各向异性黏弹性介质伪谱法波场模拟

当地震信号通过复杂地球介质时，地层除了表现为各向异性，还表现为内在的黏弹性特征 因此，为准确描述地震波在地球介质中的传播特征，理想的地球介质模型应该能够模拟岩石 的各向异性特征和衰减特征.给出了各向异性黏弹性介质模型的波动方程，推导了伪谱法波场正演模拟的递推公式，并利用伪谱法实现了地震波波场数值模拟.表明了该介质模型中地 震波场特征与各向异性主轴方位和介质的黏滞性参数之间的关系. 关键词： 黏弹性 各向异性 伪谱法     

4.0 GPa压力下纯橄岩弹性纵波速度和衰减的实验研究

 应用超声波透射法和超声波频谱振幅比法、在4.0 GPa压力条件下、测量了弹性纵波通过纯橄岩的波速（v_P）和品质因子值（Q_P，用于表征衰减）随压力的变化，并分析了纯橄岩内部结构的变化对波速和衰减的影响。在实验压力范围内（≤4.0 GPa），随压力升高，纯橄岩的纵波速度逐渐增大：从7.6 km/s（0.4 GPa）逐渐增大至8.5 km/s（4.0 GPa），升高了11.8%，低压时的增大幅度大于高压时的增大幅度。纯橄岩的品质因子值呈两段式线性变化：从低压区间到高压区间品质因子值的增大幅度明显变小（0.4~2.4 GPa压力范围内Q_P增大了358.5%，2.4~4.0 GPa压力范围内Q_P仅升高了7.6%）。纯橄岩的品质因子从54（0.4 GPa）升高至266.4（4.0 GPa），增大幅度达393.3%。在相对低压（0.4~2.4 GPa）条件下，纵波通过纯橄岩的速度增大、衰减降低主要是由于样品内的孔隙和微裂纹大量闭合，岩石密度增大，纵波在通过样品内孔隙和裂缝时损失的机械能降低，因此纵波通过纯橄岩的能量增大（即衰减降低），波速升高；当围压较高（2.4~4.0 GPa）时，纯橄岩内大部分裂纹已经闭合，而且矿物颗粒边界接触紧密。岩石内部的裂纹和颗粒之间由于摩擦滑动而损失的能量也变少，所以在高压时纯橄岩的波速和衰减的变化幅度变缓，但波速仍呈线性增大，而品质因子值（衰减）随压力升高几乎趋于不变。     

方位各向异性黏弹性介质波场有限元模拟

随着裂缝性储集层的地位越来越重要，黏弹性各向异性介质中地震波传播理论的研究也越来越受到重视.在弱黏滞性条件下，针对标准线性黏弹性体模型，采用时间增量法，在每一个时间步长确定黏弹性变形及载荷，并在计算下一个时间步长的黏弹性变形时把它加载进去，建立类似于解弹性问题的黏弹性方位各向异性介质波动方程的有限元递推公式.数值模拟给出了黏弹性波在地球介质中的波场传播特征. 关键词： 黏弹性 方位各向异性 有限元 时间增量法     

裂缝性地层黏弹性地震多波波动方程

裂缝检测是目前国内外石油勘探界研究的一个热点问题，如何确定裂缝方位等参数是石油公司面临的难题，而解决该难题就要确定裂缝方位等参数与地震波场传播之间的定量关系.但是目前所采用的裂缝性地层介质模型不能完全定量地反映裂缝的方位特征和衰减特征.针对该问题，建立了具有任意裂缝方位的裂缝性地层介质模型；并构造了时间增量的方法，将非线性的卷积积分采用近似的方法实现，建立了以位移场表示的具有任意方位角的黏弹性方位各向异性介质的波动方程.该波动方程定量地给出了黏弹性波场特征与裂缝走向的关系，描述了黏弹性地震波在这种介质中的 关键词： 裂缝 各向异性 黏弹性 波动方程     

各向异性渗流条件下弹性波的传播特征

研究了弹性波在非均匀裂纹孔隙介质中的传播特性,建立了各向异性喷射流模型.当弹性波通过裂纹孔隙介质时,由于波的扰动及裂纹和孔隙几何结构的不一致,导致在裂纹内部及裂纹与周边孔隙之间同时存在着流体压力梯度.此时的弹性波波动响应中包含着裂纹内连通性特征和背景孔隙渗透率信息.流体的动态流动过程使得介质的等效弹性参数为复数(非完全弹性),并且具有频率依赖性.当弹性波为低频和高频极限时,介质为完全弹性;当处于中间频段时,波有衰减和频率依赖.裂纹孔隙介质的各向异性连通性(渗透率)对应着各向异性特征频率(当渗流长度等于非均匀尺度时的弹性波频率),波的传播受到裂纹内连通性的影响.在一定频段内,随着裂纹厚度的增加,将出现第二峰值,峰值大小同时受到裂纹厚度和半径的影响.     

谱有限元模拟正交各向异性黏弹性材料中导波传播特性

研究了导波在正交各向异性黏弹性复合板中传播的色散特性、波结构及功率流密度。基于二维平面运动方程,采用谱有限元方法得到了导波色散的特征方程。分析了正交各向异性黏弹性板中各向异性和黏性对能量速度和波结构的影响,以及基底对导波功率流密度的影响。数值研究结果表明:导波沿纤维方向传播的能量速度大,材料的黏性对速度影响较小,但会减小波结构的幅度;在高频时,基底的存在使两个基本模态的功率流密度分别集中到波导的上下表面,形成弱色散、高衰减及无色散、零衰减的表面波。数值模拟结果为导波用于复合材料定量无损检测和性能评价提供理论依据。      

含平行裂缝储层中地震波频散、衰减、及频变各向异性*

裂缝厚度(张开度)对裂缝储层有效渗透率等起关键作用因而探测裂缝厚度对裂缝储层的勘探开发具有重要意义。针对此,该文主要介绍地震波在含平行裂缝储层中的频散、衰减及频变各向异性特征,及其与裂缝厚度的关系。重点探讨了流体运动与散射两种主要机制,并介绍了最新的理论模型研究进展。研究表明,裂缝厚度对流体运动与散射机制均会产生重大影响,主要影响频率范围为流体运动的高频区域和散射的低频区域。该频率范围常在地震频带内,故在实际地震勘探中应考虑裂缝厚度的影响,其同时为地震探测裂缝厚度提供了理论基础。最后,还探讨了流体运动与散射机制的耦合作用,并给出了相应的理论模型。结果表明,两种机制相互耦合时,地震波的频散衰减特征会发生明显变化,应予以考虑。     

超分子结构单元研究黑索金的弹性各向异性

含能材料的弹性性质微观上体现了分子间的结合力,且与含能材料的化学分解和爆炸相关.因此,弹性性质-晶体结构的关联为设计具有特定性质的新材料和理解含能材料点火起爆提供了理论基础.本文提出超分子结构单元作为最小化学单元来定量表征黑索金(RDX)不同晶面的弹性模量.基于超分子结构单元的弹性模量模型表明,与弹性模量相关的微观因素有:超分子结构单元的分子对数量、分子对的平衡距离、分子间力常数以及分子间非键能与晶面法线的夹角;而弹性模量的各向异性来源于分子间非键能与晶面法线的夹角不同.研究结果表明, RDX的超分子结构单元包含15个RDX分子,以该超分子结构单元计算得到RDX(100),(010),(001),(210)和(021)晶面的弹性模量分别为21.7, 17.1, 20.1, 19.1和15.3 GPa.除RDX(001)晶面外,以上晶面的理论计算值与超声共振谱、脉冲激热散射、布里渊散射和纳米压痕实验值基本吻合. RDX(001)晶面的计算值(20.1 GPa)远高于实验值(15.9—16.6 GPa),原因可能是计算过程中将RDX分子看作刚性体,忽略了RDX(001)晶面在外界载荷作用下...     

0.5～4.0 GPa、100～300 ℃条件下辉长岩弹性波速及衰减特征

 报道了100～300 ℃、0.5～4.0 GPa条件下辉长岩纵波速度（v_P）和横波速度（v_S）,并且根据品质因子（Q_P、Q_S）的变化讨论了该条件下辉长岩的物性特征及其地震地质意义。实验结果表明：压力为0.5～4.0 GPa时,固定温度下辉长岩v_P、v_S、Q_P、Q_S随压力增大而递增,并且在0.5～2.3 GPa压力范围内它们随压力的变化率比在2.3～4.0 GPa范围内的大;固定压力下,温度从100 ℃增至300 ℃时,辉长岩v_P、v_S、Q_P、Q_S呈线性下降趋势。进一步分析得到：在0.5～2.3 GPa压力下,随着压力的增加辉长岩样品不断被压缩,样品的连续性变好,弹性加强,弹性波衰减变小,波速与Q值升高;在2.3～4.0 GPa压力下,样品被压密,样品接近连续弹性介质,弹性波衰减很小,波速与Q值的变化速率变小;在温度为100～300 ℃条件下,辉长岩样品内部以膨胀为主,样品密度变小,弹性波速与Q值呈线性下降趋势。研究结果表明,在岩石圈内构造应力局部集中会导致岩石Q值增大,岩石破裂、热物质局部聚集会导致岩石Q值降低,这也解释了地震前后观测到的震源区Q值的类似变化。     

用声波速度确定骨组织弹性参数

本文用超声方法确定密质骨的弹性特征,其基本原理是基于弹性波理论中的Christoffel方程。本文应用液浸、声波穿透技术,对牛胫骨样品中一些特殊入射方向的声波速度进行了测试,利用固体中沿任意方向的弹性波传播速度与材料的弹性系数间的关系,通过计算机编程反演出具有六方晶体对称结构的密质骨组织的5个独立弹性常数。结果与相关文献中其它方法所得结果一致。     

Wave dispersion and attenuation in viscoelastic isotropic media containing multiphase flow and its application

In this paper,we introduce the complex modulus to express the viscoelasticity of a medium.According to the correspondence principle,the Biot-Squirt(BISQ)equations in the steady-state case are presented for the space-frequency domain described by solid displacements and fluid pressure in a homogeneous viscoelastic medium.The effective bulk modulus of a multiphase flow is computed by the Voigt formula,and the characteristic squirt-flow length is revised for the gas-included case.We then build a viscoelastic BISQ model containing a multiphase flow.Through using this model,wave dispersion and attenuation are studied in a medium with low porosity and low permeability.Furthermore,this model is applied to observed interwell seismic data.Analysis of these data reveals that the viscoelastic parameter tanδ is not a constant.Thus,we present a linear frequency-dependent function in the interwell seismic frequency range to express tanδ.This improves the fit between the observed data and theoretical results.     

各向异性粘弹性孔隙介质地震波场伪谱法正演模拟

地球介质各向异性、粘弹性以及孔隙特征是地震资料描述油气储层时应综合考虑的. 建立了各向异性粘弹性孔隙介质模型，导出了各向异性粘弹性孔隙介质的弹性波波动方程，采用伪谱法正演模拟了各向异性粘弹性孔隙介质地震波，进行了其波场特征分析. 该研究有益于加深对地震波在实际地球介质中传播规律的认识.     

A study of ultrasonic velocity and attenuation on nanocystalline MgCuZn ferrites

The nanocrystalline MgCuZn ferrites with particle size (∼30 nm) have been synthesized by microwave-hydrothermal (M-H) method at 160 °C/45 min. The powders were densified at 750-900 °C/30 min using microwave sintering method. The sintered samples were characterized using X-ray diffraction and scanning electron microscope. The grain sizes of the sintered samples are in the range of 60-80 nm. The ultrasonic velocities have been measured on MgCuZn ferrites using the pulse transmission method at 1 MHz. The ultrasonic velocity is found to decrease with an increase of temperature. A small anomaly is observed around the Curie temperature, 520 K. The anomaly observed in the thermal variation of longitudinal velocity and attenuation is explained with the help of magneto-crystalline anisotropy constant.     

导电介质中电磁波相移常数与振幅衰减常数的方向关系

基于非均匀电磁波在导电介质中传播时其相移常数方向和振幅衰减常数方向的不一致性,利用电磁波在导电介质界面的边界条件,给出了非均匀电磁波相移常数和振幅衰减常数方向的关系.结果表明,在同一均匀导电介质中非均匀电磁波相移常数和振幅衰减常数方向间满足定量关系,引起电磁波相移常数和振幅衰减常数方向改变的原因是导电介质的改变,在折射波中存在这种方向的改变,导电介质的界面是方向的突变界面.同时还通过几个特例对在层状多层介质中传播的电磁波进行了分析.     

Phase and group velocity considerations for dynamic modulus measurement in anisotropic media

In anisotropic media, the direction of energy propagation does not necessarily coincide with the wave normal, i.e. the energy flux vector does not coincide with the wave normal. Since, experimentally, one measures group velocity not phase velocity, one must therefore be careful in interpreting ultrasonic wave speed measurements in anisotropic media. This is of particular importance in elastic property reconstruction where acoustic velocity measurements are used as the basis for determining anisotropic material properties. In this work, the consequences of energy flux deviation from the wave normal are considered for typical experimental geometries. Particular attention is devoted to developing appropriate relationships between the phase velocity and ultrasonic transit time measurements, as these relations are most useful for elastic property reconstruction. In all the cases considered, it is shown that the phase velocity can be directly calculated from appropriate time delay measurements.     

An analysis of seismic attenuation in random porous media

The attenuation of seismic wave in rocks has been one of the interesting research topics, but till now no poroelasticity models can thoroughly explain the strong attenuation of wave in rocks. In this paper, a random porous medium model is designed to study the law of wave propagation in complex rocks based on the theory of Biot poroelasticity and the general theory of stochastic process. This model sets the density of grain, porosity, permeability and modulus of frame as random parameters in space, and only one fluid infiltrates in rocks for the sake of better simulation effect in line with real rocks in earth strata. Numerical simulations are implemented. Two different inverse quality factors of fast P-wave are obtained by different methods to assess attenuation through records of virtual detectors in wave field (One is amplitude decay method in time domain and the other is spectral ratio method in frequency domain). Comparing the attenuation results of random porous medium with those of homogeneous porous medium, we conclude that the attenuation of seismic wave of homogeneous porous medium is far weaker than that of random porous medium. In random porous media, the higher heterogeneous level is, the stronger the attenuation becomes, and when heterogeneity σ = 0.15 in simulation, the attenuation result is consistent with that by actual observation. Since the central frequency (50 Hz) of source in numerical simulation is in earthquake band, the numerical results prove that heterogeneous porous structure is one of the important factors causing strong attenuation in real stratum at intermediate and low frequency.