本文關(guān)鍵詞：基于分?jǐn)?shù)階非牛頓流體本構(gòu)關(guān)系的雙孔介質(zhì)波動方程，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：致密油氣等非常規(guī)資源已成為當(dāng)前石油勘探行業(yè)的重點關(guān)注對象,含流體孔隙介質(zhì)波傳播問題的研究是提高致密儲層油氣勘探精度的關(guān)鍵。致密儲層波速預(yù)測困難的原因主要有以下幾點:一是根據(jù)眾多實踐經(jīng)驗表明,運用經(jīng)典的Biot理論所得預(yù)測值往往偏離實際情況,波的頻散和衰減多出現(xiàn)于超聲頻段;數(shù)值算例顯示基于單一均勻孔隙假設(shè)所建立的波動方程更不適于低滲透率參數(shù)條件下的預(yù)測。二是儲層孔隙度、滲透率低,流體在微納米通道中表現(xiàn)出的非牛頓特征對波傳播的影響規(guī)律尚不清晰。另外,儲層孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、非均質(zhì)性強,需刻畫復(fù)雜的孔隙內(nèi)部空間。論文初步探索了以上這些問題,主要內(nèi)容即是建立描述致密儲層孔隙介質(zhì)波傳播特性的數(shù)學(xué)-物理方程,進(jìn)而得到理論預(yù)測的地震波速度頻散和衰減關(guān)系,實現(xiàn)波速預(yù)測,為進(jìn)一步開展致密儲層地球物理正演工作打下基礎(chǔ)。具體工作如下:(1)分析驗證致密儲層孔隙流體的非牛頓特征。在調(diào)研資料的基礎(chǔ)上,結(jié)合分子動力學(xué)模擬結(jié)果,分析微納米通道流體的性質(zhì)和流動規(guī)律,提出非牛頓流體本構(gòu)模型更適合描述微納米管道中流體剪切力與剪切率的關(guān)系。(2)引入流體內(nèi)部摩擦耗散機制。鑒于孔隙流體表現(xiàn)出的類固體特征,認(rèn)為孔隙流體在流動中能承受部分剪切。在地震波激勵下,流體流動過程中由于其內(nèi)部分子相互作用會引起地震波的額外耗散,定義這部分耗散是粘性力的線性函數(shù)。(3)建立基于分?jǐn)?shù)階非牛頓流體本構(gòu)關(guān)系的致密儲層雙孔介質(zhì)波動方程。采用分?jǐn)?shù)階非牛頓流體本構(gòu)模型,從分析力學(xué)的哈密頓原理出發(fā),建立致密儲層雙重孔隙結(jié)構(gòu)流固雙相介質(zhì)系統(tǒng)的勢能函數(shù)、動能函數(shù)和耗散函數(shù),基于拉格朗日方程推導(dǎo)波動方程,在頻率-波數(shù)域解析求解,得到低孔低滲參數(shù)條件下的理論速度頻散和衰減關(guān)系,與前人經(jīng)典理論模型的計算結(jié)果作對比。論文先是通過數(shù)值算例說明流體非牛頓效應(yīng)對地震波頻散和衰減的作用規(guī)律,然后分析滲透率等基本參數(shù)對計算結(jié)果的影響,從理論上檢驗?zāi)Ｐ偷倪m用性,最后將理論預(yù)測值與實驗室測試結(jié)果、測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行對比分析,初步驗證方法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：致密儲層 分?jǐn)?shù)階非牛頓本構(gòu) 內(nèi)摩擦耗散 雙孔介質(zhì) 波動方程
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P618.13;P631.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 引言11-20
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 孔隙介質(zhì)波傳播理論模型12-14
• 1.2.2 孔隙流體流動規(guī)律研究情況14-15
• 1.2.3 孔隙分形研究情況15-16
• 1.2.4 孔隙非牛頓流體研究情況16-17
• 1.3 研究內(nèi)容及技術(shù)路線17-20
• 1.3.1 研究內(nèi)容17-18
• 1.3.2 技術(shù)路線18
• 1.3.3 論文的創(chuàng)新點18-20
• 第2章 分子動力學(xué)模擬和復(fù)雜流動模型20-31
• 2.1 致密儲層的地質(zhì)特征20-21
• 2.2 微納米通道流體流動模擬21-25
• 2.3 復(fù)雜流動理論模型分析25-31
• 2.3.1 Knudsen擴散模型25-26
• 2.3.2 Forchheimer模型26
• 2.3.3 動態(tài)滲透率模型26-27
• 2.3.4 粘彈-動態(tài)滲透率模型27-31
• 第3章 基于分?jǐn)?shù)階非牛頓流體本構(gòu)的單孔介質(zhì)波動方程31-43
• 3.1 分?jǐn)?shù)階非牛頓流體本構(gòu)模型31-33
• 3.1.1 分?jǐn)?shù)階模型的引入31-32
• 3.1.2 分?jǐn)?shù)階導(dǎo)數(shù)的性質(zhì)32
• 3.1.3 模型優(yōu)缺點分析32-33
• 3.2 單孔波動方程的推導(dǎo)33-39
• 3.2.1 勢能函數(shù)34-35
• 3.2.2 動能函數(shù)35
• 3.2.3 耗散函數(shù)35-38
• 3.2.4 波動方程38
• 3.2.5 平面波分析38-39
• 3.3 單孔方程的數(shù)值計算39-43
• 3.3.1 內(nèi)摩擦耗散機制影響分析39-41
• 3.3.2 滲透率影響分析41-42
• 3.3.3 模型適用性分析42-43
• 第4章 基于分?jǐn)?shù)階非牛頓流體本構(gòu)的雙孔介質(zhì)波動方程43-63
• 4.1 雙孔介質(zhì)簡述43-45
• 4.2 雙孔波動方程的推導(dǎo)45-58
• 4.2.1 勢能函數(shù)45-46
• 4.2.2 動能函數(shù)46-50
• 4.2.3 耗散函數(shù)50-51
• 4.2.4 波動方程51-55
• 4.2.5 方程中的彈性參數(shù)55-57
• 4.2.6 平面波分析57-58
• 4.3 模型與Biot理論的相容性58-59
• 4.4 雙孔方程的數(shù)值計算59-63
• 4.4.1 模型計算結(jié)果分析60-61
• 4.4.2 滲透率影響分析61-62
• 4.4.3 模型適用性分析62-63
• 第5章 應(yīng)用實例63-73
• 5.1 不同模型計算對比63-65
• 5.2 寬頻帶實驗數(shù)據(jù)驗證65-69
• 5.2.1 實驗數(shù)據(jù)簡介66-67
• 5.2.2 理論預(yù)測結(jié)果67-68
• 5.2.3 實驗數(shù)據(jù)對比68-69
• 5.3 測井?dāng)?shù)據(jù)驗證69-73
• 第6章 結(jié)論與認(rèn)識73-74
• 致謝74-75
• 參考文獻(xiàn)75-79

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