中观尺度孔隙介质地震波场及流体压力数值模拟研究

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1、分类号：P631.4单位代码：10183中研究生学号：2015622040密级：公开观尺度孔隙介质地震吉林大学波场及硕士学位论文流体（学术学位）压力数值中观尺度孔隙介质地震波场及流体压力数值模拟研究模拟研NumericalSimulationofSeismicWaveFieldsandFluidPressurein究MesoscopicPorousMedium刘婷婷作者姓名：刘婷婷吉专业：地球探测与信息技术林大领域（方向）：应用地球物理学指导教师：韩立国教授培养单位：地球探测科学与技术学院2018年5月中观尺度孔隙介质地震波场及流体压力数值模拟研究NumericalSimulation

2、ofSeismicWaveFieldsandFluidPressureinMesoscopicPorousMedium作者姓名：刘婷婷领域（方向）：应用地球物理指导教师：韩立国教授类别：工学硕士答辩日期：2018年05月30日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士(或硕士)学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除

3、文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论

4、文级别：■硕士□博士学科专业：地球探测与信息技术论文题目：中观尺度孔隙介质地震波场及流体压力数值模拟研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：作者联系电话：中观尺度孔隙介质地震波场及流体压力数值模拟研究摘要（作者：刘婷婷指导教师：韩立国教授）上地壳岩石普遍为含有一定孔隙度的复杂孔隙结构，孔隙填充物可由粘土、油、气、水等成份组成，这种不均匀异质性特征使关于地震波在地下介质中传播问题的研究更为复杂。在力源的作用下，岩石颗粒会发生应力应变状态的改变，从而可以间接的反映出传输介质的多参数物理特征，因而关于地震频带范围内弹性波传播规律的研究可以更有效的为储层地球物理以及工程、环境等

5、方面服务。关于复杂介质结构及成份的研究是讨论波传播问题的基础，对于多孔介质而言，裂隙及裂纹通常是代表性的孔隙结构，本文也依此建立了双层含裂隙孔隙模型。为了更符合实际，我们同时考虑到介质的粘弹特性和各向异性特征，通过改变上下两层介质物理参数，如裂隙密度及弹性模量等，对比波在不同物理性质中的传播规律，同时得到变量参数对试验结果的影响。地震波在不同类型介质中的传播规律具有一定的指示作用，因而被作为地震勘探的主要手段，由于地层的吸收作用，波在传播时会发生一定程度的散射和损耗，尤其可以应用到岩石饱和度分析及储层质量控制等方面。近年来，有关波在中观尺度上衰减现象的研究表明，波在中观尺度（介于波长和

6、粒子直径之间，远小于波长）上诱导流体流（WaveInducedFluidFlow,WIFF）的是造成地震波在复杂异质性介质中发生损耗的主要原因之一，因而使关于中观尺度地震波传播状态及相关参数影响的研究变得更有意义。在本文中，我们应用改进的高阶交错网格有限差分方法模拟了地震波在复杂异质性含裂隙孔隙介质中的传播状态，通过改变数值模拟参数及宽带雷克子波震源的应用，我们得到宏观尺度及中观尺度下的地震波场数据，作为Biot理论在孔隙介质中研究的基本结论，快、慢纵波以及横波均在试验模拟中得到实现，在模型参数的基础上，进一步计算了三种波的衰减特性，同时讨论裂隙参数及孔隙度的影响。针对介质的的不均匀性

7、引起的横波分裂特征，我们进一步详细的讨论了裂隙等参数与横波分裂系数的关系。基于Darcy定律的条件下，同时设计含有扁平椭圆裂隙的中观尺度孔隙介质模型，并利用有限元模拟方法得到流体压力场I的变化，同时对裂隙角度在其中的影响进行了讨论。在本文的研究中实现了不同尺度波场的数值模拟，并得到三类典型波的衰减特征，针对含裂隙孔隙介质中裂隙参数的影响，分别从横波分裂系数及流体压力场等几个方面进行讨论，以裂隙密度，裂隙旋转角度以及介质孔隙度等参数为主要研究对象