Моделирование распространения упругих волн в микросейсмически активных насыщенных пористых средах

• Автор: Хисматуллин, Рустам Канифянович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 170 с. : ил.

Содержание
Введение.
ГЛАВА 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЯ УПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ В НАСЫЩЕННОЙ ПОРИСТОЙ СРЕДЕ

1.1. Распространение упругих волн в насыщенной пористой сре де

1.2. Имитационная модель распространения упругих волн в на сыщенной пористой среде

1.2.1. Модель акустического кванта и метод МонтеКарло

1.2.2. Алгоритм моделирования

1.3. Программная реализация алгоритма имитационного модели рования

1.4. Моделирование пространственноэнергетического распреде лепия поля упругих волн.

1.5. Оценка эффективного охвата пласта от частоты воздействия Выводы

ГЛАВА 2. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕ НИЯ УПРУГИХ ВОЛН В НАСЫЩЕННОЙ ПОРИСТОЙ СРЕДЕ С УЧЕТОМ МИКРОСЕЙСМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПЛАСТА
2.1. Характеристика трещиноватой сейсмоактивной среды
2.2. Имитационная модель распространения упругих волн в на сыщенной пористой среде с учетом трещиноватости и микросейсмической активности
2.3. Влияние микросейсмической активности пласта на распро странение упругих волн
Выводы
ГЛАВА 3. ПРОГРАММНОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМ Г Л ЕКС ДЛЯ ОП РЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МИКРОСЕЙСМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПЛАСТА
3.1. Структура измерительной системы
3.2. Методы цифровой обработки сигналов акустической эмис сии
3.3. Программный комплекс для обработки сигналов акустиче 2 ской эмиссии
Выводы
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕН 1 Ю НОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ НАСЫЩЕННЫХ ГОРНЫХ ПОРОД
4.1. Методика изготовления искусственных кернов с заданными 0 прочностными и фильтрационными характеристиками
4.2. Моделирование пластовых условий
4.3. Динамика акустической эмиссии при приложении ступенча 6 той нагрузки
4.4. Динамика акустической эмиссии при изменении дифферен
циального давления
4.5. Влияние вибрации на динамику акустической эмиссии
4.6. Влияние типа насыщенности на характер излучения акусти 5 ческой эмиссии
4.7. Промысловые исследования динамики акустической эмис 1 сии на скважинах при виброволновом воздействии
Выводы
Заключение
Литература


В уравнениях распространения волн, согласно принципу соответствия, упругие константы можно заменять операторами и таким образом учитывать различные процессы поглощения и рассеивания, например, связанные с поверхностными эффектами, диссипативные явлениями непосредственно в твердой фазе или в жидкости, и другие. В рамках данного подхода можно также учитывать температурные эффекты, эффекты изменения сжимаемости пористой среды при изменении частоты и другие релаксационные процессы, приводящие к затуханию упругих волн. Считается иногда, что эта теория дает значения коэффициентов затухания на низких частотах, на два - три порядка заниженные но сравнению со значениями, измеренными в реальных средах []. Однако это расхождение, но нашему мнению, кажущееся. Его можно объяснить несоответствием изначальных предпосылок теории относительно безграничности и однородности сред и условий опытных измерений на низких частотах. Когда в силу необходимости использования больших измерительных баз оцениваются поглощающие свойства массива горной породы с характерным размером не меньше длины волны, на низких частотах весьма значительной, то при этом невозможно представлять исследуемую среду однородной по физическим свойствам. И стандартный механизм вязкого трения уже недостаточен, но крайней мере в области низких частот, для описания закономерностей затухания упругих волн в насыщенных пористых средах. В подтверждение этому можно привести результаты исследований [], где предпринята попытка, оставаясь в рамках этой теории, оценить влияние случайных неоднородностей в среде с помощью введения трансформационного механизма обмена энергией между волнами различного рода. Предсказываемые при этом коэффициенты поглощения и их зависимость от частоты уже достаточно хорошо согласуются с экспериментальными промысловыми данными. В основу исследований авторы работы [] положили приближенный метод самосогласованного поля. Более общий подход, опирающийся на хорошо разработанную процедуру осреднения дифференциальных уравнений с быстро осциллирующими коэффициентами, предложен в работе []. Результаты, полученные на этом пути, позволили существенно расширить границы применимости трансформационного механизма затухания на достаточно широком спектре масштабов неоднородностей, существующих в реальных средах. Френкеля -Био - Николаевского [, ] и известными опытными данными [, ], заключающимися в постоянстве измеряемого экспериментально декремента затухания в весьма широком диапазоне частот. Также получило объяснение экспериментально наблюдающееся медленное возрастание скорости распространения волны с ростом частоты. Уравнения Френкеля - Био - Николаевского описывают линейное приближение распространения упругих волн. С увеличением амплитуды колебаний в среде возможно появление нелинейных эффектов, приводящих к образованию устойчивых волновых фронтов [, ], усилению амплитуды [] и другим явлениям, остающимся вне нашего рассмотрения. Другим фактором, влияющим на распространение упругих волн, являются наличие различного рода границ и стратификация пород продуктивных коллекторов. На основании опытных наблюдений установлено [], что при насыщении пористой среды газом, нефтью или водой коэффициенты отражения от контактных поверхностей различных флюидов сопоставимы с коэффициентами отражения от геологических границ разделов между отложениями различного петрографического состава. При наличии границ с выраженными отражающими свойствами появляются взаимодействие и обмен энергией между волнами различного рода и типа. Стратификация среды приводит, при определенных условиях, к резонансным [], волновым явлениям []. Влияние границ раздела на распространение волн в насыщенных пористых средах исследовалось несколькими авторами [-]. Причем ввиду сложностей аналитического описания процессов отражения и преломления на пористых границах исследовались лишь случаи нормального падения плоских воли на границу раздела двух сред. Либо случаи произвольного угла падения на свободную от напряжений поверхность (контакт с вакуумом). В работе [] исследовалось численное решение задачи наклонного падения плоской волны на границу контакта насыщения различных флюидов (газ, нефть, вода) в одной пористой среде.