双相介质波场数值模拟研究

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1、哈尔滨丁业人学理学硕}:学位论文摘要地球内部流体的存在和岩石的各向异性是地下介质的两大表征。其中孔隙流体的存在、固体和流体之间的相互作用会弱化或硬化岩石的力学属性，从而引起声波或弹性波速度的频散和振幅的衰减，并产生第二类纵波。而由固相与液相或固相与气体所组成的岩石双相系统有其自身的特殊规律，他们己不再是理想的纯固体，描述其性态的波动理论势必涉及到微观层次上岩石系统固相与流相相互作用、相互干扰的岩石物理作用过程。弹性介质理论只是将岩石简化为单相弹性介质，将固体和流体、固体和气体、流体和气体，以及它们之间的相互藕合对波的影响用一些综合岩

2、石参数来描述，这使得弹性介质理论不能详细地描述岩石对波传播过程的影响。尤其是在油气勘探的重点己转向隐蔽型油气藏，油气勘探精细化程度越来越高的今天，弹性介质理论已越来越不能适应当今地球物理勘探及工程技术领域的需求。因此，充分考虑了介质的结构、流体与气体的特殊性质、局部特性与整体效应之间关系的双相介质理论己经引起了越来越多的专家学者的广泛关注。本文对双相介质理论进行了详细地阐述，介绍了双相介质理论中彼此独立但又密切相关的三种基础理论:Biot理论、纹间喷射流动理论(OB理论)和BISQ理论。并在此基础上对双相介质正演数值模拟方法进行了较

3、为系统的研究，分析了各自的优缺点以及各自所适应问题的类型。同时，在查阅大量文献的基础之上，对双相介质理论的发展进行了系统的回顾，并根据查阅的文献提出了双相介质理论研究发展现状和发展趋势的个人观点。在拥有了较为厚实的基础理论后，本文用有限差分法对Biot理论二维波动方程进行了数值模拟，取得了较为理想的结果，并根据所得到的图像对双相介质Biot理论中波的传播机制进行了一定的探讨。随后，用时卷正则迭代法对四层地质模型的孔隙率进行了反演计算，也得到了较好的结果，并通过增加15%的噪声证实了此方法具有较强的抗噪性。关键词双相介质;波动方程;数

4、值模拟;有限差分法;时卷正则迭代法:哈尔滨丁业人学理学硕士学位论文AbstractBoththepresenceofthefluidintheearthandanisotropyofrocksaretwomaincharacteristicsundergroundmedia.Porefluidandsolid/fluidinteractioncansoftenandhardentherockformationmechanicalproperty,resultinthevelocitydispersionandamplitudeatt

5、enuationoftheacousticandelasticwavesandcausethecompressionalwaveofthesecondkind.Thetwo-phasesystems,whicharemadeupofthesolidstateandfluidphasehavetheirownspecialregularizations.Theyaren'tthepuresolids,sothetheoriesthatdescribetheircharacteristicsmustincludethesolid/flu

6、idinteractionintherocksystemsinmicro-level.Theelasticmediumtheoriesregardtherockformationasthesingle-phasemedia,anddescribetheefectsthatthediferentmediahaveonthewavewithsomesyntheticparameters.Sotheelasticmediumtheoriesdon'tdescribetheefectsthatrockformationhaveontheel

7、asticwaveprecisely.Theydon'tadapttothedevelopmentofthesocietyanddon'tsatisfytheseismicrequirement.Inviewoftheabovecircumstance,moreandmorescientistspaytheiratentionstothetwo-phasemediumtheories,whichincludethestructureoftheundergroundmediaandthespecialcharacteristicsof

8、fluidandgas.Inthisdissertation,threekindsoftypicaltheoriesfortwo-phasemediaandtheirowncharacteristicsaredemonstratedi