【摘要】：水平剪切波(Shear Horizontal Wave,簡稱SH波)作為橫波偏振的一種,在橫波及多波地震勘探中經常出現(xiàn),和P波、SV波比較,SH波在平行于偏振方向的表面上反射時不會轉化成其他類型的波,而且雜亂回波很少,能夠攜帶較易識別的地層信息,SH波這些獨特的優(yōu)點是其他類型波所沒有的,所以SH波在地球物理勘探和超聲無損檢測中的理論與方法一直受到人們的關注。由于井內是流體介質,在井孔內激發(fā)SH波存在一定困難,所以運用SH波實現(xiàn)直接橫波測井的研究報道較少,但隨著技術的不斷提高與發(fā)展,井內激發(fā)和接收SH波逐漸成為可能。因此,研究井孔柱狀結構下SH波波場特征有可期實際意義。而實際地層往往是可滲孔隙地層,本文采用Biot理論模型模擬井外孔隙地層,針對SH波在井外柱狀多層Biot雙相孔隙介質中的傳播問題,建立了理論模型,研究了SH波在其中的傳播特性,也為利用SH波對柱狀分層孔隙介質的探測提供理論依據。首先,本文建立了井外柱狀三層以及雙層Biot雙相孔隙介質模型,對波場中Love波場進行了理論推導,引入SH波勢函數并利用SH波在此模型下傳播的邊界條件,求得頻散方程,計算了此模型下Love波的頻散和激發(fā)強度,并對聲場時域全波列進行了模擬�？疾炝丝紫兜貙又休^為主要的聲學參數,如孔隙度以及滲透率對聲場位移時域全波波形和Love波衰減的影響。結果表明,井外柱狀三層Biot雙相孔隙介質模型下,前兩階Love波之后各階的頻散較井外柱狀雙層Biot雙相孔隙介質模型下Love波頻散弱,激發(fā)強度先減小后迅速增大再逐漸減小。隨著孔隙度增大,位移時域全波幅度明顯減小,不同滲透率下,第一階Love波的衰減隨頻率的變化較大。對井外為柱狀無限大Biot雙相孔隙介質模型進行了模擬,其與井外柱狀三層和雙層Biot雙相孔隙介質模型存在差異,聲場不存在Love波,井壁接收器記錄到的只有一個以地層橫波速度沿軸向傳播的SH波。其次,對單層流體飽和孔隙柱殼模型和雙層流體飽和孔隙柱殼模型,分別研究了SH波在其中的傳播特性。求解單層流體飽和孔隙柱殼模型的頻散方程,此模型下聲場的SH導波不但包括反對稱傳播模式,還包括幾乎不頻散的基階和其他各階頻散的對稱傳播模式,基階無截止頻率且以孔隙柱殼的橫波速度傳播。對SH導波的激發(fā)強度進行了計算,結果表明,每階SH導波都有一個激發(fā)強度峰值,基階SH導波的激發(fā)強度相對較小,也說明在應用中要根據各階的頻散特性、激發(fā)強度頻率響應特性進行選擇。推導給出SH導波的相速度和截止頻率的近似公式。并將近似公式給出的值與計算值進行對比,結果表明在高頻時給出很好的近似。對孔隙度對SH導波衰減和時域全波的影響進行了考察,結果表明,隨孔隙度的變大,SH導波的衰減增加,時域全波位移幅度減小。對雙層流體飽和孔隙柱殼模型下SH導波頻散曲線以及激發(fā)強度進行了計算,得到了SH導波的頻散及激發(fā)強度特征,不同于單層流體飽和孔隙柱殼模型,此模型下不存在無截止頻率的基階對稱傳播模式。同時,對此模型下的聲場時域全波列進行了模擬,此模型下聲場時域波形較井外柱狀三層Biot雙相孔隙介質模型下的聲場相比,時域聲波波形較復雜。從模型結構來看,單層孔隙柱殼對應了井外柱狀三層Biot雙相孔隙介質模型時井外第一層孔隙介質層與井外第二層孔隙介質層的交界面處于非粘結的情況;雙層孔隙柱殼對應了井外柱狀三層Biot雙相孔隙介質模型時井外第二層孔隙層與最外層介質非粘結的情況,因此它們之間的波場特征差別可以用來判斷界面粘結與非粘結的狀況。本文對井孔外柱狀分層孔隙介質中SH波場的研究,不僅豐富SH波的理論研究也為SH波應用于柱狀分層孔隙介質的聲波探測及檢測提供理論參考。
【圖文】：

圖 2.1 聲源時域波形場計算方法同時存在液體和固體，稱為兩相介質指整個孔隙介質骨架。Biot 于上世介質中的固相和液相相互耦合的力學播，為后續(xù)孔隙介質中地震波等傳播t 理論仍被認為是最完備實用的雙相由滿足此理論的雙相孔隙介質構成

研究也比較成熟。所以在Biot雙相孔隙介質井壁環(huán)形剪切隙地層中 SH 波場狀分層 Biot 雙相孔隙介質，所研2.1，Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ分別為三個不同緊貼井壁放置的環(huán)形剪切源，聲切源在柱狀三層 Biot 介質中只激距置于井壁，整個測井裝置居中
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：O422

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