流体粘性应力对孔隙介质体波和井孔波的影响研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong579
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声波被广泛应用于油气资源勘探和地球科学探测中,地层的声学响应中含有丰富的地质信息,因此学者们对地层声场的研究十分关注。目前,大部分研究中均使用Biot提出的流体饱和孔隙介质弹性波动力学理论,简称为Biot理论。Biot理论的本构方程中未考虑孔隙介质中的流体粘性应力,但实际孔隙地层中的流体是具有粘性应力的。针对这一情况,本文考虑了流体粘性应力,在Biot理论基础上推导了孔隙介质的控制方程,分析了流体粘性应力对孔隙介质体波的影响,并在此条件下进行了井孔声场推导和计算。结果表明:粘性流体饱和的孔隙地层中存在慢横波,且慢横波具有衰减高,速度低的特点。高频高粘度时,相速度较高,更容易被识别。本文主要内容包括:对Biot模型下孔隙地层中传播的波(快纵波、慢纵波、快横波)进行了相关计算,说明了这三种波在孔隙地层中传播时渗流运动的特点。同时,针对Biot模型中的本构方程进行了讨论。基于Biot理论,考虑到实际地层中的牛顿流体存在剪切粘性,推导了粘度修正Biot模型,并对孔隙地层中的体波进行了计算。基于Fortran语言,编程研究了频率和流体粘度对四种体波的速度和逆品质因子的影响,并与Biot模型进行了比较。建立井孔声场模型。以井内为理想流体而井外为牛顿流体饱和的孔隙介质柱面分层模型为例,扩展了井孔声场的边界条件,推导出了场量的积分表达式并计算出了对应井孔声场的解析解。同时,基于Fortran语言,编程计算了Biot模型和粘度修正Biot模型对应的井孔声场全波波形。
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