消除探地雷达数据的子波衰减和频散的反滤波方法

消除探地雷达数据的子波衰减和频散可以很好地提高探地雷达的勘探深度和勘探分辨率.常用的消除探地雷达数据的子波衰减和频散方法为反Q滤波方法.该方法需要利用地下介质的Q参数,但是正确求取地下介质的Q参数很困难.针对这一问题,本文提出了一种消除探地雷达数据的子波衰减和频散的反滤波方法.该方法以地下介质反射系数是随机数为前提,利用地下介质等效滤波器具有最小相位这个特性,通过求取等效滤波器的振幅谱来求取等效滤波器的反滤波器.最后,利用该反滤波器对探地雷达数据进行反滤波,实现消除探地雷达数据的子波衰减和频散.

基于Zener线性体的黏弹孔隙介质衰减频散特征分析

地震波传播经过储层时,表现出明显的衰减和频散特征.该现象的主要成因应该包含两种机制:一是固体骨架的黏弹机制,二是孔隙流体的流动机制.这两种机制在单独研究时具有各自的局限性.Zener线性体模型描述的黏弹机制将储层等效为一个固体,忽略了孔隙中流体流动造成的地震波衰减;而BISQ模型考虑了储层的双相结构以及宏观及微观的孔隙流体流动机制,但其模拟衰减频带处于高频,不能解释在地震频带明显的衰减现象.本文分析了Zener模型和BISQ模型的作用机制,并将两种机制结合,推导了Zener-BISQ模型的本构方程.通过求解新模型的平面波解,分析了其相速度和逆品质因子的衰减和频散特征.最后,通过3个模型的数值实验研究了Zener模型其中的作用和控制方式.

饱和砂岩的黏弹行为的实验研究

通过Metravib热机械分析仪,用正弦波进行加载,实验时固定静载为100N,正弦波动载荷恒为60 N,将总载荷控制在屈服点以下;在温度为—50～125℃,升温速率为1℃/min,频率为5～1000 Hz的条件下,对泵油饱和长石砂岩、彭山砂岩样品进行单轴循环加载实验,求取泵油饱和长石砂岩和彭山砂岩的衰减、耗散角、模量、波速与温度和频率的关系.以此研究了饱和多孔岩石在弹性范围内的衰减、耗散角、杨氏模量和弹性波波速随温度和频率的变化规律.取得了随频率或温度增高饱和多孔岩石的衰减峰和耗散角峰的峰位向高温或高频方向移动的热激活弛豫规律.以低频共振衰减解释了随频率增高衰减强度增大;用阻尼衰减和以岩石天然孔隙裂缝随疲劳载荷时间的增长,裂缝纵横比增加,解释了随频率增高,衰减峰的峰位向高频方向移动和衰减峰的强度降低的另一实验结果.这些实验结果与低频共振的驻波实验取得了同样的热激活弛豫规律,说明热激活弛豫机制在饱和多孔岩石中具有一定的普适性.本文还获得了杨氏模量和弹性波波速随温度升高而下降,随频率增高而增大,具有频散效应,随温度升高频散效应有减弱的趋势.该研究结果对理论模型研究具有指导意义,对地震资料的解释具有实用意义.

饱和砂岩在疲劳载荷作用下的黏弹性性质

采用由法国引进的Metravib热机械分析仪,用正弦波加载方式,模拟地震波(行波)的传播,试验时固定静载为100 N,正弦波动载荷恒为60 N,将总载荷控制在屈服点以下;在温度为-50℃～125℃、升温速率保持在1℃/min、频率为5～90 Hz的条件下,对饱和泵油长石砂岩、彭山砂岩圆柱形样品进行单轴循环加载试验,求取饱和泵油长石砂岩和彭山砂岩波的能量衰减、虚模量、杨氏模量、弹性波速度与温度和频率的关系。以此研究饱和多孔岩石中行波的能量衰减和虚模量随温度的变化规律,取得行波随频率增高饱和多孔岩石的能量衰减峰和虚模量峰的峰位向高温方向移动、能量衰减峰和虚模量峰的强度增大的热激活弛豫规律,这种行波规律也是热激活弛豫机制引起。同时,获得饱和岩石的杨氏模量和弹性波速度对温度和频率的动态响应。杨氏模量和弹性波波速随温度升高而下降,随频率增高而增大,具有较明显的频散效应,随温度升高频散效应有减弱的趋势,取得与低频共振的驻波试验同样的热激活弛豫规律,说明热激活弛豫规律在饱和多孔岩石中具有一定的普适性。其结果是研究时温等效的试验和理论基础;同时该研究结果对岩石物理理论模型研究具有很好的指导意义,对现场地震波和声波测试结果和地震勘探资料的解释具有现实意义。

用非强迫共振法研究饱和岩石的黏弹性响应

通过Metravib热机械分析仪,用正弦振动对岩样进行加载,并以饱和岩石对正弦振动传播的黏弹响应,来模拟地震波在饱和岩石中传播时的黏弹性响应,以获取地震波在饱和岩石中传播时的黏弹行为。试验时固定静载为120 N,正弦波动载荷为80 N;在温度-40℃～100℃,频率5～400 Hz的范围内,对2种孔隙度的泵油饱和彭山砂岩样品进行单轴循环加载试验,以得到泵油饱和彭山砂岩的衰减、弹性模量、弹性波速度与温度的关系。由此研究饱和多孔岩石在弹性范围内的衰减、杨氏模量和弹性波波速随温度的变化规律。研究结果表明:随频率的增高,饱和多孔岩石的能量衰减峰的峰位向高温方向移动的热激活弛豫规律。利用阻尼衰减机制,解释了随振动频率提高,衰减峰的强度降低的试验结果。这些试验结果与低频共振的驻波试验得到的热激活弛豫规律一致,说明热激活弛豫机制在饱和多孔岩石中具有一定的普适性。与此同时,得到弹性模量和波速随温度升高而逐渐下降的一般规律,以及随频率的增高而增大的频散特性,但是样品的频散效应随温度升高有减弱的趋势。该频率和温度范围的研究结果对岩石理论模型研究具有指导意义,对地震资料的解释具有实用意义。饱和岩石的衰减研究对地震工程和勘探地球物理具有特殊的意义,尤其对勘探地热蒸汽库或天然气库有很好的实用价值。

用应力—应变法研究饱和砂岩的黏弹性特征

应用Metravib热机械分析仪,选取适宜实验参数(固定静载为140N,正弦波动载荷为80N,且将总载荷控制在屈服点以下;温度为-30℃～150℃,升温速率为1.5℃/min;频率为1～1000Hz),对泵油饱和长石砂岩和彭山砂岩进行正弦波单轴循环加载,以研究饱和多孔岩石在弹性范围内的衰减、杨氏模量和弹性波波速随温度和频率的变化规律。实验结果表明,饱和多孔岩石的衰减峰峰位表现为随频率增高而向高温方向移动的热激活弛豫规律和Arrhenius关系。该实验与低频共振驻波实验取得了同样的热激活弛豫规律,说明热激活弛豫机制在饱和多孔岩石中具有一定的普适性。由分析实验数据还得知:杨氏模量和弹性波波速具有随频率增高而增大、随温度升高而下降的普遍规律;存在较强的频散效应,且频散效应具有随温度升高而减弱的趋势。

泵油饱和砂岩黏弹行为的实验研究

通过Metravib热机械分析仪,用固定静载为100 N、正弦波动载荷为60 N的应力-应变实验方法,在温度为-50—175℃,升温速率为1℃/min,频率为1—1000 Hz的条件下,对泵油饱和长石砂岩、彭山砂岩样品进行单轴循环加载实验,研究了饱和多孔岩石在弹性范围内的衰减、耗散角、杨氏模量和弹性波波速随温度利频率的变化规律.取得了随频率增高饱和多孔岩石的衰减峰和耗散角峰的峰位向高温方向移动的热激活弛豫规律,并求得弛豫峰的激活能和跃迁频率,以饱和砂岩的特点对此作出了解释.发现岩石中矿物离子置换时的相变内耗峰,并用动态观点解释了该相变峰.还获得杨氏模量和弹性波波速随温度升高而下降、随频率增高而增大的频散效应,随温度升高频散效应有减弱的趋势.该研究结果对理论模型研究具有指导意义,对地震资料的解释具有实用价值.