煤层地震波传播数值模拟与特征分析
发布时间：2022-12-05 07:01
本文通过交错网格有限差分算法计算机数值模拟煤层及其围岩中地震波的传播和衰减。并通过数值模拟结果的分析，对各种代表煤岩特征的介质模型对地震波传播的影响进行提取和研究，进而实现对煤层中地震波传播的特征研究。文章首先分析计算机数值模拟的对象，也就是代表不同条件下煤层或其围岩弹性特征的介质模型，得到体现煤层不同特征的均匀弹性模型，各向异性模型，双相模型和随机模型。接下来对有限差分的基本原理，基本过程，实现方法，边界条件，不连续面处理等问题加以讨论。而后根据不同的计算机模拟对象，推导出不同的有限差分算法加以模拟得到包含不同信息的模拟结果。最后从结果中提取包含介质特征的信息并加以分析。通过运用广义达西定理，随机建模和不同程度的各向异性模型分析了煤层及其围岩的地震相应。最终通过实例检验数值模拟的作用。
【文章页数】：171 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
详细摘要
Detailed Abstract
1 引言
1.1 产业现状与需求
1.2 地震波传播介质模型研究现状
1.2.1 各向异性模型
1.2.2 Hudson 模型
1.2.3 Biot 模型
1.3 地震波传播计算机模拟技术现状
1.3.1 有限差分技术
1.3.2 其他数值模拟技术
1.4 存在的问题
1.5 拟解决的问题
1.6 本章小结
2 介质模型
2.1 裂隙各向异性模型
2.1.1 EDA 模型的本构关系
2.1.2 EDA 介质模型的波动方程
2.1.3 EDA 介质模型的速度特征
2.2 双相模型
2.2.1 Biot 模型的基本方程
2.2.2 Biot 模型的波动方程
2.2.3 Biot 模型的速度方程
2.3 随机介质模型
2.3.1 随机模型的表示方法
2.3.2 随机模型的实现
2.4 粘弹性模型
2.4.1 介质模型的弹性和粘性
2.4.2 两个基本模型的等效组合
2.4.3 粘弹性介质的蠕变模量和松弛模量
2.4.4 粘弹性介质的波动方程
2.4.5 粘弹性介质的速度
2.5 本章小结
3 差分算法
3.1 差分网格
3.2 导数的差分近似
3.3 差分方程及其解
3.3.1 显式差分和隐式差分格式
3.3.2 均匀介质与非均匀介质差分算法
3.4 运动方程和胡克定律
3.5 一维均匀介质的最优精度差分算子
3.6 包含不连续面的复杂粘弹性介质差分
3.6.1 一维非均匀问题
3.6.2 三维非均匀问题
3.6.3 粘弹性问题
3.6.4 边界问题
3.7 本章小结
4 煤层弹性波传播数值模拟
4.1 均匀弹性各向同性模型
4.1.1 均匀弹性介质有限差分算法
4.1.2 数值模拟
4.2 均匀弹性各向异性模型
4.2.1 六方各向异性介质的速度特征
4.2.2 各向异性算法的具体实现
4.2.3 均匀各向异性介质有限差分模型
4.3 双相模型
4.4 随机模型模拟
4.4.1 冯卡门相关介质模型的构建
4.4.2 冯卡门相关介质模型中地震波传播的模拟
4.4.3 冯卡门相关介质模型中地震波衰减的模拟
4.5 本章小结
5 煤层弹性波衰减数值模拟
5.1 孔隙弹性介质的交错网格差分算法
5.2 孔隙弹性介质的衰减分析
5.3 本章小结
6 数值技术在勘探中的应用
6.1 基本情况介绍
6.2 原始数据采集
6.3 偏移技术与数值模拟
6.4 弹性参数反演
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 未来工作展望
参考文献
致谢
作者简介
在学期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]六种不同煤阶煤的品质因子特征[J]. 许小凯,王赟,孟召平. 地球物理学报. 2014(02)
[2]双相各向异性介质地震波传播特征[J]. 刘欣欣,印兴耀,张峰,张秀颀. 石油地球物理勘探. 2014(01)
[3]计算机控制中心在煤炭采掘系统中的应用[J]. 范晰,王钟庄,吴赟婷. 煤炭技术. 2013(09)
[4]线源二维时间域瞬变电磁二次场数值模拟(英文)[J]. 刘云,王绪本,王贇. Applied Geophysics. 2013(02)
[5]自适应非局部均值地震随机噪声压制(英文)[J]. 尚帅,韩立国,吕庆田,谭尘青. Applied Geophysics. 2013(01)
[6]基于精细积分法的三维弹性波数值模拟(英文)[J]. 段玉婷,胡天跃,姚逢昌,张研. Applied Geophysics. 2013(01)
[7]页岩气地震勘探中页岩各向异性的地震模拟研究[J]. 孙伟家,符力耘,管西竹,魏伟. 地球物理学报. 2013(03)
[8]Propagation of plane wave in non-homogeneously saturated soils[J]. ZHOU FengXi,LAI YuanMing,SONG RuiXia. Science China（Technological Sciences）. 2013(02)
[9]混凝土中弹性波传播频漂特性数值仿真与试验分析[J]. 孙昌洋,骆英,朱步银,顾爱军. 水电能源科学. 2013(01)
[10]华北克拉通岩石圈有效弹性厚度及其各向异性[J]. 郑勇,李永东,熊熊. 地球物理学报. 2012(11)
博士论文
[1]煤储层各向异性波场模拟与特征分析[D]. 李东会.中国矿业大学 2012
[2]煤层气富集区非地震综合物探技术及试验研究[D]. 陈进超.成都理工大学 2012
[3]地球电磁三维数值模拟的多重网格方法及其应用研究[D]. 鲁晶津.中国科学技术大学 2010
[4]EDA介质中地震波传播特征及参数反演研究[D]. 何现启.中南大学 2010
[5]含裂隙煤储层地震数值模拟与反演方法研究[D]. 钱进.中国矿业大学 2010
[6]裂隙单斜介质地震波场正演模拟及AVO特征研究[D]. 唐启军.吉林大学 2010
[7]各向异性及双相介质弹性波正演模拟与波场特征分析[D]. 苏云.成都理工大学 2010
[8]孔隙介质地震波传播及衰减特征评价研究[D]. 邹冠贵.中国矿业大学（北京） 2010
[9]TI介质地震波传播特征与正演方法研究[D]. 梁锴.中国石油大学 2009
[10]P波方位AVO理论及煤层裂隙探测技术[D]. 陈同俊.中国矿业大学 2009
本文编号：3709921
【文章页数】：171 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
详细摘要
Detailed Abstract
1 引言
1.1 产业现状与需求
1.2 地震波传播介质模型研究现状
1.2.1 各向异性模型
1.2.2 Hudson 模型
1.2.3 Biot 模型
1.3 地震波传播计算机模拟技术现状
1.3.1 有限差分技术
1.3.2 其他数值模拟技术
1.4 存在的问题
1.5 拟解决的问题
1.6 本章小结
2 介质模型
2.1 裂隙各向异性模型
2.1.1 EDA 模型的本构关系
2.1.2 EDA 介质模型的波动方程
2.1.3 EDA 介质模型的速度特征
2.2 双相模型
2.2.1 Biot 模型的基本方程
2.2.2 Biot 模型的波动方程
2.2.3 Biot 模型的速度方程
2.3 随机介质模型
2.3.1 随机模型的表示方法
2.3.2 随机模型的实现
2.4 粘弹性模型
2.4.1 介质模型的弹性和粘性
2.4.2 两个基本模型的等效组合
2.4.3 粘弹性介质的蠕变模量和松弛模量
2.4.4 粘弹性介质的波动方程
2.4.5 粘弹性介质的速度
2.5 本章小结
3 差分算法
3.1 差分网格
3.2 导数的差分近似
3.3 差分方程及其解
3.3.1 显式差分和隐式差分格式
3.3.2 均匀介质与非均匀介质差分算法
3.4 运动方程和胡克定律
3.5 一维均匀介质的最优精度差分算子
3.6 包含不连续面的复杂粘弹性介质差分
3.6.1 一维非均匀问题
3.6.2 三维非均匀问题
3.6.3 粘弹性问题
3.6.4 边界问题
3.7 本章小结
4 煤层弹性波传播数值模拟
4.1 均匀弹性各向同性模型
4.1.1 均匀弹性介质有限差分算法
4.1.2 数值模拟
4.2 均匀弹性各向异性模型
4.2.1 六方各向异性介质的速度特征
4.2.2 各向异性算法的具体实现
4.2.3 均匀各向异性介质有限差分模型
4.3 双相模型
4.4 随机模型模拟
4.4.1 冯卡门相关介质模型的构建
4.4.2 冯卡门相关介质模型中地震波传播的模拟
4.4.3 冯卡门相关介质模型中地震波衰减的模拟
4.5 本章小结
5 煤层弹性波衰减数值模拟
5.1 孔隙弹性介质的交错网格差分算法
5.2 孔隙弹性介质的衰减分析
5.3 本章小结
6 数值技术在勘探中的应用
6.1 基本情况介绍
6.2 原始数据采集
6.3 偏移技术与数值模拟
6.4 弹性参数反演
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 未来工作展望
参考文献
致谢
作者简介
在学期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]六种不同煤阶煤的品质因子特征[J]. 许小凯,王赟,孟召平. 地球物理学报. 2014(02)
[2]双相各向异性介质地震波传播特征[J]. 刘欣欣,印兴耀,张峰,张秀颀. 石油地球物理勘探. 2014(01)
[3]计算机控制中心在煤炭采掘系统中的应用[J]. 范晰,王钟庄,吴赟婷. 煤炭技术. 2013(09)
[4]线源二维时间域瞬变电磁二次场数值模拟(英文)[J]. 刘云,王绪本,王贇. Applied Geophysics. 2013(02)
[5]自适应非局部均值地震随机噪声压制(英文)[J]. 尚帅,韩立国,吕庆田,谭尘青. Applied Geophysics. 2013(01)
[6]基于精细积分法的三维弹性波数值模拟(英文)[J]. 段玉婷,胡天跃,姚逢昌,张研. Applied Geophysics. 2013(01)
[7]页岩气地震勘探中页岩各向异性的地震模拟研究[J]. 孙伟家,符力耘,管西竹,魏伟. 地球物理学报. 2013(03)
[8]Propagation of plane wave in non-homogeneously saturated soils[J]. ZHOU FengXi,LAI YuanMing,SONG RuiXia. Science China（Technological Sciences）. 2013(02)
[9]混凝土中弹性波传播频漂特性数值仿真与试验分析[J]. 孙昌洋,骆英,朱步银,顾爱军. 水电能源科学. 2013(01)
[10]华北克拉通岩石圈有效弹性厚度及其各向异性[J]. 郑勇,李永东,熊熊. 地球物理学报. 2012(11)
博士论文
[1]煤储层各向异性波场模拟与特征分析[D]. 李东会.中国矿业大学 2012
[2]煤层气富集区非地震综合物探技术及试验研究[D]. 陈进超.成都理工大学 2012
[3]地球电磁三维数值模拟的多重网格方法及其应用研究[D]. 鲁晶津.中国科学技术大学 2010
[4]EDA介质中地震波传播特征及参数反演研究[D]. 何现启.中南大学 2010
[5]含裂隙煤储层地震数值模拟与反演方法研究[D]. 钱进.中国矿业大学 2010
[6]裂隙单斜介质地震波场正演模拟及AVO特征研究[D]. 唐启军.吉林大学 2010
[7]各向异性及双相介质弹性波正演模拟与波场特征分析[D]. 苏云.成都理工大学 2010
[8]孔隙介质地震波传播及衰减特征评价研究[D]. 邹冠贵.中国矿业大学（北京） 2010
[9]TI介质地震波传播特征与正演方法研究[D]. 梁锴.中国石油大学 2009
[10]P波方位AVO理论及煤层裂隙探测技术[D]. 陈同俊.中国矿业大学 2009
本文编号：3709921
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/dqwllw/3709921.html