本文關(guān)鍵詞：孔隙性地層井孔聲場的有限差分?jǐn)?shù)值模擬方法研究

  更多相關(guān)文章： 井孔聲場 有限差分法 交錯網(wǎng)格 完全匹配層 孔隙介質(zhì)

【摘要】：聲波測井作為一種重要的地球物理測井方法,在油田勘探和工程物探等諸多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。在石油勘探開發(fā)過程中,我們面臨的問題越來越復(fù)雜,要求油氣勘探的精度越來越精細(xì)。通常來說,油氣的儲藏方式多為孔隙型,油氣儲集層為雙相或者多相介質(zhì),測量得到的數(shù)據(jù)包含與孔隙度、飽和度和滲透率等有關(guān)的信息,為了更好的分析和解釋這些信息,需要我們將目前最重要的理論,即Biot雙相介質(zhì)彈性波傳播理論應(yīng)用到油氣勘探中。Biot雙相介質(zhì)彈性波傳播理論經(jīng)過多年發(fā)展,已經(jīng)成為一種完整的理論體系。通過求解Biot雙相介質(zhì)波動方程,模擬出基于Biot雙相介質(zhì)井孔模型的聲波全波列。分析波列的特征和傳播規(guī)律,以及地層的彈性參數(shù)、孔隙度和滲透率等因素的變化所帶來的影響,由分析得到的結(jié)論,可以為實際的油氣勘探工作提供一些關(guān)于油氣儲集層的識別和分析的參考。本論文建立Biot雙相介質(zhì)井孔模型,對孔隙性地層的井孔聲場進(jìn)行數(shù)值模擬。將Biot雙相介質(zhì)運動平衡方程變換為Biot雙相介質(zhì)一階速度-應(yīng)力彈性波方程,再運用交錯網(wǎng)格有限差分方法進(jìn)行求解,從而得到井孔聲場的全波列。這種計算方法計算速度快,占用內(nèi)存小,并且高階交錯網(wǎng)格差分格式可以提高模擬精度,消除數(shù)值頻散。在保證穩(wěn)定性條件的情況下,選取合適的空間網(wǎng)格步長和時間采樣步長,就可以精確地模擬復(fù)雜地質(zhì)模型的聲波全波列。由于聲波測井的探測深度較淺,計算方法還受到計算機存儲空間、計算效率等的限制,需要將計算區(qū)域劃分為有界區(qū)域,即在四周引入人工邊界。當(dāng)聲波傳播到人工邊界時會產(chǎn)生反射波,對波列產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾,那么就需要添加一種高效的吸收邊界條件來減少或消除反射波。本文應(yīng)用的完全匹配層吸收邊界條件是最有效的吸收邊界條件,它可以很好地吸收反射波,而且選擇了合適的衰減因子,就能夠達(dá)到極佳的吸收效果,使井孔聲場的模擬更加精確。模擬研究表明,地層彈性參數(shù)的變化會對全波列中的各種模式波產(chǎn)生影響,聲波速度越大的地層,波列的幅度越大,到達(dá)接收器的時間越早。在孔隙介質(zhì)為流體的情況下,與干層相比,波列中各種模式波的速度和幅度均變小,尤其是斯通利波,在流體中的衰減速度較快。地層中滲透率的變化對縱波和橫波的影響較小,對斯通利波的影響最大,滲透率越大,斯通利波的衰減速度越快。我們可以通過斯通利波的衰減間接地判斷孔隙地層的滲透率大小。
【關(guān)鍵詞】：井孔聲場 有限差分法 交錯網(wǎng)格 完全匹配層 孔隙介質(zhì)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P631.81
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 數(shù)值模擬的研究方法12-14
• 1.3 論文工作內(nèi)容14-15
• 第2章 Biot波動方程的有限差分格式15-29
• 2.1 Biot波動方程15-19
• 2.1.1 應(yīng)力與應(yīng)變張量15-17
• 2.1.2 運動平衡方程17-18
• 2.1.3 質(zhì)量系數(shù)與彈性參數(shù)18-19
• 2.2 有限差分方法19-21
• 2.2.1 有限差分法簡介19-20
• 2.2.2 有限差分方程的建立20-21
• 2.3 交錯網(wǎng)格有限差分格式21-28
• 2.3.1 Biot雙相介質(zhì)的一階速度－應(yīng)力方程22-24
• 2.3.2 數(shù)值離散24-28
• 2.4 初始條件28-29
• 第3章 有限差分法數(shù)值模擬的技術(shù)問題29-41
• 3.1 數(shù)值頻散問題29-30
• 3.2 差分格式的穩(wěn)定性分析30-32
• 3.3 人工邊界條件32-41
• 3.3.1 完全匹配層吸收邊界方程33-38
• 3.3.2 衰減因子的選取38-39
• 3.3.3 模型實例39-41
• 第4章 井孔聲場的數(shù)值模擬41-54
• 4.1 聲源函數(shù)41
• 4.2 Biot雙相介質(zhì)波場模擬41-43
• 4.3 不同參數(shù)模型的波場模擬43-51
• 4.3.1 干層地層模型44-46
• 4.3.2 孔隙含油的地層模型46-49
• 4.3.3 孔隙含水的地層模型49-51
• 4.4 滲透率對波場的影響51-54
• 第5章 結(jié)論及認(rèn)識54-56
• 參考文獻(xiàn)56-60
• 作者簡介及科研成果60-61
• 致謝61

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：828328