在地質(zhì)和地球物理領(lǐng)域,巖石彈性各向異性常被用于研究巖石結(jié)構(gòu)和地質(zhì)構(gòu)造運動過程。相對于各向同性巖石,各向異性巖石存在一些獨有的物理特性,會影響相關(guān)研究工作。本文通過數(shù)值模擬和物理實驗手段來研究各向異性介質(zhì)動態(tài)彈性性質(zhì)和井眼應(yīng)力分布,對于認(rèn)識巖石結(jié)構(gòu)、地球內(nèi)部的構(gòu)造運動以及推動地球物理勘探方法的發(fā)展都具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用背景。本文針對各向異性介質(zhì)動態(tài)彈性性質(zhì)和井眼應(yīng)力分布問題,首先基于射線追蹤理論和自由界面反射理論,采用離散點源疊加方法,建立了模擬各向異性介質(zhì)中超聲脈沖透射實驗響應(yīng)的方法,并分析了波束偏移和波衍射等超聲脈沖波束的特性對實驗結(jié)果的影響及已有實驗方法的缺陷;然后在此基礎(chǔ)上改進了原有的實驗方法,并將新方法應(yīng)用于測量新西蘭Alpine斷裂帶八塊各向異性巖樣品的動態(tài)彈性參數(shù);最后建立了模擬各向異性地層中井眼附近應(yīng)力分布的方法,并分析了巖石各向異性對井眼應(yīng)力集中的影響。通過上述研究得到如下成果:1)數(shù)值模擬和物理實驗結(jié)果表明波束偏移會影響超聲脈沖透射實驗結(jié)果,導(dǎo)致測量到的45^o縱波相速度偏慢約3.6%。此誤差會導(dǎo)致測量的彈性剛度系數(shù)C₁₃... 

【文章來源】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：128 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

測量橫向各向同性巖石的不同實驗方法

9（g）0oP 波信號 （h）45oP 波信號 （i）90oP 波信號圖 1-3 波束偏移現(xiàn)象的展示圖（樣品數(shù)據(jù)來源于橫向各向同性的頁巖 7-13#2 在 80 兆帕下的實驗結(jié)果（Ong 等, 2016））

圖 2-1 橫向各向同性介質(zhì)及定義的坐標(biāo)系定的單位方向矢量 n，對應(yīng)的相速度和單位位移矢量el 方程的特征值和特征向量（Auld，1973；劉洋，兵, 康瑋和王騰飛. 2013 和 2014）。Christoffel 方2 - ijkl j l p C n n V ；Vp是相速度；δik是 Kronecker 算子（當(dāng) i ≠ k 時等化矢量的組份。在二維橫向各向同性介質(zhì)中（x-z 平面值和特征向量，它們分別代表了三種體波的相速度（qP 波）、擬慢橫波（qSV 波）和快橫波（SH 波）（何，2005；郝重濤和姚陳，2007）。在二維情況下，SHqP 波和 qSV 波在 x-z 平面內(nèi)振動，但是不同于在各向


本文編號：2902396