数字岩石物理中弹性参数的有限差分计算方法

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1、第59卷第1O期地球物理学报Vo1．59，No．102016年1O月CHINESEJOURNALOFGEOPHYSICS0ct．。2016印兴耀，秦秋萍，宗兆云．2016．数字岩石物理中弹性参数的有限差分计算方法．地球物理学报，59(10)：3883—3890，doi：106038／cjg20161031．YinXY，QinQP，ZongZY．2016．Simulationofelasticparametersbasedonthefinitedifferencemethodindigitalrockphysics．ChineseJ．Geophys．(inChinese)，59(1O)：388

2、3—3890，doi：10．6038／cjg20161031．数字岩石物理中弹性参数的有限差分计算方法印兴耀。，秦秋萍。，宗兆云1中国石油大学(华东)，青岛2665802海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室，青岛266071摘要数字岩石物理利用三维成像技术和数学方法，建立数字岩心，开展多场物理响应模拟，计算岩石的等效弹性参数，为岩石物理学研究开拓了新的领域．本文发展了一种基于高阶有限差分的岩石模量数值计算的新方法，该方法便于理解，容易实现，占用内存相对较少，计算效率高，结果合理，弥补了常规岩石物理实验周期长，成本高，误差大等不足．该方法将三维数字岩心样本嵌入一个具有与岩心样本骨

3、架颗粒相同弹性性质的区域中扩充成一个新模型，测量由数字岩石样本非均匀结构带来的纵波或横波峰值振幅的时间差，利用该时间差(相对参考模型)估算纵横波的等效速度，进而求取等效弹性模量．理论模型和实际岩心的计算结果表明，数值模拟结果与实验结果有较高的吻合度，验证了该方法的合理性．关键词数字岩石物理；高阶有限差分；弹性模量；速度d：1O．6O38／西g2Ol61O31中图分类号P631收稿日期2015-09-18，2016—05—13收修定稿Simulationofelasticparametersbasedonthefinitedifferencemethodindigitalrockphysics

4、YINXing—Yao，QINQiu—Ping，ZONGZhao—Yun’1ChinaUniversityofPetroleum，Qingdao266580，China2LaboratoryforMarineMineralResources，QingdaoNationalLaboratoryforMarineScienceandTechnology，Qingdao266071，ChinaAbstractDigitalcoreisanewfieldofpetrophysicsexperiments，whichsimulatesresponsesofmultiplephysicsfieldsan

5、dcalculatesequivalentlyelasticparametersofrocksthroughthree—dimensionalimagingtechniquesandmathematicalmethods．Inthispaper，anewapproachisproposedtoacquiremodulusofrocksbasedonthehigh—orderfinitedifferencemethod，whichiseasytounderstandandimplement，takinguplessmemoryandmakinguptheweaknessoftheconvent

6、ionalrockphysicsexperimentwithlongperiods，highcostsandbigerrors．Forthepurposeofestimatingelasticmoduliavailable，thedigitalrocksampleisembeddedinahomogeneouselasticregionassignedelasticpropertiesofthegrainmateria1．Withreceiversatthebottomofthemodel，itispossibletomeasurethetime—delayofthepeakamplitud

7、eoftheplaneP—orS—wavescausedbytheinhomogeneousstructureofthedigitalrocksample．Withthetime—delay(comparedtothereferencemode1)weestimatetheeffectivevelocityofboththecompressionalandtheshearwaves．Thestudyonath