矿化度界面对震电测井波场的影响

震电测井的现场试验中测得电磁首波幅值大于伴随电场幅值,这种情况在前人的理论模拟和模型井测量中从未出现.本文研究矿化度界面对震电测井波场的影响,基于Pride方程和边界连续条件模拟了震电测井波场,其中井外孔隙地层可以视为均匀的或者是径向分层的.计算结果表明:对于均匀孔隙地层,当井内流体矿化度大于井外地层孔隙流体矿化度时,电磁首波幅值可以比伴随斯通利波的电场幅值还大;井内流体矿化度与井外地层孔隙流体矿化度的比值越大,电磁首波相对伴随斯通利波的电场的幅值越大.对于径向分层地层,当井内流体矿化度大于内层地层的孔隙流体矿化度时,电磁首波幅值可以比伴随斯通利波的电场幅值还大;当外层地层矿化度小于内层地层矿化度时,电磁首波幅值可以比伴随斯通利波的电场幅值还大;增加内层地层厚度,电场全波幅值减小,电磁首波相对伴随电场的幅值减小.本文的模拟结果表明,震电测井中确实会出现电磁首波幅值比伴随电场幅值还大的情况,这对于解释震电测井的测量结果具有指导意义.

流体-孔隙介质界面震电反射和透射系数的简化表达式

震电测井和海洋地震勘探中均遇到流体-孔隙介质界面.对于平面声波入射平面界面模型,本文利用前人给出的震电反射和透射电磁波的电场式,导出了震电反射和透射系数的表达式,其中声波与电磁波的物理参数是解耦的.在给定介质参数和入射角且已知三类弹性体波的透射系数时,就能通过该表达式计算震电反射和透射系数.该表达式对于所有入射角都是成立的,当入射角为复数时对应非均匀平面波入射的情况.利用电磁波数远小于界面切向波数的前提条件,将震电反射和透射系数的表达式化简为了简化表达式.简化式中与快纵波、慢纵波和横波有关的量均以透射系数与渗-固位移比的乘积形式出现,而动电耦合系数、电导率和渗透率以乘积形式作为一个整体出现.简化式表明,孔隙介质中的快纵波、慢纵波和横波通过渗流位移势影响震电反射和透射系数.数值算例表明,当平面声波入射角不是极其小时,震电反射和透射系数的简化式是适用的;快纵波对震电反射和透射系数的影响可以忽略.震电反射和透射系数的简化表达式不仅简化了震电波场的计算,而且明确表达了三类弹性体波引起反射和透射电磁信号的物理因素,为地下和海底储层的参数反演提供了思路.

轴对称指向性球面波的界面反射波

无限大平面刚性障板中圆形活塞源的声辐射场可近似为轴对称指向性球面波,前人只给出了活塞面与界面平行时轴对称指向性球面波的界面响应表达式,本文针对活塞面与界面不平行的情况,推导了轴对称指向性球面波的锥面波展开式,并进一步导出了其界面反射波的表达式.在源距远大于声波波长的情况下通过鞍点法将界面反射波的表达式化简为了简化表达式.简化式不仅计算上简洁,而且物理含义清楚:轴对称指向性球面波的界面反射波可视为镜像活塞源激发的轴对称指向性球面波与反射系数的乘积.计算表明,当活塞半径小于声波波长时,反射波对活塞与界面的夹角和接收点的环向方位角不太敏感,反射波的指向性较弱;当活塞半径大于声波波长时,反射波对活塞与界面的夹角和接收点的环向方位角很敏感,反射波的指向性很强.增加活塞与界面的夹角,反射波先增加后减小,反射波的指向性先增强后减弱;当活塞与界面的夹角等于活塞中心镜像点与接收点的连线与界面法线的夹角时,反射波最大,反射波的指向性最强.