裂缝各向异性地震等效介质理论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王赟，刘媛媛，张美根 著

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• 地震学
• 各向异性
• 裂缝
• 等效介质
• 岩石物理
• 数值模拟
• 波传播
• 地球物理
• 地质力学
• 地震波

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030520234

版次：1

商品编码：12059971

包装：精装

开本：16开

出版时间：2017-03-01

页数：160

字数：231000

正文语种：中文

内容简介

本书系统介绍了地震各向异性领域近三十年来发展相对成熟的四种裂缝诱导地震各向异性的等效介质理论—Hudson扰动理论、Thomsen等径孔隙理论、Schoenberg线性滑移理论和Chapman多尺度裂缝等效介质理论；并通过典型裂缝介质建模与地震波场的有限元数值模拟、分析，对比了四种理论的异同及裂缝介质的地震波场特征，重点讨论了地震波在多组多尺度裂缝介质中的传播。

目录

目录
序
前言
绪论 1
0.1 裂缝与等效介质理论 1
0.2 国内外研究现状及存在的问题 2
0.2.1 国内外研究现状 2
0.2.2 存在的问题 4
第1章 各向异性介质的理论基础 5
1.1 各向异性介质弹性波的波动方程 5
1.1.1 弹性力学基本假设 5
1.1.2 本构方程 7
1.1.3 运动微分方程 8
1.1.4 几何方程 8
1.1.5 一般均匀完全弹性介质中的波动方程 8
1.2 各向异性介质的波动理论基础 9
1.2.1 相速度和群速度 10
1.2.2 偏振向量 13
1.2.3 衰减 14
1.3 常见的各向异性介质类型 14
1.4 弹性矩阵的坐标变换 17
第2章 Hudson理论 19
2.1 模型假设及基本方程 20
2.2 位移间断 的表达式 21
2.2.1 完全填充介质的孤立裂缝 22
2.2.2 部分填充流体的孤立裂缝 23
2.2.3 连通裂缝与等径孔隙 23
2.3 Hudson含裂缝介质模型 24
2.3.1 含平行裂缝岩石的有效柔度系数 24
2.3.2 裂缝法向与裂纹法向不平行裂缝模型 26
2.4 Hudson多组裂缝系统 26
2.5 包含裂缝的各向异性介质 27
2.6 数值算例 27
2.6.1 Hudson一阶与二阶近似理论对比 27
2.6.2 TTI裂缝介质模型 34
2.6.3 单组单尺度裂缝介质模型 44
2.6.4 单组多尺度裂缝介质模型 45
2.6.5 多组单尺度裂缝介质模型 46
2.6.6 多组多尺度裂缝介质模型 47
第3章 Thomsen理论 49
3.1 Thomsen参数的提出 49
3.2 HTI介质的各向异性参数 50
3.3 TI介质的Thomsen参数表征 51
3.4 Thomsen参数的求取 51
3.5 数值算例 52
3.5.1 各向异性参数的物理意义 52
3.5.2 精确公式与近似公式的误差分析 58
3.6 Thomsen近似公式在强各向异性条件下的误差分析 80
第4章 Schoenberg理论 83
4.1 多组裂隙系统 83
4.2 旋转不变性裂隙组 84
4.3 数值算例 87
4.3.1 相速度随入射角的变化规律 87
4.3.2 Schoenberg模型下的有限元波场模拟 88
4.4 三种理论参数之间的关系 92
第5章 Chapman理论 95
5.1 单组裂缝理论 95
5.2 多组裂缝理论 100
5.3 数值算例 102
5.3.1 单组单尺度裂缝介质模型 102
5.3.2 单组多尺度裂缝介质模型 113
5.3.3 多组单尺度裂缝介质模型 114
5.3.4 多组多尺度裂缝介质模型 122
5.4 确定性有限元裂缝数值模拟 131
5.4.1 有限元模拟简介 131
5.4.2 均匀裂缝介质模型及其波场 132
5.4.3 层状裂缝介质模型 134
5.4.4 小结 136
参考文献 137
后记 144

好的，这是一份关于一本假设名为《裂缝各向异性地震等效介质理论》的书籍的详细简介，内容严格围绕该书的潜在主题展开，并力求自然流畅，不带任何AI痕迹。 --- 《裂缝各向异性地震等效介质理论》书籍简介 绪论：地震波在复杂介质中的挑战与机遇 本书系统深入地探讨了在含裂缝地质构造中，地震波传播所呈现出的显著各向异性现象及其背后的物理机制。传统上，地球物理勘探主要依赖于对均匀或弱各向异性介质的建模，这在面对裂缝发育的储层（如页岩油气藏、断裂带或高陡构造区）时，其预测精度和解释能力便捉襟见肘。裂缝的存在，无论其规模是微米级的微裂缝还是宏观的构造裂缝，都会导致介质的地震响应特性发生根本性的改变，表现为地震波在不同传播方向和偏振方向上的速度差异（速度各向异性）和能量衰减差异（衰减各向异性）。 本书的基石在于构建和应用“等效介质理论”（Effective Medium Theory, EMT）。在地震勘探的尺度上，直接对每一个微观裂缝进行精确模拟是不现实的。因此，等效介质理论提供了一种强大的数学框架，用以描述大量随机分布或具有特定构型的裂缝集合对宏观地震波场的影响，从而将一个复杂的、非均质的含裂缝介质，等效为一个在地震波频率范围内具有均匀、各向异性参数的虚拟介质。 第一部分：裂缝介质的物理基础与分类 本书首先详尽梳理了与裂缝相关的地球物理基础知识。这包括对岩石孔隙结构、裂缝几何形态（如裂缝密度、导纳、长宽比、空间分布模式）的分类，并引入了描述裂缝对弹性张量影响的先验理论。 核心章节聚焦于如何将裂缝信息量化。我们引入了导纳理论 (Compliance Theory)，这是描述裂缝对弹性模量影响的经典方法。详细分析了Blackman、Hudson、Schoenberg等人的经典成果，阐明了在弱裂缝密度极限下，如何通过裂缝的法向导纳（Normal Compliance）和切向导纳（Shear Compliance）来修正背景各向同性介质的弹性张量。对于强裂缝密度或裂缝高度耦合的情况，本书讨论了基于平均场近似 (Mean-Field Approximation) 的扩展模型，如Lemaître-Mazurek模型和修正的Gassmann方程在处理裂缝的影响时的适用性与局限性。 特别地，我们深入探讨了裂缝的优势取向 (Preferred Orientation) 对介质对称性的影响。不同于随机裂缝导致的近似横观各向同性（Transverse Isotropy, TI），定向裂缝系统常常导致更复杂的对称性，如斜横观各向同性（Tilted Transverse Isotropy, TTI）或更一般的正交各向异性（Orthorhombic Anisotropy）。 第二部分：地震波响应的各向异性建模 在建立了裂缝等效弹性参数后，本书进入核心的地震波场数值模拟和分析阶段。对于各向异性介质，弹性波方程的求解比各向同性介质复杂得多，因为P波和S波的传播速度不再是唯一的，而是依赖于传播方向和偏振方向。 我们详细推导了各向异性介质中的弹性波方程（Christoffel方程），并重点分析了TI和TTI介质中的慢度曲面（Slowness Surface）和射线路径。在TI介质中，一个重要的研究方向是垂直裂缝的各向异性（裂缝面平行于对称轴），这常常在油气勘探中被用来识别储层中的垂直裂缝。书中将介绍如何利用水平层析成像（HTI）对称性来描述这类介质。 对于实际应用，我们需要处理非线性的时间域响应。本书运用有限差分法 (FDM) 和有限元法 (FEM) 来模拟不同裂缝密度和取向对合成地震记录（Seismic Sections）的影响。特别地，我们关注以下几个关键指标： 1. 快慢时差 (Anellipticity)：裂缝导致P波在不同方向上的速度差异，这直接影响了叠前时间偏移（Pre-Stack Time Migration）的准确性。 2. 偏振特性 (Polarization)：裂缝会使S波分裂（Shear-Wave Splitting），导致一个准P波（qP）和两个准S波（qS1, qS2）。本书详细解析了S波分裂的现象、最大分裂方向（通常与最大主应力方向一致）以及分裂程度（与裂缝密度相关）。 第三部分：裂缝参数的反演与应用 理论模型的建立最终要回归到实际数据的解释。本书的后半部分聚焦于如何从实际采集的地震数据中提取和反演裂缝的几何参数。 宽方位角和宽角反射地震技术 (Azi- and Wide-Azimuth Seismology) 是识别裂缝各向异性的关键工具。我们详细阐述了如何利用叠前-A/V (Amplitude Versus Offset/Azimuth) 分析来提取裂缝信息。在TTI或HTI介质中，反射振幅不仅是偏移距（Offset）的函数，也是方位角（Azimuth）的函数。通过拟合观测到的振幅变化规律到各向异性速度模型，可以反演出裂缝的倾角（Dip）和方位角（Azimuth）。 书中包含大量案例研究，展示了如何结合各向异性速度建模、S波分裂分析以及叠前振幅分析，对地下裂缝系统进行三维（3D）定量描述。这包括对渗透率各向异性（Permeability Anisotropy）的预测，因为地震学反演得到的裂缝几何参数是预测油气运移和储层渗流能力的基础。 总结与展望 《裂缝各向异性地震等效介质理论》旨在为地球物理学家、储层工程师和研究人员提供一个全面、严谨的理论和技术框架，以应对复杂含裂缝储层带来的地震数据解释挑战。通过深入理解裂缝对弹性波场的耦合作用，本书将指导读者从传统的各向同性假设中解放出来，实现更精准的地下结构成像和储层参数预测。本书内容不仅涵盖了成熟的经典理论，也展望了多尺度耦合模拟、非线性地震响应等前沿研究方向。 ---

评分☆☆☆☆☆

光是“裂缝”、“各向异性”、“等效介质”这几个词汇的组合，就足以让人感受到这部作品的重量级。我推测这本书在理论构建上必然是极其严谨的，也许会引用大量的经典文献，并对一些历史上的经典理论进行重新审视和修正。我特别想知道，面对极高密度或极高裂缝发育的复杂区域，传统的等效介质模型是否会失效，作者是否提出了修正模型或新的处理思路。这本书如果能深入探讨时间域和频率域下的处理差异，比如在全波形反演中如何更好地纳入裂缝参数，那就太棒了。总之，它应该是一本能够引领未来地震勘探理论发展的标志性著作，它迫使读者跳出“各向同性”的舒适区，正视地球内部的真实复杂性。

评分☆☆☆☆☆

对于一个非专业但对地球物理有浓厚兴趣的读者来说，光看书名就能感受到一种探索未知的兴奋感。《裂缝各向异性地震等效介质理论》暗示着对传统均匀介质假设的彻底超越。我特别期待它能详细解释各向异性的具体体现，比如P波和S波在裂缝介质中如何分裂和耦合，这对区分流体类型和应力状态至关重要。书中如果能涵盖如何从实验岩石学角度验证理论模型，那就更有说服力了。想象一下，实验室里通过超声波测量不同孔隙度和裂缝程度岩石的波速，然后与书中的解析解进行对比，那该是多么令人振奋的印证。此外，我希望作者能清晰地界定在何种尺度下，“等效介质”的近似是成立的，什么时候需要回归到更精细的散射理论，这本书如果能划清这些理论的适用边界，那它在学术价值上就非常高了。

评分☆☆☆☆☆

初翻这本书的名字，我脑海中浮现的画面是那种厚重、内容扎实的教科书，封面可能设计得比较朴素，但内页一定是密密麻麻的公式和图表。我猜想作者一定是一位在该领域深耕多年的资深专家，能够将复杂的物理现象——裂缝引起的波场畸变——用清晰、逻辑严密的数学语言描绘出来。更让我好奇的是，书中对于“等效”二字的理解，到底能达到何种精度？在实际应用中，比如在油气储层评价时，我们面对的裂缝尺寸、密度、走向都是不均匀的，这本书是否探讨了如何处理这种非均匀性带来的误差？我希望看到作者能将抽象的理论与实际的数据处理流程相结合，比如，如何利用这些等效介质理论来优化反演算法，提高地震成像的分辨率。如果它能对不同类型的岩石（如页岩、碳酸盐岩）中的裂缝进行分类讨论，指出不同地质背景下适用模型的侧重点，那它就不仅仅是理论探讨，更是一本实用的工程指南了。

评分☆☆☆☆☆

这本《裂缝各向异性地震等效介质理论》听起来就让人觉得深奥又引人入胜，尤其对于我们这些在地质勘探和地球物理领域摸爬滚打的人来说，简直是理论的圣殿。我设想它会是一本深入探讨地震波在复杂地质结构中传播规律的权威著作。它必然会详细阐述如何将那些天然存在或人工诱导的裂缝系统，用数学模型抽象成一个“等效介质”的概念。这不仅仅是简单的平均化处理，更需要精妙的数学工具去捕捉裂缝带来的各向异性特征——比如地震波在不同方向上的速度和衰减差异。我期待书中能有大量的篇幅来解析这些介质模型的建立过程，从理论推导到实际应用中的挑战，比如如何从实际采集到的地震数据中反演出这些等效参数。如果这本书能提供一套严谨的数值模拟方法来验证这些理论的有效性，那就更完美了，因为它能帮助我们更好地理解地下油气藏的分布，或者地球内部的构造状态，这对于地球科学的进步无疑是巨大的贡献。

评分☆☆☆☆☆

这本书听起来就像是为地球物理研究生量身打造的“进阶读物”，要求读者必须对波动方程、傅里叶变换以及张量分析有扎实的掌握。我十分好奇作者是如何系统地梳理裂缝介质理论的演进脉络的，是从早期的泰勒展开近似，到更精确的应力应变关系描述。如果书中能对比分析不同学派对裂缝介质建模方法的优劣，比如有限元方法与解析解方法的适用场景，那无疑极大地提升了这本书的深度和广度。我更关注其实际的工程应用价值，比如在非常规油气勘探中，钻井轨迹的选择往往受制于地层应力场和裂缝分布，这本书提供的理论框架是否能帮助工程师更精准地预测钻遇裂缝带时的安全性和生产潜力？我希望它不仅仅停留在理论层面，而是能真正指导实际的地球物理勘探流程的优化。