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《基于多孔介质bisq模型的慢纵波 物理学报 53(9)3083-3089》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第53卷第9期2004年9月物 理 学 报Vol.53,No.9,September,2004100023290P2004P53(09)P3083207ACTAPHYSICASINICAn2004Chin.Phys.Soc.3多孔介质BISQ模型中的慢纵波•崔志文 王克协 曹正良 胡恒山(吉林大学物理学院,长春 130023)(2003年10月29日收到;2004年1月16日收到修改稿) 着重研究了多孔介质BISQ模型中慢纵波的基本特性.给出了BISQ模型下慢纵波速度和衰减的低频近似公式.与Biot理论对比,B
2、ISQ模型中慢纵波的衰减随频率降低急剧增大,且随喷射流长度的减小而增加;相速度随喷射流长度的减小而增加,其低频极限值不是零;孔隙流体位移与固相骨架位移之比的幅值随喷射流长度的增加而减小,其相位特点与Biot模型预测的不同;在流体与孔隙介质的边界上可产生更大的渗流.为对比,同时也给出快纵波的行为.依据BISQ模型可推断:非黏滞流体饱和孔隙介质中不存在喷射流机理;BISQ模型中不会发生“动力协调”现象.关键词:多孔介质,喷射流,慢纵波,动力协调PACC:4320,6265,9130波)的速度频散和衰减难以给出符合实际
3、的解[16]11引言释,理论预测值总比实测值偏低,低孔低渗的情况更为明显.为解决这一问题,一些研究者从不同的[1]多孔介质声学是应用性很强的声学分支,通思路提出新的或修改的模型.其中,Dvorkin和Nur[16,17]过对孔隙介质中弹性波速度频散和衰减的测量可获等将Biot流动机理和喷射流机理综合,提出了得孔隙介质的声学参数,其研究成果已广泛被物理Biot2喷射流统一模型,简称BISQ模型,该模型将纵学、力学、地球物理学研究者所关心.比如,在应用地波的频散和衰减与多孔岩石的特征喷射流长度这一球物理领域,人们希望
4、得到含油孔隙岩石的渗透率新的多孔介质参数联系起来.这一模型已引起许多[2]和孔隙度等参数.Biot建立了流体饱和孔隙介质中研究者的兴趣,国内外都有这一模型的研究成[18—23]的声学理论,该理论预测在孔隙介质中存在三种波,果.这些工作多是将该模型向复杂情况推广,[3][18—20]被Plona1980年的实验证实.随后,与多孔介质中如发展为用于各向异性的情况,顾及到骨架[4—6][21]慢纵波有关的理论和实验研究结果不断发表.的黏弹性等,及基于BISQ理论的波场数值模[22,23]这种特殊波型的慢纵波,近年来一直
5、受到关注.拟.无疑,这些工作对BISQ理论的完善和应用[7]Kelder和Smeulders在实际的Nivelsteiner岩石中观做出贡献,但对引入喷射流机理后,模型参数对各类[8]测到慢纵波,Arntsen和Carcione在Nivelsteiner岩波传播特性影响的进一步物理分析不够.由于慢纵[9]石中数值模拟了慢纵波,诸国桢等用光学方法直波的强衰减,实际地震和测井中观测不到慢纵波,已[10]观地验证了慢纵波的存在,Edelman用渐进方法研有的研究也多将注意力集中在喷射流机理对快纵波[11,12]究了Bi
6、ot慢纵波传播的临界波数,Pride等研究的影响上,而关于BISQ模型中慢纵波的研究至今未了地震波在层状岩石中传播及震电效应中慢纵波的见详细报道.文献[11—13]的研究表明慢纵波在孔[13]作用,胡恒山在声电效应测井中研究了慢纵波的隙介质界面上的散射以及震电转换过程中的作用不贡献.Biot理论已广泛应用于描述和分析孔隙介质容忽视,因此在BISQ模型中讨论喷射流机理对流体[14,15]中的声波问题.饱和孔隙介质中慢纵波的影响有理论和实际意义.然而在许多情况下,Biot理论对实测声波(弹性基于这一认识,本文着重研究
7、BISQ模型下的慢纵3国家自然科学基金(批准号:40074032)资助的课题.•E2mail:kexiew@public.cc.jl.cn;电话:0431-8989266.©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.3084物 理 学 报53卷波.为讨论方便,本文先从提出BISQ模型的基本假量,Ks是固相体积模量.^设出发,由含有动态渗透率的广义达西定律入手,更设k为单位波矢量,固相位移、渗流位移的平面简洁地推导该模型的关键公
8、式,并给出了一个BISQ波解表示为^i(k·r-ωt)^i(k·r-ωt)模型中慢纵波速度和衰减的低频近似公式,着重研u(r,t)=u0ke,w(r,t)=w0ke,究喷射流机理对慢纵波基本特性的影响.作为对比,(6)快纵波相应行为的数值结果也同时列出.代入(5a),(5b)使u0和w0有非平凡解的条件是复另外,本文还讨论了孔隙流体为无黏流体和“动慢度Y满足二次方程[2,
