多孔介质声波传播

基于二维有限差分给出了Ｂｉｏｔ声波方程的一种数值解方法，模拟了声波在多孔介质中的传播。研究发现，骨架和粘滞性孔隙流体中，同时存在两种纵波，即快纵波和慢纵波，两种纵波骨架振动势函数与流体相对骨架振动势函数相不同，幅度也不同；但具有相同的传播速度，粘滞性和渗透率主要影响能量传播；孔隙度和骨架弹性参数主要影响波速；慢纵波和界面波的存在是地震波能量损失的重要原因。     

利用时间分解的交错网格差分法模拟两相流体饱和孔隙介质中的声波传播

在Santos三相介质理论的基础上，首次提出了时间分解的高阶交错网格有限差分法，并利用该方法模拟了声波在两种流体饱和的孔隙介质中的传播．采用分解法的目的主要是解决Santos三相介质理论中差分方程的刚性问题．在考虑了毛细管压力、流体参考压力和两种流体的牵引耦合效应几种因素下，清晰地模拟出Santos理论所预期的三类纵波和一类横波，并详细考察了孔隙度、渗透率、含气饱和度以及孔隙流体对三类纵波速度和幅度的影响．同时将完全匹配层吸收边界条件应用于三相孔隙介质的交错网格有限差分算法中．完全匹配层法与阻尼吸收边界对比的结果显示，前者吸收外行波效果要明显好于后者．此外，附录中给出了Santos三相介质理论退化为Biot双相孔隙介质理论的详细推导过程．这一结果表明，如果孔隙中一种流体被另一种流体完全取代，Santos理论与经典的Biot理论是完全一致的，前者是对后者的一个扩展．     

基于波动方程的地震波衰减理论研究及应用

地震波在传播过程中的能量衰减特征表现为:一方面为球面扩散,另一方面是由于地层合流体而引起的衰减,它直接和地层的岩性、合流体性密切相关.由于合流体岩石存在的内摩擦性及粘滞性,使得地震波在传播过程中能量得到衰减,且高频能量衰减强,低频能量衰减弱,从而成为形成低频阴影现象的重要原因.作者在基于波动方程正演的基础上,从岩石的内摩擦性和粘滞性出发,模拟地震波穿过合流体地层时的频率能量变化特征,解释由于含流体地层的吸收衰减而导致的低频阴影现象,并在实际处理中得以应用.     

声管道类比电路

一般的动力类比,特别是声电类比,总用集总参数电路类比力声系统.可以证明,流体管道的传声特性,可用分布参数电路——电磁传输线类比.1 简单管道类比电路理想的声学管道,由刚性壁组成,其中充有流体,声波在流体中传播.流体流速远小于流体质点的振动速度,且不考虑其粘滞性.在简单的单一管道中,如果其末端带有阻抗为 Z     

三维双相各向异性介质弹性波方程交错网格高阶有限差分法模拟

基于Biot理论，给出了三维双相各向异性介质应力一速度弹性波方程交错网格任意偶阶精度有限差分解法，并对三维双相各向异性（TIH）介质中弹性波场进行了模拟。结果表明，弹性波在三维双相各向异性介质中传播时存在快纵波qP1、快横波qS1、慢横波qS2和慢纵波qP2，并清楚地观测到。T横波分裂、横波分裂盲点、波面三分叉等特殊现象。快纵波在固相和流相中的相位相同；而慢纵波在固相和流相中的相位相反，即慢纵波在流相中振幅大，而在固相中的振幅较小。另外，三维双相各向异性介质中弹性波场的快纵波和快横波的耦合关系、波的类型、能量分布和相位等都是在三维空间中变化的。     

疏松砂岩油藏注水开发声波速度的影响因素

由于疏松砂岩声波纵、横波速度的影响因素较多,因此有必要对各影响因素进行定量研究。在模拟地层条件下直接对岩心进行饱和、驱替试验,建立不同的油、水饱和度,并在驱替过程中进行了纵、横波速度的连续测试。结果表明：水驱至含水饱和度极限时,岩心纵波速度平均增加7．4％左右,横波速度基本不变;在水驱过程中,由于岩石骨架发生变化,岩石变得疏松,致使岩心纵波速度降低3．1％左右,因此水驱至含水饱和度极限时,最终的岩心纵波速度只增加4．3％左朽;埘于注水效果好的稀油油藏,温度及压力对声波速度的影响较弱,但是对于地层能量补充不充分的区块及稠油油藏,温度及压力埘声波速度的影响不能忽略。     

用声波测井方法估算碳酸盐岩贮集层孔隙率的探讨

测量井剖面声波传播速度以判断岩性并估算贮集层孔隙率的方法已得到广泛的运用。 根据声波纵波传播速度估算岩层孔隙率的方法基于以下假设:当孔隙在岩层中是均匀分布的,孔隙率变化范围不大时,声速测井测得的岩层平均时差△t(即在单位厚度岩层中声波传播所需的时间)和岩石骨架声速V_ma(指纵波,以下同),孔隙中液体的声速V_t以及岩层孔隙率φ之间有以下近似关系:     

岩石含水饱和度,频率,流体类型对声波振幅影响规律的探讨

本实验以不同类型的砂岩为试样,在常温常压下用超声参数测定仪测量了饱和度、频率和流体类型对多孔隙岩石中声波衰减的影响,得到以下结论:(1)在干燥岩石中,纵波衰减比横波高;在被流体完全或部分饱和的岩石中,纵、横波的衰减均高于在干燥岩石中的衰减,横波的衰减的增加量比纵波大,并以复杂的方式依赖于饱和度。(2)在饱和盐水的岩石中,声波振幅随频率的增高而呈指数衰减。在低频段,声波有较大的衰减变化率;在某一特征频率(600kHz左右)之后,振幅与频率基本无关。(3)对同一块样品,饱和不同类型的流体,声波的振幅随流体的粘度增大而减小。     

在强磁场中传播的磁声波的特性研究

阐明了磁声波的生成原理,对磁声波的传播特性、衰减机理以及磁声波的反射和透射做了深入系统的探讨和分析.研究表明,磁声波的传播速度、反射率和透射率和通常的纵波不同,不仅和媒质的性质有关,而且是所施加的静磁场磁感应强度的函数;磁声波的衰减主要是由于Joule耗散所引起的.研究成果对促进磁声波在材料领域的应用是大有裨益的.     

三维双相各向异性介质弹性波方程交错网格高阶有限差分法模拟

基于Biot理论,给出了三维双相各向异性介质应力-速度弹性波方程交错网格任意偶阶精度有限差分解法,并对三维双相各向异性(TIH)介质中弹性波场进行了模拟.结果表明,弹性波在三维双相各向异性介质中传播时存在快纵波qP1、快横波qS1、慢横波qS2和慢纵波qP2,并清楚地观测到了横波分裂、横波分裂盲点、波面三分叉等特殊现象.快纵波在固相和流相中的相位相同;而慢纵波在固相和流相中的相位相反,即慢纵波在流相中振幅大,而在固相中的振幅较小.另外,三维双相各向异性介质中弹性波场的快纵波和快横波的耦合关系、波的类型、能量分布和相位等都是在三维空间中变化的.     

黏性对含气泡液体中声波传播的影响

用有效介质理论、在线性近似的基础下研究了含气泡黏性液体中线性声波的传播特性,主要调查声波的衰减系数和相位速度随各种因素的变化规律.在研究中充分考虑到液体的黏性对气泡的振动方程和声波的波动方程的影响.研究发现声波的共振吸收是由气泡的共振引起的,但是要受到气泡间相互作用的影响.这种相互作用不仅导致声波的共振吸收频率和气泡的共振频率之间的差异,还引起共振吸收频率半宽度的增大.在低频非共振吸收区,主要调查了黏性和气体的体积分数对声波传播的影响.此外我们把黏性对声波的影响方式分成两类,即通过气泡的振动方程和通过声波的波动方程.我们分析了两类方式所起的作用,并大致给出某些近似理论成立的条件.     

滑行纵波的理论分析

声波测井中的滑行纵波与地层内部的纵波不同。纵波不能在固体表面存在,在固体表面存在的是相应的滑行集散波。滑行集散波有两种,一种是负指数滑行集散波,另一种是正指数滑行集散波。两种滑行集散波有相同的声速,此声速略低于纵波声速。两种滑行集散波必须并存,才能满足边界条件,单独一种滑行集散波是不能存在的。离开固体表面稍远的区域,可以有平行于表面传播的纵波声束存在,但是需要与相应的滑行集散波相互衔接。滑行纵波系由纵波声束、负指数滑行集散波和正指数滑行集散波三种成份所组成。滑行集散波传播略慢,被纵波声束抛落在后。但前进中的纵波声束不断向表面扩散而产生出新生的滑行集散波。因此,实测所得的滑行纵波声速等于或非常接近纵波声速。这种分析对于井下情况也能近似适用。激发出泥浆纵波而使接收器获得讯号的是滑行集散波,纵波声束并不直接激发泥浆纵波。滑行集散波由于激发泥浆纵波而受到的损耗,要由纵波声束给以补充。滑行集散波的振幅,由于服从指数规律,因而数值上小于纵波声束的振幅,这是滑行纵波讯号并不很强的原因之一。     

液体内含气泡时的传声特性研究

利用球贝塞尔函数及汉克儿函数,气液交界处的质点振动速度和应力的连续条件,研究了声波在气-液两相介质内的传播特性。基于波数与区域半径乘积小于1的条件下,求解了两相介质内声传播的参数,即等效弹性系数、等效密度、声速及衰减系数;并得到声速及衰减系数随气泡体积比的变化曲线。结果表明,气泡的存在使声速下降,衰减系数增大,气泡的半径大小对其有一定的影响;声波频率偏低时,气泡对声速影响较明显;频率较高时,声波的能量损失较大。所得的结论与文献中的结果的相似,其结果将为含气泡液体内声传播的应用提供重要的理论依据。     

驻波特性的辅助论证

本文以平面余弦纵波为例推出驻波能量，并比较驻波。行波及振动三者能量形式，从而从数学角度上论证驻波是一种特殊振动。     

双相介质中储层波场特征数值模拟研究

根据双相介质弹性波方程,并对弹性波方程进行分离得到了膨胀波方程。利用高阶差分对膨胀波方程进行数值模拟,边界处理采用完全匹配层的吸收边界条件,算法实现了任意高阶差分和自动加载边界条件的纵波方程正演模拟。计算结果表明,在双相各向同性介质中存在快纵波、慢纵波,两种纵波有明显的区别,快纵波的速度远大于慢纵波的速度。在分界面上,快纵波要产生透射快纵波、透射转换慢纵波,反射快纵波、反射转换慢纵波。慢纵波具有很强的衰减性,耗散系数越小,慢纵波越明显,反之亦然。该算法的高阶差分形式可以显著地降低数值频散,有效提高地震波正演计算的精度,适应性好,操作简便灵活。     

页岩层理与含水率对声波传播影响的实验研究

岩石声学特性研究是开展测井岩石力学及储层性质评价的基础工作,而页岩的声波特性受层理及水化程度影响尤为突出。为此,对层理性页岩在不同含水率条件下进行了超声波透射实验,以研究声波的传播速度及能量衰减特征。研究认为,层理倾角越大,纵、横波速度及纵横波速度比越低,而纵、横波衰减系数越高。另外,纵波速度随含水率的增加先减小后增大,纵波衰减系数反之;横波速度在含水率较低时有所减少,含水率较高时基本不变,而横波衰减系数与含水率的关系并不显著。对比分析归一化结果可知,层理倾角对纵、横波速度的影响皆大于含水率的影响。     

P波地震衰减的声子晶体效应

研究储层中周期性复合介质的声带隙效应, 给出一种地震波衰减机制. 将周期分层孔隙介质模型看作一维声子晶体, 采用改进的反射透射系数矩阵方法研究平面P波在其中传播时的声带隙现象. 结果表明, 当两种介质特征纵波速度不同时, 在满足晶格厚度为平均纵波半波长整数倍的频率处, 出现了一系列阻带, 且低频阻带的宽度和衰减正比于该速度差异. 不相溶流体的混合饱和与孔隙度的变化与颗粒和骨架参数的变化相比,  其低频阻带具有更大的带宽和衰减. 当晶格厚度为几米至几十米时, 低频阻带处于地震频率范围内.       

试论机械横波的传播规律

波动是一种重要而普遍的运动形式，它是振动状态的传播，按介质质点的振动方向与传播方向的关系分为：横波和纵波。下面对机械横波的规律，进行讨论。     

各向异性液饱和多孔材料慢波波阵面上的能量聚焦

基于Biot理论以及广义特征分析方法,研究了各向异性液饱和多孔材料中慢波的波阵面在传播过程中的突变.此现象是慢波传播的新特性.参考微分曲面的性质,给出了慢波波阵面上能量突变与慢曲面零高斯曲率间的对应关系,研究了能量聚焦模式在材料参数空间中的演化过程.此研究对于进一步澄清孔隙流体对含液多孔材料失效机制的影响具有重要的意义.     

干涉在音叉中的应用

在音叉的振动中,对叉股产生波的个数都没有深入研究。因此,很多教材都认为两个叉股产生两列声波,音叉振动是两列声波干涉的结果。针对上述存在的问题,阐明了在音叉振动时每个叉股都产生两列位相相反的波,则音叉的两个叉股就产生四列声波,利用干涉机理说明音叉的振动就是四列声波干涉的结果,从而可用声强传播的方向性和声波的干涉理论来解释绕音叉叉柄纵轴旋转一周就可以听到四强四弱的声音。本文对研究音叉振动问题有一定的指导作用。