多孔材料声衰减的实验研究

本文旨在研究多孔岩石声衰减机制及衰减和频率的关系,用共振法测量了人工多孔材料10~5Hz以下的弯曲振动能量损耗,发展了前人测量弹性模量的方法.实验结果表明:干燥试样的内耗基本上与频率无关:水饱和试样的内耗比干燥试样的大得多,并在24.0kHz有显著的弛豫峰;饱和试样的内耗主要产生于固体骨架与孔隙流体之间的相对运动.实验结果与Riot理论和局部流体流动机制一致,但未看到Dunn预言的“边界效应”.     

岩石声学参数的实验测量及研究

通过对天然岩芯及人工岩芯的测量,研究２４０ｋＨｚ-１．ＳＭＨｚ频段内的声频散、温度对岩石声速的影响、岩石含水饱和度对岩石声速和声衰减的影响,给出岩石中声衰减与声波频率间关系的最佳拟合,并讨论了裂缝对岩石中声波传播的影响。     

饱和多孔岩石弛豫衰减对时间和温度的依赖性

通过饱和多孔岩石的低频亚共振试验 ,得到了饱和多孔岩石的内耗峰是典型的弛豫峰的结论 .不同的饱和液体、不同的岩石导致不同的弛豫峰特征 ,饱和岩石的弛豫特性 ,是寻找油田、地热田和预测储层的物性基础 .试验结果表明 ,饱和多孔岩石都具有一个共同的特性———时间和温度的等效性 ,即降低温度与增加振动频率是等效的 ,这就是饱和多孔岩石的弛豫共性 .     

多孔岩石波传播的热弛豫模型修正

经研究发现热弛豫模型的衰减比BISQ模型大得较多,与地球介质相比衰减量也过大;反演与实验结果相比在虚模量的低频(或低温)端和高频(或高温)端相差较大,仅在峰值附近符合较好.针对上述不足,将Arrhenius关系直接引进Biot模型,替换原模型引进的峰值点的频率对数和温度关系,并重新调整了模型参数.这样既改善了原模型衰减量过大,又克服了模型反演中虚模量峰值曲线两侧差异较大的缺点.进行了P波和S波的波传播分析,仍然在频率谱和温度谱上获得热弛豫峰和Biot峰.分析显示热弛豫峰导致波速随频率升高而上升的普遍规律,Biot峰导致波速随温度升高而上升的异常现象.在相同条件下对Biot模型,BISQ模型和热弛豫模型的P波波速和衰减进行了对比.热弛豫模型得到的速度频散更强,频散范围更宽,所得的衰减峰值频率比BISQ模型要低,衰减幅度比BISQ模型稍大.这些结果与实验结果相近,更符合实际.     

岩石声学参数的实验测量及研究

通过对天然岩芯及人工岩芯的测量，研究２４０ｋＨｚ-１．ＳＭＨｚ频段内的声频散、温度对岩石声速的影响、岩石含水饱和度对岩石声速和声衰减的影响，给出岩石中声衰减与声波频率间关系的最佳拟合，并讨论了裂缝对岩石中声波传播的影响。     

饱和多孔岩石弛豫衰减对时间和温度的依赖性

通过饱和多孔岩石的低频亚共振试验 ,得到了饱和多孔岩石的内耗峰是典型的弛豫峰的结论 .不同的饱和液体、不同的岩石导致不同的弛豫峰特征 ,饱和岩石的弛豫特性 ,是寻找油田、地热田和预测储层的物性基础 .试验结果表明 ,饱和多孔岩石都具有一个共同的特性---时间和温度的等效性 ,即降低温度与增加振动频率是等效的 ,这就是饱和多孔岩石的弛豫共性 .     

岩石的含水饱和度对纵,横波速及衰减影响的实验研究

在不同饱和度下测试了纵、横波速和衰减Ｑ值，发现了它们随饱和度变化的不同规律，对实验结果进行了理论分析和计算，提出了相应的影响机理，给出了很好的拟合曲线。     

岩石蠕变过程中声发射活动的实验研究

在常温下、单轴加压下对两种岩石完整样品进行蠕变破坏过程中声发射活动实验.根据实验获得的数据讨论了蠕变三个阶段中声发射活动特征.在瞬态蠕变阶段,随着加载,声发射活动逐渐增强;在稳态蠕变阶段,在较低的声发射活动背景上,可能出现较强的信号,声发射幅值-频度关系的 m 值可能稳定于某一低值,也可能下降;进入加速蠕变阶段,声发射活动水平增强,m 值下降加快,也可能表现为明显回升后再下降,并与岩石样品的性质有关.将蠕变破坏三个阶段中声发射活动与地震孕育过程中某些地震活动图象变化(如 b 值、前震活动)进行了联系,提出地壳岩石蠕变破坏机制形成前震——主震——(余震)型地震序列类型的可能性.      

岩石蠕变过程中声发射活动的实验研究

在常温下、单轴加压下对两种岩石完整样品进行蠕变破坏过程中声发射活动实验.根据实验获得的数据讨论了蠕变三个阶段中声发射活动特征.在瞬态蠕变阶段,随着加载,声发射活动逐渐增强;在稳态蠕变阶段,在较低的声发射活动背景上,可能出现较强的信号,声发射幅值-频度关系的 m 值可能稳定于某一低值,也可能下降;进入加速蠕变阶段,声发射活动水平增强,m 值下降加快,也可能表现为明显回升后再下降,并与岩石样品的性质有关.将蠕变破坏三个阶段中声发射活动与地震孕育过程中某些地震活动图象变化(如 b 值、前震活动)进行了联系,提出地壳岩石蠕变破坏机制形成前震—主震—(余震)型地震序列类型的可能性.     

云南地区散射衰减、吸收衰减及尾波衰减的综合研究

利用云南省地震局遥测台网记录的地震波形资料,采用多流逝时间窗分析方法,得到了云南地区不同台站的散射衰减和吸收衰减,并通过单次散射模型得到了不同台站的尾波衰减.研究结果显示,云南地区的散射衰减、吸收衰减、总衰减和尾波衰减空间分布以金沙江—红河断裂带为界,均表现出西部低,东部高的特征.云南地区地震波衰减以吸收为主,2~4 Hz、4~8 Hz、8~16 Hz三个频带各台站的吸收衰减Q^－1_i均大于散射衰减Q^－1_c,1~2 Hz除个别台站的吸收衰减明显小于散射衰减,其它台站均大于或接近散射衰减.尾波衰减Q^－1_c在1~2 Hz稍大于吸收衰减而小于总衰减,在2~4 Hz、4~8 Hz、8~16 Hz与总衰减接近,个别台站大于总衰减Q^－1_t.云南地区散射衰减与频率的关系为Q^－1_s=0.0138f^－1.61,吸收衰减与频率的关系为Q^－1_i=0.0119f^－0.86,总衰减与频率的关系为Q^－1_t=0.0247f^－1.1,尾波衰减与频率的关系为Q^－1_c=0.0129f^－0.71.与世界其它地区相比,云南地区的散射衰减处于中等偏低的水平,吸收衰减处于中等偏高的水平.     

声波在两种多孔介质界面上的反射和透射

本文导出了声波在两种多孔介质界面上反射、透射的一般计算公式.作为例子,数值计算了P1波入射于界面时,P1、P2和S波的反射、透射系数与声波频率、入射角等量之间的关系.结果表明,各种模式波的反射、透射系数与入射角、多孔介质性质有关,在Biot特征频率附近与频率有关,并用界面两侧的法向能流相等验证了结果的正确性.若把多孔介质当作均匀固体处理,将会得到显著不同的结果.     

声波在两种多孔介质界面上的反射和透射

本文导出了声波在两种多孔介质界面上反射、透射的一般计算公式.作为例子,数值计算了P₁波入射于界面时,P₁、P₂和S波的反射、透射系数与声波频率、入射角等量之间的关系.结果表明,各种模式波的反射、透射系数与入射角、多孔介质性质有关,在Biot特征频率附近与频率有关,并用界面两侧的法向能流相等验证了结果的正确性.若把多孔介质当作均匀固体处理,将会得到显著不同的结果.     

各向异性双相介质中多极源声波测井理论研究

将各向异性地层模拟为横向各向同性双相介质 ,使其对称主轴与井孔中心轴线相垂直 .本文针对井孔模型下的多极源声波测井问题提出了一种解析的摄动方法 .将各向异性双相介质看作是由对应的各向同性双相介质加上摄动部分而组成 ,并引入 5个关于弹性模量偏离各向同性时的摄动量 ,对对称主轴与井轴垂直的各向异性双相介质的多极源声波测井问题进行了系统的理论研究和分析 ,严格求解了井孔内外的零级和一级近似声波场 .发现在n级多极源激发下 ,井孔中不仅出现n级多极声场 ,而且还能激发出与各向同性地层时不相同的高于和低于n级的多极声波场     

各向异性双相介质中多极源声波测井理论研究

将各向异性地层模拟为横向各向同性双相介质 ,使其对称主轴与井孔中心轴线相垂直 .本文针对井孔模型下的多极源声波测井问题提出了一种解析的摄动方法 .将各向异性双相介质看作是由对应的各向同性双相介质加上摄动部分而组成 ,并引入 5个关于弹性模量偏离各向同性时的摄动量 ,对对称主轴与井轴垂直的各向异性双相介质的多极源声波测井问题进行了系统的理论研究和分析 ,严格求解了井孔内外的零级和一级近似声波场 .发现在n级多极源激发下 ,井孔中不仅出现n级多极声场 ,而且还能激发出与各向同性地层时不相同的高于和低于n级的多极声波场     

岩石声频散的实验研究及声波速度的外推

对岩石声频散进行了实验研究,用不同频率的声学探头使用超声波脉冲穿透法对砂岩和泥岩样品进行了测量,并分析了两者的频散现象.结果表明：在51kHz—1MHz频率范围内,在干燥状态下岩芯有频散现象;在饱水状态下,砂岩的频散现象更明显,岩芯中流体的存在是影响纵波频散的一个重要原因.利用频散方程计算不同频率时的速度值,并与实验结果进行了比较,说明频散方程可以较好的描述砂岩与泥岩的频散关系.     

岩石声频散的实验研究及声波速度的外推

对岩石声频散进行了实验研究，用不同频率的声学探头使用超声波脉冲穿透法对砂岩和泥岩样品进行了测量，并分析了两者的频散现象.结果表明：在51kHz-1MHz频率范围内，在干燥状态下岩芯有频散现象；在饱水状态下，砂岩的频散现象更明显，岩芯中流体的存在是影响纵波频散的一个重要原因.利用频散方程计算不同频率时的速度值，并与实验结果进行了比较，说明频散方程可以较好的描述砂岩与泥岩的频散关系.     

利用走时反演二维多孔介质渗透率

综合利用直接方法和优化方法研究二维多孔介质渗透率反演问题. 问题的提法与前人不同,是由区域内各点流体渗透的走时来反演渗透率. 该反问题的求解可分成两步进行,归结为两个相应的子问题进行研究. 首先由流体走时反演二维多孔介质速度场的数值算法,然后由二维多孔介质速度场反演二维多孔介质渗透率的数值算法,最后给出数值例子. 数值结果表明了所用数值方法的正确性和有效性.     

孔隙介质声学理论中的动态渗透率

解释了Johnson动态渗透率k(ω)的概念,指出k(ω)包含了Biot理论中质量耦合系数和粘滞修正系数的意义,对k(ω)与Biot理论中相应表达式kB(ω)进行了比较,当结构因子β≈64α∞/m时k(ω)与kB(ω)的差异很小.计算表明,当声源频率接近临界频率时声测井波形中导波的衰减随质量耦合系数增大而减小.