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《吉林大学》 2007年
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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

刘金霞  
【摘要】: 本文针对油气田、矿业等领域地下应力估测和油井损坏前异常地应力检测问题,以声弹理论为基础开展理论和数值研究工作。 首先,研究了有静态弹性和弹塑性形变的流-固和固-固界面的弹性波折、反射问题。静形变不仅影响速度、折反射能量分布、临界角还影响传播方向,且弹塑性形变和弹性形变的影响不同。此研究对获取应力信息特别是分析弹塑性形变提供可能。利用HTI介质反射系数近似公式和应力诱导的弱各向异性参数进一步给出了外加单轴应力与反射系数关系的显式表达式;各向异性参数ε(V )和γ的正负可作为区分介质各向异性是单轴应力诱导的还是本征HTI的一个依据。对小角度入射、应力诱导的弱各向异性,可由横波反射系数对应力进行估值。利用纵波反射系数随方位的变化初步确定应力方位。这为地下各向异性的诱因分析以及应力的估测提供了一个可能的新途径。 其次,研究了弹塑介质的声弹效应对层状半空间瑞利波和乐夫波的影响。静形变明显影响瑞利波、乐夫波相速度和高阶模式截止频率,相速度随频厚积的增加,变化明显,且逐渐趋于定值;与静态弹性形变相比,弹塑性形变情况相速度明显变小,截止频率向低频移动。这一研究对探测地层和超声探测层状介质的应力和弹塑性形变有指导意义。 最后,针对有10个独立三阶弹性模量的横向各向同性(VTI)介质,用摄动积分导出了同时顾及井内流体压力和水平双轴应力作用的井孔模式波声弹方程,一个重要结果是该方程(斯通利波和弯曲波的)仅与8个独立三阶弹性模量有关。对仅受内压作用情况,斯通利波的低频行为可能用来区分参考状态是各向同性还是横向各向同性(VTI)介质的依据。对受双轴应力作用情况,低频斯通利波的速度变化主要受,和的影响,而低频弯曲波主要受和的影响。两相互垂直方向偏振的弯曲波频散曲线的交叉是判断地应力存在的标志。对横向各向同性介质井孔声弹性问题应考虑三阶弹性模量的各向异性。以上新认识对VTI地层的油井异常地应力检测有直接实用意义。c1 11c2 22c1 12c1 44c155
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:O422

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