剩电荷,这种波动渗流则会引起电磁场。相反,电磁场可引起渗流和固相骨架运动,形成弹性波。这种叫做动电耦合现象,在地震频率范围称为震电效应。 Pride建立了声场和电磁场的耦合方程组,本文通过对电场矢量和位移矢量进行亥姆霍兹分解,把用电场矢量和位移矢量表示的Pride声电耦合方程组转化为关于势函数的波动方程组,在平面直角坐标中导出在流体饱和空隙介质中声电耦合场的形式解,通过声电耦合问题的边界条件,独立编制了计算程序,计算了能流折反射系数,计算表明边界上法向能流连续,证明程序的正确性。通过数值模拟,可以获得折反射系数随不同入射角和不同频率的变化规律,计算结果表明电磁波能量反射和透射系数都是在某一频率值达到最大后,随频率的增大而逐渐减小;流体与孔隙介质界面不同的边界状况对能量折反射系数也有明显的影响。折反射系数不仅与入射角度和频率有关,也和地层的其他参数有关,本文模型和编制的程序为进一步详细深入研究它们的关系提供理论基础和计算软件。 此外,为了提高计算效率,我们先独立求解了声场,分别采用非耦合和似稳法进行研究。非耦合法则是在忽略声波诱导电磁场对声场影响的前提下,将Pride声电耦合方程组简化为求解具有波动电流源的麦克斯韦方程组;然后引入赫兹矢量,把求解具有波动电流源的麦克斯韦方程组问题转化为求解关于赫兹矢量的非齐次矢量亥姆霍兹方程组;运用标量亥姆霍兹方程的解,找出非齐次矢量亥姆霍兹方程组的一组特解,与齐次亥姆霍兹方程组的通解叠加,得出电场、磁场的表达式,由于非耦合法计算上也相对复杂,本文只对其进行了理论研究。似稳法同样是忽略声波诱导电磁场对声场影响的前提下,把低频电磁场看成似稳场,引入电势后,利用了边界条件求出电场,再利用电场进一步确定电流密度和磁场强度。通过独立编程初步试算表明,简化的算法编制的程序相对简单,在低于1千赫兹频率以下与严格解求得的电场反射系数比相对误差在10-5,说明在地震频率范围内完全可以采用似稳法提高计算效率。 本文的研究结果表明:平面分层介质声电耦合波折反射系数是与入射角度、频率及地层参数有关的;采用完成的Pride动电耦合方程得到的折反射系数公式体系和编制的程序为其它简化方法提供严格比较标准;似稳法简单而且计算效率高在地震和测井频率范围值得采用。本文的理论研究结果、编制的程序对水平夹层介质中声电耦合波的特性等其他声电耦合波场的课题提供了参考价值。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 Q. Jiang ,J. F. Stanislav ,L. Mattar ,生如岩,刘成根;某些简化假设对不稳定数据解释的影响[J];天然气勘探与开发;1999年01期
2 李炳乾,尹京苑,钱家栋,段锋;含水层渗透性能变化对水位影响的数值模拟研究[J];地震;2000年03期
3 李斌,李子顺,朱国同,付志方;热传导测井方法检测油气(英文)[J];Applied Geophysics;2005年02期
4 卢应发;吴延春;杨丽平;崔玉军;;非饱和土热力学参数确定的探讨[J];岩土力学;2008年07期
5 冯增朝;赵阳升;吕兆兴;;二维孔隙裂隙双重介质逾渗规律研究[J];物理学报;2007年05期
6 崔明;裂缝-孔隙介质中地下水污染问题的混合元方法[J];高等学校计算数学学报;1998年03期
7 徐文,卢涛,陈凤喜;鄂尔多斯盆地靖边气田奥陶系碳酸盐岩气藏“似孔隙介质”参数场判识与建立方法[J];石油勘探与开发;2005年02期
8 徐小明;陆建飞;;饱和孔隙介质中的格林函数及边界积分方程[J];青岛理工大学学报;2007年03期
9 张我华;薛新华;;孔隙介质的渗透特性初探[J];岩土力学;2009年05期
10 田迎春;马坚伟;杨慧珠;;含两种不相混流体的饱和孔隙介质的波场模拟(英文)[J];Applied Geophysics;2010年01期
11 胡恒山,王克协;孔隙介质声学理论中的动态渗透率[J];地球物理学报;2001年01期
12 崔志文,刘金霞,王克协;BISQ模型中岩石喷射流对井孔声导波的影响[J];吉林大学学报(理学版);2005年06期
13 吕兆兴;冯增朝;赵阳升;;孔隙介质中渗流团分形维数的模拟计算方法[J];地下空间与工程学报;2005年06期
14 李红星;刘财;陶春辉;;基于BISQ模型的各向同性孔隙介质弹性波三维交错网格高阶有限差分数值模拟[J];世界地质;2007年04期
15 周宏伟;张亚衡;李爱民;裘大勇;;孔隙介质中流体渗流边界演化过程的实验研究[J];科学通报;2008年03期
16 崔志文;刘金霞;王春霞;王克协;;基于Biot-喷射流统一模型Maxwell流体饱和孔隙介质中的弹性波[J];物理学报;2010年12期
17 门福录;波在饱含流体的孔隙介质中的传播问题[J];地球物理学报;1981年01期
18 周成当,朱世和;双相孔隙介质中动电效应定量研究[J];测井技术;1999年06期
19 周波,王为民,郭和坤,黄延章,罗晓容;孔隙介质润湿性的核磁共振刻度特征的测量[J];地球科学-中国地质大学学报;2004年04期
20 关威;胡恒山;储昭坦;;声诱导电磁场的赫兹矢量表示与多极声电测井模拟[J];物理学报;2006年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 阚晋;;一个孔隙介质力学模型及在水泥基材料中的应用[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
2 韩其玉;刘仲一;;具有封闭孔隙的孔隙介质界面连续条件研究[A];1994年中国地球物理学会第十届学术年会论文集[C];1994年
3 高永新;胡恒山;;孔隙介质中几种点源辐射的震电波场[A];中国地球物理·2009[C];2009年
4 杨顶辉;牟永光;王尚旭;;孔隙介质中基于BISQ模型的地震传播理论Ⅰ——弹性波传播方程[A];1998年中国地球物理学会第十四届学术年会论文集[C];1998年
5 韩其玉;牟永光;;孔隙介质声波模型边界条件[A];1997年中国地球物理学会第十三届学术年会论文集[C];1997年
6 朱祖扬;王东;周建平;王秀明;;海底未固结孔隙介质声频散和衰减特性[A];泛在信息社会中的声学——中国声学学会2010年全国会员代表大会暨学术会议论文集[C];2010年
7 朱建伟;孙建国;韩立国;;三相孔隙介质基于BISQ机制的地震波传播方程[A];2001年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十七届年会论文集[C];2001年
8 张金川;张一伟;;孔隙介质条件对天然气成藏的控制作用[A];2002低渗透油气储层研讨会论文摘要集[C];2002年
9 杨雨峰;章梓茂;汪越胜;朱英磊;;饱和液体孔隙介质中Rayleigh波的特性分析[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2000年
10 邰英楼;高雷阜;章梦涛;;粘塑性流体在分层介质中的流动规律[A];第七届全国岩石动力学学术会议文集[C];2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 张生强;孔隙介质储层参数反演与流体识别方法研究[D];吉林大学;2014年
3 李学文;乳状液在孔隙介质中渗流规律的研究[D];大庆石油学院;2004年
4 郭密文;高压封闭环境孔隙介质中化学浆液扩散机制试验研究[D];中国矿业大学;2010年
5 黄琨;孔隙介质渗流基本方程的探索[D];中国地质大学;2012年
6 孙益振;基于三轴试样局部变形测量的土体应力应变特性研究[D];大连理工大学;2006年
7 邵志刚;强地震形变过程的有限元数值模拟及其动力学环境的研究[D];中国科学技术大学;2007年
8 关威;孔隙介质弹性波—电磁场耦合效应测井的波场模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
9 薛新华;岩土介质流—固耦合非线性损伤力学理论与数值分析[D];浙江大学;2008年
10 邵才瑞;基于岩石物理的多元信息融合方法研究与应用[D];中国石油大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 易平凡;孔隙介质的动力响应研究[D];上海交通大学;2012年
2 毛迪凡;孔隙介质渗流基本方程的改进[D];中国地质大学;2012年
3 杜伟;介观尺度流体流动作用对孔隙介质弹性波传播特征的影响研究[D];成都理工大学;2013年
4 陈曼玉;应用半光滑牛顿法解决孔隙介质中弹性波参数反演问题[D];大连海事大学;2013年
5 曲文宇;理想孔隙介质超声蠕动以及超声波在其中的传播[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 朱志如;典型汽油组分在不同性质孔隙介质中的吸附与运移研究[D];中国地质大学(北京);2014年
7 陈晓军;孔隙介质中压差驱动下油气运移实验研究[D];西北大学;2000年
8 郑甲宏;大功率超声波对孔隙介质油层渗透率影响的分析[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 徐志刚;多孔弹性地层对声波和地面振动的影响研究[D];吉林大学;2014年
10 马国涛;数值模拟在渗流及油气藏勘探中的应用[D];大连理工大学;2003年
中国重要报纸全文数据库 前7条
1 项成博;微生物采油技术增加产量降低含水[N];地质勘查导报;2005年
2 牟驱;气藏数值模拟技术新发展[N];中国石油报;2002年
3 周宏;使油田降水增产的碱聚合物溶液[N];中国石油报;2004年
4 记者 周强 特约记者 严珊珊;开封地热田可采资源量17亿立方米[N];地质勘查导报;2007年
5 周强严珊珊;开封地热田可采资源量17亿立方米[N];中国国土资源报;2007年
6 周宏;微生物驱油提升采收率剖析[N];中国石油报;2006年
7 记者 周强;河南矿泉水产业前景堪忧[N];地质勘查导报;2008年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978