起伏地表下基于改进BISQ模型双相介质中曲线网格有限差分法波场模拟

本文以基于改进BISQ模型的二维双相各向同性介质一阶速度-应力方程为基础,推导出了曲线坐标系下对应的方程,然后采用低频散、低耗散的同位网格MacCormack有限差分法来离散方程,并采用紧致的单边MacCormack差分格式结合牵引力镜像法来施加自由地表边界条件,实现了地震波场数值模拟.曲线网格有限差分法采用贴体网格来描述自由表面,地表的网格线紧贴地形,避免了台阶近似造成的数值散射.数值模拟结果表明,在双相介质起伏自由地表和分界面处,各类波型复杂的反射透射规律可以清晰展现,曲线网格有限差分法可以精确地解决地震波在含起伏地表的双相各向同性介质中的传播问题.

     

基于BISQ机制三维双相EDA介质中的反射与透射

基于BISQ机制,采用相慢度参数化的方法,推导了三维双相EDA介质分界面上的反射系数和透射系数矩阵,分别计算了孔隙、裂隙或裂缝中含油、气、水时地震波在界面上的反射系数和透射系数.     

基于BISQ模型的三维双相各向异性介质数值模拟

Biot-flow and squirt-flow are the two most important fluid flow mechanisms in porous media containing fluids. Based on the BISQ （Biot-Squirt） model where the two mechanisms are treated simultaneously, the elastic wave-field simulation in the porous medium is limited to two-dimensions and two-components （2D2C） or two-dimensions and three-components （2D3C）. There is no previous report on wave simulation in three- dimensions and three-components. Only through three dimensional numerical simulations can we have an overall understanding of wave field coupling relations and the spatial distribution characteristics between the solid and fluid phases in the dual-phase anisotropic medium. In this paper, based on the BISQ equation, we present elastic wave propagation in a three dimensional dual-phase anisotropic medium simulated by the staggered-grid high-order finite-difference method. We analyze the resulting wave fields and show that the results are an improvement.     

基于BISQ模型双相EDA介质中VSP记录模拟

本文针对目前的现状,采用了近来比较热门和精确的交错网格有限差分法实现地震频带内弹性波的数值模拟.通过实例模拟了VSP记录,证实了这种方法的可行性和有效性.从我们的正演研究中,发现慢纵波的振幅与渗透率成正比,与孔隙度成反比;而慢纵波的速度则和孔隙度和流体的密度成正比.     

双相介质地震勘探纵向分辨率研究

利用地震响应分辨地下地质现象的能力,取决于地震记录分辨率的大小,基于双相介质模型研究地震勘探分辨率可以促进油气资源、海洋高分辨率地震勘探技术的应用与开发.基于BISQ双相介质模型,结合相速度与衰减分析,研究了雷克子波在双相介质中传播时纵向分辨率随传播距离的变化.同时,分析了渗透率、黏滞系数、喷射流长度等模型参数变化对于纵向分辨率的影响.研究表明:由于BISQ模型的衰减机制,雷克子波在传播过程中,主频不断向低频端移动,分辨率不断降低;在其他条件相同时,渗透率增加,分辨率相对较高,黏滞系数增加,分辨率相对较低,喷射流长度增加,分辨率相对较低;子波纵向分辨率在传播距离不非常大的情况下,分辨率与传播距离可以近似的作为线性关系处理.     

基于改进BISQ机制的双相HTI介质波传播伪谱法模拟与特征分析

改进BISQ(Biot-Squirt)机制在不引入特征喷流长度的情况下,将含流体孔隙介质中Biot流动和喷射流动两种重要的力学机制有机地结合起来,且各相关参数具有明确物理意义和可实现性.本文将改进BISQ机制一维孔隙流体压力公式推广到三维具有水平对称轴横向各向同性介质(HTI介质)情况,结合裂缝各向异性理论,给出了基于改进BISQ机制的双相HTI介质模型及其二维三分量波传播方程,采用伪谱法求解该方程,进行了不同相界、不同频率以及双层地质结构情况下该类介质中波场的数值模拟与特征分析.数值模拟结果表明:伪谱法模拟精度高,压制网格频散效果好,可以得到高精度的波场快照和合成记录;基于改进BISQ机制的双相HTI介质模型兼具裂缝各向异性特征和孔隙弹性特征,其为从双相各向异性理论角度深入研究裂缝性储层的地震响应奠定了理论基础.     

基于BISQ机制三维双相正交裂隙各向异性介质衰减及频散方位特性研究

对于复杂裂隙介质,双相各向异性介质模型更能真实地反映实际地层特征.本文基于BISQ机制推导了三维双相各向异性介质的频散方程,给出了用于确定相速度和逆品质因子的波数方程及其表达式,研究了固体骨架各向异性、固流耦合效应各向异性、渗透率各向异性对衰减及频散的影响,并对频散和衰减的方位特性进行了分析,为预测储层流体的存在、分布以及孔隙结构提供有力的理论依据,使得多方位储层地球物理参数联合反演具有可行性.     

基于非饱和多孔隙介质BISQ模型的储层参数反演

Biot流动和喷射流动是含流体多孔隙介质中流体流动的两种重要力学机制．文中基于同时包含这两种力学机制的非饱和多孔隙BISQ模型,利用小生境遗传算法实现了储层参数(孔隙度、渗透率、含流体饱和度等)的反演．结果表明,本文方法在储层参数的反演过程中目标函数收敛快、且具有较强的抗“噪声”干扰性能,当观测噪声ε≤5%时,储层参数的反演精度很高．最后,通过实测数据的反演应用验证了该方法处理储层参数反演问题的有效性和非饱和BISQ模型的准确性．     

三维裂隙介质中弹性波Green函数的Weyl积分解研究

给出了三维裂隙介质中弹性波Ｇｒｅｅｎ函数的Ｗｅｙｌ积分解表达式，由于该积分解建立在平面波基础上，因而在与三维裂隙介质等价的各向异性介质中Ｇｒｅｅｎ函数的解形式变得非常简洁明了。通过在不含裂隙、含饱和水裂隙和干裂隙情况下对Ｗｅｙｌ积分解的计算，表明了公式的正确性，而且也说明了利用该公式可节省机时和工作量。     

关于两相饱和介质中流相Green函数的解析解

自然界中许多动力学问题需要用两相饱和介质Green函数求得解答,本文在两相饱和介质位移场Green函数解答的基础上,求得的有关饱和流体孔隙压力,进、排流体流量等三个Green函数.从而使两相饱和介质涉及流体问题的Lamb方程能完整地使用.论文在推导过程中详细地阐述了流体三个Green函数的物理意义,并将所得结果与Chen（1994）的纯数学的结果作了对比.最后文章讨论了解析解的稳定性.     

双相各向异性研究、问题与应用前景

地球内部流体的存在和岩石各向异性是地下介质的两大表征,考虑地下流体和介质各向异性问题的双相各向异性理论是当今地震学和地球物理学理论与应用研究的前沿和难题之一。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,上起声波或弹性声波速度的频散的振幅的衰减,并产生第二类压缩波。裂缝或裂隙的定向分布、岩层的旋性沉积、应力场的定向排列,都会引起传播速度的各向异性、横波发生分裂等重要现象,这些     

丽江7.0级地震近场加速度的经验Green函数合成

根据已有的研究成果，建立了丽江主震的地震破裂模型。利用在两个场点上记录到的丽江地震最大余震M6．0的加速度，用经验Green函数法合成了主震在这两个场点上的加速度时程，计算了相应的反应谱，分析了地震破裂过程对震害的影响，发现两个场点的合成结果与地震所造成的宏观破坏现象是一致的。     

两相饱和介质中的集中力点源Green函数

通过对两相饱和介质 Ｂｉｏｔ 方程的变换,利用 Ｐｏｉｓｓｏｎ 方程和 Ｈｅｌｍ ｈｏｌｔｚ 方程性质,求解得到两相饱和介质在集中力点源作用下的位移场 Ｇｒｅｅｎ 函数     

双相介质中地震波的频率-空间域数值模拟

本文利用优化的25点频率-空间域有限差分算法对基于BISQ模型双相各向同性介质中的地震波进行了数值模拟.通过与经典的Biot模型理论模拟结果进行对比,分析了Biot流动（宏观流体流动）和Squirt流动（微观流体流动）耦合作用对地震波在孔隙介质中传播特性的影响.数值模拟在地震频段进行,结果显示：在理想相界和黏滞相界情况下,Squirt流动机制都比Biot流动机制产生了更大的速度频散和能量衰减.其中,在Biot流动和Squirt流动耦合作用下的快P波的速度和振幅小于仅考虑Biot流动影响下快P波速度和振幅,而且慢P波的衰减也更加强烈.本文还研究了地震波在双层双相各向同性介质分界面处的反射和透射特征,双相介质中波的反射与透射现象类似于单相介质的情况.模拟结果表明,利用优化25点频率-空间域有限差分法模拟双相孔隙介质中的地震波场是可行的,这为开展双相孔隙介质全波形反演问题的研究提供了可能.     

适用于更广渗透率范围含泥质砂岩的广义粘弹性BISQ模型

To simultaneously take into account the Biot-flow mechanism, the squirt-flow mechanism, and the frame-viscoelasticity mechanism, a generalized viscoelastic BISQ （Biot/squirt） model is developed for wave propagation in clay-bearing sandstones based on Dvorkin＇s elastic BISQ model. The present model is extended to a wide range of permeabilities （k 〉 0.05 mD） by introducing a dimensionless correction factor for viscoelastic parameters, defined as a function of the permeability and the clay content. We describe the frame＇s stress-strain relationship of the clay-bearing sandstones by the differential constitutive equations of generalized viscoelasticity and then derive the viscoelastic-wave dynamic equations. With the assumption of a plane-wave solution, we finally yield the phase velocities and the attenuation coefficients by solving the dynamic wave equations in the frequency and wave number domain. The comparison of numerical results and experimental data shows that the generalized viscoelastic BISQ model is applicable for modeling the wave propagation in most of the sandstones mainly bearing kaolinite clay.     

含泥质低孔渗各向异性黏弹性介质中的波频散和衰减研究

本文定义了各向异性黏弹性参数修正因子,并将其引入到黏弹性模型中以体现泥质含量对黏弹性机制的影响,同时将波传播过程中孔隙介质骨架黏弹性力学机制与两种孔隙流体流动力学机制（Biot流动和喷射流动机制）有机地统一起来处理,从而给出了描述含泥质低孔渗孔隙各向异性介质中波传播规律的黏弹性Biot/squirt (BISQ)模型.数值计算结果表明,入射波的方位角、各向异性渗透率以及泥质含量等对含流体复杂孔隙介质中波频散和衰减的影响具有显著的方位各向异性特征,在低频范围内（地震波勘探频率）黏弹性力学机制对波传播能量的衰减起主导作用.     

用经验格林函数法和随机方法模拟卢龙地震的比较

在介绍用经验格林函数方法和随机方法模拟地震动的基础上,分别用这两种方法模拟了卢龙5．7级地震。模拟结果表明,用经验格林函数方法模拟地震动的结果与地震记录符合得很好。用随机方法模拟地震动在高频部分与地震动记录符合得比较好,而在中、低频部分符合得不太好。两种方法比较,经验格林函数方法模拟的结果更符合实际记录。但随机方法具有计算简单、无需小震记录的优点,因此发展随机的方法是有意义的。随机方法中中、低频部分不太符合的原因是随机方法中的很多经验关系是在美国大陆得到的。因此建议加强对中国大陆经验关系的研究,并把中国大陆的经验关系加入到随机方法中,使随机的方法成为中国大陆普适的模拟地震动的方法。     

土体本构模型及简化模型对基坑开挖变形数值分析结果的影响

基于大型商用专用软件的数值模拟方法已成为基坑开挖稳定性分析的重要手段之一,但对变形的分析研究较少。通过分析基坑开挖引起的地表沉降变形、基坑侧壁水平位移及坑底隆起变形,研究ABAQUS软件内置土体本构模型及二维简化分析模型对基坑开挖数值模拟结果的影响,并给出基坑开挖三维模型简化成二维模型的适用条件,为基于ABAQUS软件的基坑开挖稳定性分析及变形数值模拟提供参考。