發(fā)布時(shí)間：2020-07-10 19:19

【摘要】：Biot建立了流體飽和孔隙介質(zhì)聲學(xué)理論,該理論得到了廣泛的應(yīng)用。而實(shí)際孔隙地層中不僅僅含有巖石顆粒的單相介質(zhì),而是含有氣、液雙相或多相介質(zhì)。本文針對(duì)流體飽和孔隙介質(zhì)中,孔隙液體含有少量氣的情況,建立聲學(xué)模型研究了其中聲傳播的基本特性,并應(yīng)用于平面界面折反射研究及聲波測(cè)井響應(yīng)模擬。首先,考慮孔隙流體中含有少量氣泡,且氣泡在聲波作用下線性振動(dòng),研究聲波在這種孔隙介質(zhì)中的傳播特性。本文先由流體質(zhì)量守恒方程和孔隙度微分與流體壓力微分的關(guān)系推導(dǎo)出了含有氣泡形式的滲流連續(xù)性方程;在處理滲流連續(xù)性方程中的氣體體積分?jǐn)?shù)時(shí)間導(dǎo)數(shù)時(shí),應(yīng)用Commander氣泡線性振動(dòng)理論導(dǎo)出氣體體積分?jǐn)?shù)時(shí)間導(dǎo)數(shù)與流體壓強(qiáng)時(shí)間導(dǎo)數(shù)的關(guān)系,進(jìn)而得到了修正的Biot形式的滲流連續(xù)性方程;最后結(jié)合Biot動(dòng)力學(xué)方程求得了含氣泡形式的位移場(chǎng)方程,便可得到兩類縱波及一類橫波的聲學(xué)特性。通過(guò)對(duì)超軟、軟、硬地層中快、慢縱波和橫波的頻散、衰減及縱橫波引起的流體位移與固體位移關(guān)系的考查,發(fā)現(xiàn)少量氣泡的存在對(duì)快縱波和慢縱波的傳播特性影響較大,且對(duì)超軟地層的影響比對(duì)軟、硬地層的影響更明顯;而少量氣泡的存在對(duì)橫波的影響較小。其次,在采用含少氣流體飽和孔隙介質(zhì)聲學(xué)理論模型基礎(chǔ)上,研究了平面波在流體—含少氣流體飽和孔隙介質(zhì)界面上的折反射,及Scholte波的頻散與衰減特性。采用亥姆霍茲分解,引入位移勢(shì)函數(shù),得到了用位移勢(shì)函數(shù)表示的上層流體與下層孔隙中的基本聲場(chǎng)物理量的表達(dá)式,再結(jié)合邊界條件求出了反射系數(shù)、透射系數(shù)、表面波的特征方程。計(jì)算考查了不同氣體體積分?jǐn)?shù)下,反射、透射系數(shù)隨入射角和頻率的變化關(guān)系,Scholte波相速度、群速度、衰減與頻率和氣體體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系。最后,采用本文建立的聲學(xué)模型計(jì)算模擬了含少氣流體飽和孔隙介質(zhì)井內(nèi)點(diǎn)聲源激發(fā)的聲波場(chǎng)。采取柱坐標(biāo)系,采用亥姆霍茲分解,引入位移勢(shì)函數(shù)求得井內(nèi)外介質(zhì)中的基本聲場(chǎng)表達(dá)式,再結(jié)合邊界條件,求得了井內(nèi)流體中聲壓的表達(dá)式。分別對(duì)軟硬地層中,同一源距,不同氣體體積分?jǐn)?shù)下的聲勢(shì)和同一氣體體積分?jǐn)?shù),不同源距的聲勢(shì)全波進(jìn)行考查,發(fā)現(xiàn)隨著氣體體積分?jǐn)?shù)的增加,縱波的到時(shí)有延遲,說(shuō)明氣泡的存在對(duì)縱波的速度有影響。由陣列波形到時(shí)算得的縱波的速度與求得的氣體體積分?jǐn)?shù)對(duì)縱波體波速度影響的大小一致。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O422

【參考文獻(xiàn)】

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10 何濤,史

本文編號(hào)：2749348