 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
ISBN 966 – 7327 – 90 - 6
УДК 539.3:550.834
Підручник містить виклад засад теорії пружних хвиль та прикладних аспектів її використання при сейсмічній розвідці та акустичному каротажу, які займають провідне місце серед геофізичних методів пошуків та розвідки родовищ нафти і газу.
Спочатку розглядаються елементи класичної теорії пружності, зв’язок між малими напруженнями та деформаціями, вивід хвильового рівняння та його аналіз для ідеально пружного однорідного середовища.
Далі викладені особливості будови реальних геологічних середовищ і розвинений сучасний апарат сейсмоакустичного моделювання геологічного розрізу, включаючи хвильові рівняння, дисперсійні співвідношення та рівняння стану неідеально пружних середовищ.
Наведені основні практичні висновки теорії пружних хвиль для застосування в сейсморозвідці та акустичному каротажі.
Підручник розрахований на студентів вузів, які навчаються по спеціалізації “Геофізичні методи пошуків”, а також може бути використаний аспірантами та фахівцями в галузі сейсморозвідки та акустичного каротажу.
Сторінок 161, рисунків 12, джерел 11.
Рецензент: Завідувач кафедри ГДС, докт. геол..наук Федоришин Д.Д.
Автори: доцент Філатов Ю.В.,доцент Ткаченко Ю.Ф.
Відповідальний за випуск:
Зав.каф.ПНГГ____________________________Степанюк В.П.
Погоджено з навчально-методичним об’єднанням спеціальності 0707 ________________________Степанюк В.П.
Нормоконтролер____________________________О.Г.Гургула
Коректор_______________________________Н.Ф.Будуйкевич
Член екп-рев.комісії університету_______________Р.М. Рудий
Дане видання є власністю ІФНТУНГ. Забороняється тиражувати та розповсюджувати без відома автора.
| ЗМІСТ | Стор. |
| ВСТУП........................................................................... | |
| 1 ПРУЖНІ ДЕФОРМАЦІЇ............................................. | |
| 1.1 Мала деформація та її компоненти.......................... | |
| 1.2 Головні вісі деформації............................................. | |
| 1.3 Зв’язок між компонентами малої деформації та її головними коефіцієнтами.................................. | |
| 1.4 Фізичний зміст компонент малої деформації.......... | |
| 2 ПРУЖНІ НАПРУЖЕННЯ........................................... | |
| 2.1 Зовнішні сили............................................................. | |
| 2.2 Внутрішні напруження.............................................. | |
| 2.3 Рівняння руху Коші................................................... | |
| 3 ЗВ’ЯЗОК МІЖ НАПРУЖЕННЯМИ ТА ДЕФОРМАЦІЯМИ........................................................ | |
| 3.1 Експериментальний закон Гука............................... | |
| 3.2 Узагальнений закон Гука.......................................... | |
| 4 ХВИЛЬОВІ РІВНЯННЯ ТА ПРУЖНІ ХВИЛІ........ | |
| 4.1 Рівняння Ламе............................................................ | |
| 4.2 Хвильові рівняння...................................................... | |
| 4.3 Пружні потенціали..................................................... | |
| 4.4 Сферичні хвилі........................................................... | |
| 4.5 Плоска хвиля.............................................................. | |
| 4.6 Сферична хвиля......................................................... | |
| 5 ХВИЛІ НА ГРАНИЦІ ПІВПРОСТОРІВ.................. | |
| 5.1 Відбиття та заломлення хвиль на границі двох середовищ.................................................................... | |
| 5.2 Практичні задачі на відбиття-заломлення плоских хвиль............................................................. | |
| 6 ХВИЛІ В РЕАЛЬНИХ СЕРЕДОВИЩАХ................ | |
| 6.1 Хвильові рівняння з дисипативним членом............ | |
| 6.2 Хвильові рівняння в перших похідних.................... | |
| 7 КОМПЛЕКСНІ хвильовІ рівняння................... | |
| 8 ДИНАМІКА ПРУЖНИХ ХВИЛЬ В ПОГЛИНАЮ- ЧИХ ТА ДИСПЕРГУЮЧИХ СЕРЕДОВИЩАХ........ | |
| 8.1 Миттєві параметри хвильового поля........................ | |
| 8.2 Дисперсія швидкості пружних хвиль в геологічних середовищах.......................................... | |
| 8.3 Миттєве поглинання пружної енергії | |
| 9 МІГРАЦІЯ ХВИЛЬОВИХ ПОЛІВ............................ | |
| 9.1 Міграція хвильового поля на основі рівняння в перших похідних................................................... | |
| 9.2 Коректна міграція на співпряжених XZ профілях................................................................... | |
| 10 ПРАКТИЧНІ РОБОТИ З ТЕОРІЇ ПРУЖНИХ ХВИЛЬ......................................................................... | |
| 10.1 Дослідження напруженого стану та деформацій гірської породи при збудженні пружних хвиль........................................................ | |
| 10.2 Аналіз рішення хвильового рівняння для конкретних умов.................................................... | |
| 10.3 Розрахунок швидкості хвилі Релея при заданих параметрах півпростору......................................... | |
| 10.4 Розрахунок траєкторій руху частинок в хвилі Релея при заданих параметрах середовища...... | |
| 10.5 Розрахунок дисперсійної кривої для швидкості хвилі Лява................................................................. | |
| 10.6 Обчислення та побудова частотної характеристики сферичного випромінювача........ | |
| 10.7 Обчислення та побудова частотної характеристики тонкого шару............................. | |
| 10.8 Визначення коефіцієнтів поглинання пружних хвиль......................................................... | |
| 10.9 Визначення дійсних швидкостей розповсюдження пружних хвиль.......................... | |
| 11 ЗАДАЧІ ТА КОНТРОЛЬНІ РОБОТИ.................... | |
| 11.1 Задачі на поширення пружних хвиль................. | |
| 11.2 Рейтингові контрольні роботи............................. | |
| 11.3 Контрольні завдання............................................... | |
| 11.4 МЕТОДИЧНІ ПОРАДИ ПО САМОСТІЙНІЙ РОБОТІ..................................................................... | |
| 12.1 Пружні деформації................................................... | |
| 12.2 Пружні напруження................................................. | |
| 12.3 Зв’язок між напруженнями і деформаціями.......... | |
| 12.4 Хвильові рівняння та пружні хвилі........................ | |
| 12.5 Хвилі на границі півпросторів................................ | |
| 12.6 Хвилі у вільному і обмеженому шаром півпросторі................................................................ | |
| 12.7 Хвилі від джерел різного типу................................ | |
| СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ТА ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ |
ВСТУП
Теорія пружних хвиль є підґрунтям найбільш точного та розповсюдженого методу розвідки корисних копалин - сейсморозвідки. При промислово-геофізичних дослідженнях в свердловинах широко застосовується метод акустичного каротажу, який також базується на теорії пружних хвиль. Вона дозволяє за допомогою рівнянь та формул кількісно описувати процеси утворення та розповсюдження сейсмічних та акустичних хвиль. Теорія пружних хвиль базується, в основному, на положеннях класичної теорії пружності. Тому стислий виклад елементів теорії пружності є необхідною передумовою для розгляду питань безпосередньо сейсморозвідки та акустичного каротажу.
Історія розвитку теорії пружних хвиль розпочинається з моменту, коли англійський вчений Р.Гук експериментально довів існування прямої пропорційної залежності між деформаціями та напруженнями, що їх викликали. В наступному російські академіки Бернуллі та Ейлер поклали початок математичній теорії пружних коливань стержня. Французькі вчені Пуассон та Коші вивели рівняння руху пружного середовища та довели існування двох типів хвиль - поздовжніх та поперечних. Великий внесок в розвиток теорії пружних хвиль зробили російські вчені: М.Остроградський, Б.Галеркін, Л.Лейбензон, Є.Саваренський, Г.Петрашень.
У класичній теорії пружних хвиль весь розгляд ведеться в рамках ідеальної пружності з прийнятими при цьому припущеннями про властивості середовища (абсолютна пружність, аморфність, гомогенність) та про малу величину його деформацій. Абсолютна або ідеальна пружність, яка приписується середовищу означає здатність повністю відновлювати початковий стан після усунення причини, яка викликала малу деформацію, тобто зміну відносного розташування близьких частинок середовища. Тільки для малих деформацій виконується закон Гука про лінійну залежність між ними та напруженнями, які їх викликали.
По відношенню до реальних геологічних середовищ все це є звичайною науковою абстракцією, але співставлення практичного досвіду застосування сейсморозвідки та акустичного каротажу з висновками класичної теорії пружності в межах локальних ділянок розповсюдження пружних хвиль досить точно відповідає теоретичним положенням.
Останнім часом сейсмоакустичні методи дослідження геологічного розрізу стали вирішувати складні задачі, такі як вивчення літології, петрофізичних властивостей та флюїдонасичення гірських порід, і деякі з положень класичної теорії, які були запозичені з механіки суцільних середовищ, стали невідповідними до даних натурних експериментів.
Великий внесок в розвиток теорії розповсюдження пружних хвиль в реальних геологічних середовищах зробили М.Біот, Я.Френкель, І.Берзон, О.Кондратьєв, М.Гринь. Поглинання енергії пружних хвиль та залежність швидкості розповсюдження від довжини хвилі спонукали до розвитку теорії диспергуючих хвиль, з якою пов’язані роботи Дж.Уізема, Р.Стола та інших дослідників.
Поиск по сайту: