随机孔隙介质中地震波衰减分析

作     者：刘炯 巴晶 马坚伟 杨慧珠 

作者机构：清华大学工程力学系北京100084 中国石油勘探开发研究院物探所北京100084 

出 版 物：《中国科学：物理学、力学、天文学》 (Scientia Sinica Physica,Mechanica & Astronomica)

年 卷 期：2010年第40卷第7期

页      面：858-868页

核心收录：

学科分类：070801[理学-固体地球物理学] 07[理学] 0708[理学-地球物理学] 

基　　金：国家重点基础研究发展计划(编号:2007CB209505) 国家自然科学基金重点项目(批准号:40830423)资助项目 

主　　题：随机介质理论 Biot孔隙弹性理论 地震波衰减 逆品质因子 

摘      要：地震波在岩石中传播衰减问题一直是研究的热点之一,目前的岩石孔隙介质模型都无法全面解释地震波在岩石中的强衰减现象.根据Biot孔隙弹性理论和一般随机过程理论设计了随机孔隙介质模型来研究地震波在复杂地层岩石中的传播规律.为确保模型与地球浅层的岩石实际状况相符,模型中岩石的晶粒密度、孔隙度、渗透率与骨架模量均被设置为空间随机分布的参数,在仅考虑一种流体浸润的情况下,对随机孔隙介质进行了地震波的数值模拟.并采用两种衰减估量方法(时间域的振幅衰减法和频率域的谱比法)对波场中虚拟检波器的合成记录进行了衰减估算,给出了基于不同方法得到的两种快纵波衰减的逆品质因子.将随机孔隙介质中快纵波衰减结果与均匀孔隙介质的快纵波衰减结果对比,结果显示:均匀孔隙结构中的地震波衰减远低于随机孔隙结构,而且,在随机孔隙结构中若不均匀程度提高,则地震波的衰减会进一步加强,当不均匀程度达到σ=0.15时,快纵波的衰减因子与实际观测的经验值符合.由于数值实验的中心频率(50Hz)位于地震频段,因此我们的结果无疑进一步证实了不均匀孔隙结构是中、低频段地震波在实际地层发生强衰减的重要原因之一.