發(fā)布時(shí)間：2018-01-04 05:32

  本文關(guān)鍵詞：裂縫性地層聲波理論波列的數(shù)值模擬　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：聲波測(cè)井是石油地球物理勘探中十分重要的一種方法,經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展與應(yīng)用,聲波測(cè)井理論日趨完善,技術(shù)逐漸成熟,聲波測(cè)井儀器也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。早期的聲波測(cè)井只能獲取地層滑行縱波的聲速和聲幅信息,僅能用于地層界面的校正和地層孔隙度的計(jì)算;發(fā)展至今,已經(jīng)可以得到與地層屬性有關(guān)滑行縱波、滑行橫波等分波的信息,可用于地應(yīng)力分析、裂縫識(shí)別等。裂縫性儲(chǔ)層是近年來(lái)石油勘探領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題之一,精準(zhǔn)的識(shí)別裂縫是評(píng)價(jià)裂縫性儲(chǔ)集層的基礎(chǔ),這就需要我們充分認(rèn)識(shí)并了解裂縫性地層中的聲波傳播規(guī)律,正確的模擬出裂縫性地層中聲場(chǎng)。Biot提出的雙相孔隙介質(zhì)理論是井孔聲場(chǎng)模擬研究的基礎(chǔ),其將運(yùn)動(dòng)過(guò)程分解為固相和流相兩部分,可以有效的模擬出Biot雙相孔隙介質(zhì)中的聲場(chǎng)特征。然而,對(duì)于復(fù)雜地層中聲場(chǎng)的求解,由于很難獲得其精確的解析解,所以一般需采用數(shù)值方法求解。有限差分方法是一種常用于數(shù)學(xué)、力學(xué)、地球物理學(xué)等學(xué)科之中的數(shù)值模擬方法,可應(yīng)用于模擬各種復(fù)雜地層情況下的聲場(chǎng)特征,獲得地層的瞬時(shí)聲場(chǎng)特征。為進(jìn)一步提高該方法的精度與穩(wěn)定性,有學(xué)者提出了基于一階速度—應(yīng)力方程的交錯(cuò)網(wǎng)格有限差分方法。本文中采用交錯(cuò)網(wǎng)格進(jìn)行有限差分?jǐn)?shù)值模擬,模擬了發(fā)育有裂縫的地層中的聲波理論波列。首先建立基于Biot雙相孔隙介質(zhì)的井孔模型,將速度、應(yīng)力等分解為流相和固相兩部分,采用一階速度—應(yīng)力方程來(lái)表示模型介質(zhì)中聲波的波動(dòng)方程。為滿足精度要求,文中采用了時(shí)間中心差分格式和空間四階差分格式,建立波動(dòng)方程的有限差分方程。并分析了差分方程的數(shù)值頻散問(wèn)題和穩(wěn)定性問(wèn)題,在確保滿足精度要求的條件下,選取合適的空間步長(zhǎng)和時(shí)間采樣步長(zhǎng),可以在一定程度上消除網(wǎng)格離散導(dǎo)致的波形畸變和重影現(xiàn)象,并保證差分格式是穩(wěn)定的。在波場(chǎng)求解過(guò)程中,實(shí)際的空間應(yīng)為無(wú)限大的,但在計(jì)算過(guò)程中,需要把無(wú)限的問(wèn)題控制在有限的范圍內(nèi),這就需要在計(jì)算域外加入合適的邊界條件,使計(jì)算域的邊界不會(huì)對(duì)波場(chǎng)能量產(chǎn)生反射,從而干擾到波場(chǎng)模擬的結(jié)果。本文采用的是完全匹配層(PML)吸收邊界條件,研究了PML吸收邊界的原理,并選取合適的衰減因子,有效地吸收了波場(chǎng)能量向外部的輻射。最后,本文應(yīng)用已建立的差分方程,分別研究了Biot雙相孔隙介質(zhì)、水平分層地層和發(fā)育有單條水平裂縫地層的波場(chǎng)特征,同時(shí)還模擬不同裂縫寬度的地層的聲場(chǎng),分析其波場(chǎng)的特征,得出裂縫性地層聲波傳播規(guī)律。
[Abstract]:Acoustic logging is a very important method in oil geophysical prospecting, after decades of development and application of acoustic logging theory, more and more perfect, the technology matures, the acoustic logging tool has also been considerable development. Only the early acquisition of acoustic logging velocity and formation of gliding longitudinal wave amplitude, can only be used to calculate the formation interface the correction and porosity; so far, have been obtained and formation properties about the refracted compressional wave, refracted shear wave equal wave information. Can be used for stress analysis, fracture identification. The fractured reservoir is one of the hot issues in the field of oil exploration in recent years, fracture identification is the basis of precision evaluation of the fractured reservoir this, we need to fully recognize and understand the acoustic wave propagation in fractured formation, the correct simulation of dual phase Kong Xijie fractured formation field proposed by.Biot Qualitative theory is based on Simulation of the borehole acoustic field, the movement process is divided into two parts of solid and fluid, can effectively simulate the acoustic characteristics of Biot in two-phase porous medium. However, to solve the acoustic field in complex stratum, because it is difficult to obtain the accurate analytical solutions, so generally requires the use of numerical method. Finite difference method is a commonly used in mathematics, mechanics, numerical simulation methods in geophysics, acoustic characteristics can be applied to simulate all kinds of complex formation, the instantaneous acoustic characteristics of formation. In order to further improve the accuracy and stability of the method, some scholars put forward the method one order velocity stress staggered grid finite difference equation. Based on the staggered grid finite difference numerical simulation, simulation of the development of a sound theoretical wave crack formation in Jian Liji first. Wells in the Biot model, double phase porous medium speed, stress is decomposed into two part flow and solid, the first-order velocity stress equation to represent the acoustic wave equation model of the medium. To meet the precision requirement, the time and space center difference scheme of four order difference scheme the finite difference wave equations, the differential equations and numerical analysis. The frequency difference equations of dispersion and stability problems, to ensure that meet the accuracy requirements under the conditions of selecting the appropriate sampling space step and time step, can eliminate the mesh leads to waveform distortion and ghosting phenomenon in a certain extent, and to ensure that the poor scheme is stable. The wave field in the solving process, the actual space should be infinite, but in the process of calculation, need to infinite control problem in a limited range, which requires the calculation domain with appropriate boundary The conditions, the boundary of the computational domain does not have a reflection on the wave field energy, thereby interfering with the wave field simulation results. This paper adopts the perfectly matched layer (PML) absorbing boundary conditions, study the principle of PML absorbing boundary, and select the appropriate attenuation factor, effectively absorb wave energy to external radiation this application has been established. Finally, the difference equation, Biot double phase porous media were studied respectively, wave field characteristics of horizontal layered strata and development of a single horizontal crack formation, we simulate different crack width of strata in the field, the analysis of wave field characteristics, the fractured formation acoustic propagation.

【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P631.81

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本文編號(hào)：1377285