Физика очага землетрясения.

Сентябрь 2, 2022

Главная
Алгебра
Физика очага землетрясения.

Содержание

2. Содержание курса Вопросы, решаемые пассивным сейсмическим мониторингом на месторождениях углеводородов. Физика очага землетрясения. Определение энергии землетрясения.
3. Содержание курса Определение локальных характеристик напряженного состояния по данным инструментальных измерений и натурных индикаторов: определение напряжений
4. Содержание курса Обратная задача сейсмологии в томографической постановке. Межскважинная томография на проходящих волнах. Общие положения межскважинной
5. Содержание курса Применение методов нелинейной динамики для анализа рядов сейсмических наблюдений. Представление сейсмического режима в фазовом
6. Лабораторные практикумы Определение скорости прохождения упругих волн через образцы с различной пористостью. Определение положения импульсных волновых
7. Вопросы, решаемые пассивным сейсмическим мониторингом на месторождениях углеводородов. Физика очага землетрясения. Определение энергии землетрясения. Определение положения
8. Пассивный микросейсмический мониторинг на месторождениях углеводородов 1970-е – первые опыты ведения микросейсмического (МС) мониторинга на месторождениях
9. Пример регистрации микросейсмических событий при проведении серии гидроразрывов пласта на разных глубинах в двух скважинах: а)
10. Изменение порового давления сопровождается появлением сейсмических событий, обычно не ощущающихся на поверхности. По данным о распространении
11. Морские буровые платформы – один из наиболее подходящих технологических носителей системы комплексного многоуровневого мониторинга
12. Сеть сейсмического мониторинга месторождения Валхал Life of field seismic array Extensive use of Advanced Technology More
13. Определение положения трещины гидроразрыва пласта Определение положения фронта заводнения пласта Определение положения активных разломов Определение пространственных
14. Физика очага землетрясения. Модели очага. Силовые модели сейсмического источника. Модель упругой отдачи Рейда Модель прерывистого скольжения
15. Физика очага землетрясения. Модели очага. Силовые модели сейсмического источника. Трещина отрыва Силовой диполь – пара сил
16. Определение механизмов очагов землетрясений Квадратичное распределение знаков первых вступлений P-волн Нодальные линии Распределение знаков первых вступлений
17. Сетка Вульфа (стереографическая сетка) - проекция меридианов и параллелей сферической поверхности на плоскость основного меридиана. Окружность
18. Построение меридиан и параллелей на сетке Вульфа
19. Механизмы очагов землетрясений
20. Характеристики землетрясений Эпицентр – проекция на поверхность очага землетрясения. Гипоцентр – положения очага землетрясения. Сила (интенсивность)
21. Характеристики землетрясений Магнитуда землетрясения – характеристика сейсмической энергии в очаге землетрясения, определяется по записям сейсмических волн.
22. Характеристики землетрясений A – амплитуда в мкм, T – период в сек, Δ – эпицентральное расстояние
23. Параметры сейсмического источника W – объемная плотность упругой энергии, θ – дилатансия, λ,μ – коэффициенты Лямэ,
24. Параметры сейсмического источника Сейсмическая эффективность – отношение излученной в виде сейсмических волн энергии к общей энергии
25. Сейсмологические методы Уравнение движения упругой среды Плоские упругие волны в неограниченной изотропной среде
26. Типы волн Объемные волны Продольные (p – волны, primary waves, pressure waves) Поперечные (s –волны, secondary
27. Разделение упругих волн на независимо распространяющиеся продольные и поперечные волны возможно и в случае произвольной (не
28. Для монохроматической волны вектор смещения можно записать в виде где u0 – функция только координат, ω
29. Поверхностные волны Рэлея Пусть плоская монхроматическая волна распространяется вдоль поверхности На поверхности тела Т.к. вектор нормали
30. Поверхностные волны Лява При наличии твердого слоя, расположенного на твердом полупространстве, возникают волны Лява. Эти волны
31. Отражение и преломление сейсмических волн (Закон Снеллиуса)
32. Годограф сейсмических волн Годографом сейсмической волны называется график зависимости времени пробега волны от источника до приемника
33. Определение положения сейсмического источника. По разности времен прихода P и S волн По разности времен первых
35. Скачать презентацию

Слайд 2

Содержание курса
Вопросы, решаемые пассивным сейсмическим мониторингом на месторождениях углеводородов. Физика очага

землетрясения. Определение энергии землетрясения. Определение положения сейсмического источника.
Модели очага. Силовые модели источника. Уравнение нодальных линий. Сейсмический режим. Закон повторяемости Гуттенберга-Рихтера. Графики Беньофа. Фрактальность пространственного распределения очагов землетрясений.
Связь микросейсмичности с флюидодинамическими явлениями. Использование регистрации микросейсмических явлений для определения положения трещин гидроразрыва пласта.

Слайд 3

Содержание курса
Определение локальных характеристик напряженного состояния по данным инструментальных измерений и

натурных индикаторов:
определение напряжений по механизмам землетрясений;
определение напряжений по измерениям в скважинах (гидроразрыв, радиусометрия скважин);
определение палеонапряжений по трещиноватости осадочных горных пород.
Определение полей напряжений по экспериментально определяемым ориентациям главных напряжений. Понятие траекторий главных напряжений (ТГН). Запись уравнений равновесия в форме Ламе-Максвелла; гиперболичность системы уравнений равновесия при заданных ТГН. Определение полей напряжений по заданным ТГН в литосфере произвольной реологии. Уравнения плоской задачи теории упругости, формулы Колосова-Мусхелишвили. Определение голоморфной функции по ее аргументу, оператор Шварца. Определение полей напряжений по заданным ТГН в упругой литосфере.

Слайд 4

Содержание курса
Обратная задача сейсмологии в томографической постановке. Межскважинная томография на проходящих

волнах. Общие положения межскважинной сейсмики. Использование математического аппарата томографии. Области применения. Осложняющие эффекты: искривление лучей и анизотропия.
Профильная сейсмическая томография. Томография, использующая форму записи. Томографическое восстановление сейсмических источников. Поверхностно-волновая томография. Дифракционная томография. Эмиссионная томография

Слайд 5

Содержание курса
Применение методов нелинейной динамики для анализа рядов сейсмических наблюдений. Представление

сейсмического режима в фазовом пространстве. Динамические системы и их устойчивость. Аттракторы, их типы и физический смысл. Фрактальная размерность аттракторов. Бифуркации. Инерциальные многообразия. Параметры порядка. Теорема Такенса. Метод Грасбергера – Прокачи оценки размерности аттракторов. Самоорганизованная критичность. Метод клеточных автоматов.
Методы анализа пространственных структур сейсмичности. Метод «ближайшего соседа». Выявление кластеров событий. Энергетический критерий близости. Пространственно – временная взаимосвязь сейсмических событий.
Практическое применение пассивного сейсмического мониторинга для поиска и оптимизации разработки месторождений углеводородов. Требования к системе сейсмического мониторинга. Выявление активных тектонических разломов. Взаимосвязь между сейсмической активностью и параметрами эксплуатации месторождения нефти. Опыт анализа микросейсмов при поиске месторождений газа.

Слайд 6

Лабораторные практикумы
Определение скорости прохождения упругих волн через образцы с различной пористостью.
Определение

положения импульсных волновых источников.
Изучение связи между пористостью и проницаемостью.
Изучение связи между поровым давлением и микросейсмической эмиссией.

Слайд 7

Вопросы, решаемые пассивным сейсмическим мониторингом на месторождениях углеводородов.
Физика очага землетрясения.
Определение

энергии землетрясения.
Определение положения сейсмического источника.

Лекция 1

Слайд 8

Пассивный микросейсмический мониторинг на месторождениях углеводородов
1970-е – первые опыты ведения микросейсмического

(МС) мониторинга на месторождениях УВ
1980-90-е годы – ряд проектов по МС мониторингу, в основном в США, крупнейший – Cotton Valley Consortium Project в 1997, начало коммерческих проектов
2000 – е годы – бурный рост проектов по МС мониторингу, в основном в США, около половины – на Barnett Shale, тысячи ГРП с применением МС мониторинга

Гистограмма изменения результатов запросов по ключевому слову «микросейсмичность» в библиотеках SPE и SEG

Слайд 9

Пример регистрации микросейсмических событий при проведении серии гидроразрывов пласта на разных

глубинах в двух скважинах:
а) проекция гипоцентров микросейсмических событий на поверхность земли;
б) трехмерное изображение гипоцентров микросейсмических разрывов вблизи скважины 8-11

Геофоны расположены в скважине

Связь микросейсмичности с трещинами ГРП

Слайд 10

Изменение порового давления сопровождается появлением сейсмических событий, обычно не ощущающихся на

поверхности.
По данным о распространении «облака» индуцированных микросейсмических событий можно оценить проницаемость коллекторов.

Определение проницаемости по данным микросейсмического мониторинга

Слайд 11

Морские буровые платформы – один из наиболее подходящих технологических носителей системы

комплексного многоуровневого мониторинга

Слайд 12

Сеть сейсмического мониторинга месторождения Валхал
Life of field seismic array
Extensive use

of Advanced Technology
More than 120 km seismic cables
Covers 45 sq. Km.
2500 4-component sensors
Flexible and cost effective acquisition strategy
Seismic source to be operated by standby vessel
Direct access to data
Transmission of data to shore by fiber cable

Слайд 13

Определение положения трещины гидроразрыва пласта
Определение положения фронта заводнения пласта
Определение положения активных

разломов
Определение пространственных и временных параметров естественных деформационных процессов, сопровождающихся изменением НДС и проницаемости пласта
Определение опасного нарастания техногенной сейсмичности
Различие естественной и техногенной сейсмичности

Вопросы, решаемые пассивным сейсмическим мониторингом на месторождениях углеводородов.

Слайд 14

Физика очага землетрясения. Модели очага. Силовые модели сейсмического источника.
Модель упругой отдачи

Рейда
Модель прерывистого скольжения
Новообразованные разломы
Фазовые переходы
Роль флюидов

Слайд 15

Физика очага землетрясения. Модели очага. Силовые модели сейсмического источника.
Трещина отрыва
Силовой диполь

– пара сил с моментом
Силовой квадруполь – две пары сил без момента
Три пары сил

Слайд 16

Определение механизмов очагов землетрясений
Квадратичное распределение знаков первых вступлений P-волн
Нодальные линии
Распределение знаков

первых вступлений для трещин отрыва и сдвига.
Распределение знаков первых вступлений S-волн для диполя с моментом и двух диполей без моментов
Сетка Вульфа

Слайд 17

Сетка Вульфа (стереографическая сетка) - проекция меридианов и параллелей сферической поверхности

на плоскость основного меридиана.

Окружность сетки называют ее ОСНОВНЫМ МЕРИДИАНОМ

Точки, в которых сходятся все меридианы, называются ПОЛЮСАМИ СЕТКИ

Диаметр , проходящий через полюса сетки, называется ОСЬЮ СЕТКИ

Диаметр , перпендикулярный к оси сетки, называется ЭКВАТОРОМ СЕТКИ

Методика построения сетки Вульфа
Построение линий меридианов
Линия меридиана представляет собой дугу окружности, которая проходит через полюса и точку А, лежащую на пересечении экватора и прямой, соединяющей один из полюсов с точкой на основном меридиане, отстоящую от другого меридиана на величину, равную долготе искомого меридиана.

Слайд 18

Построение меридиан и параллелей на сетке Вульфа

Слайд 19

Механизмы очагов землетрясений

Слайд 20

Характеристики землетрясений
Эпицентр – проекция на поверхность очага землетрясения.
Гипоцентр – положения очага

землетрясения.
Сила (интенсивность) землетрясения – характеристика воздействия сейсмических волн в баллах. XII-балльная шкала Рихтера (модифицированная шкала Меркалли).

Слайд 21

Характеристики землетрясений
Магнитуда землетрясения – характеристика сейсмической энергии в очаге землетрясения, определяется

по записям сейсмических волн. По определению
где A – максимальная амплитуда в мм записи сейсмометра с собственным периодом колебаний 0.8с, усилением 2800 и коэффициентом затухания 50:1.
Различают магнитуду, определяемую по поверхностным волнам, по объемным волнам, локальную магнитуду.

Слайд 22

Характеристики землетрясений
A – амплитуда в мкм, T – период в сек,

Δ – эпицентральное расстояние в град., h – глубина очага
Энергетический класс – логарифм сейсмической энергии в очаге землетрясения, выраженной в джоулях.

Слайд 23

Параметры сейсмического источника
W – объемная плотность упругой энергии, θ – дилатансия,

λ,μ – коэффициенты Лямэ, ε – деформация
E=VW
V – объем очага lgV=a+bM
L – длина разлома V~L3 M=c+dlgL

Слайд 24

Параметры сейсмического источника
Сейсмическая эффективность – отношение излученной в виде сейсмических волн

энергии к общей энергии деформации, обычно около 1%
Скорость распространения разлома (скорость вспарывания)
Сброшенные напряжения
Сейсмический момент

Слайд 25

Сейсмологические методы
Уравнение движения упругой среды
Плоские упругие волны в неограниченной изотропной среде

Слайд 26

Типы волн
Объемные волны
Продольные
(p – волны, primary waves, pressure waves)
Поперечные
(s

–волны, secondary waves, shear waves)

Слайд 27

Разделение упругих волн на независимо распространяющиеся продольные и поперечные волны возможно

и в случае произвольной (не плоской) волны. Для этого представим решение уравнения в виде суммы двух частей:
одна из которых представляет решение для волны, в которой не происходит изменения объема, так что
а для другой выполняется условие
Подставим сумму в уравнение движения и применим к обеим частям уравнения операции rot и div, получим два уравнения одинакового вида

Слайд 28

Для монохроматической волны вектор смещения можно записать в виде
где u0

– функция только координат, ω – циклическая частота колебаний в волне. Тогда
- волновые векторы продольной и
поперечной волн

Слайд 29

Поверхностные волны Рэлея
Пусть плоская монхроматическая волна распространяется вдоль поверхности
На поверхности тела
Т.к.

вектор нормали направлен по оси z, получаем
откуда по закону Гука
Второе из уравнений, в силу независимости всех величин от y, дает
получаем
Т.е. вектор смещения лежит в плоскости, перпендикулярной к поверхности и проходящей через направление распространения волны.

Слайд 30

Поверхностные волны Лява
При наличии твердого слоя, расположенного на твердом полупространстве, возникают

волны Лява. Эти волны – чисто поперечные: в них имеется только одна компонента смещения y, упругая деформация в волне Лява представляет собой чистый сдвиг. Смещения в слое (индекс 1) и в полупространстве (индекс 2) описываются выражениями

смещения в слое распределены по косинусу, а в полупространстве экспоненциально убывают с глубиной

Слайд 31

Отражение и преломление сейсмических волн
(Закон Снеллиуса)

Слайд 32

Годограф сейсмических волн
Годографом сейсмической волны называется график зависимости времени пробега волны

от источника до приемника волны от эпицентрального расстояния.
Эпицентральное расстояние – это угол с вершиной в центре шара, которым изображается Земля, и сторонами, образованными радиус-векторами источника и приемника

Слайд 33

Определение положения сейсмического источника.
По разности времен прихода P и S

волн
По разности времен первых вступлений на нескольких станциях

Физика очага землетрясения.

Содержание

Содержание курсаВопросы, решаемые пассивным сейсмическим мониторингом на месторождениях углеводородов. Физика очага

Содержание курсаОпределение локальных характеристик напряженного состояния по данным инструментальных измерений и

Содержание курсаОбратная задача сейсмологии в томографической постановке. Межскважинная томография на проходящих

Содержание курсаПрименение методов нелинейной динамики для анализа рядов сейсмических наблюдений. Представление

Лабораторные практикумыОпределение скорости прохождения упругих волн через образцы с различной пористостью.Определение

Вопросы, решаемые пассивным сейсмическим мониторингом на месторождениях углеводородов. Физика очага землетрясения.Определение

Пассивный микросейсмический мониторинг на месторождениях углеводородов1970-е – первые опыты ведения микросейсмического

Пример регистрации микросейсмических событий при проведении серии гидроразрывов пласта на разных

Изменение порового давления сопровождается появлением сейсмических событий, обычно не ощущающихся на

Морские буровые платформы – один из наиболее подходящих технологических носителей системы

Сеть сейсмического мониторинга месторождения ВалхалLife of field seismic array Extensive use

Определение положения трещины гидроразрыва пластаОпределение положения фронта заводнения пластаОпределение положения активных

Физика очага землетрясения. Модели очага. Силовые модели сейсмического источника.Модель упругой отдачи

Физика очага землетрясения. Модели очага. Силовые модели сейсмического источника.Трещина отрываСиловой диполь

Определение механизмов очагов землетрясенийКвадратичное распределение знаков первых вступлений P-волнНодальные линииРаспределение знаков

Сетка Вульфа (стереографическая сетка) - проекция меридианов и параллелей сферической поверхности

Построение меридиан и параллелей на сетке Вульфа

Механизмы очагов землетрясений

Характеристики землетрясенийЭпицентр – проекция на поверхность очага землетрясения.Гипоцентр – положения очага

Характеристики землетрясенийМагнитуда землетрясения – характеристика сейсмической энергии в очаге землетрясения, определяется

Характеристики землетрясенийA – амплитуда в мкм, T – период в сек,

Параметры сейсмического источникаW – объемная плотность упругой энергии, θ – дилатансия,

Параметры сейсмического источникаСейсмическая эффективность – отношение излученной в виде сейсмических волн

Сейсмологические методыУравнение движения упругой средыПлоские упругие волны в неограниченной изотропной среде

Типы волнОбъемные волныПродольные (p – волны, primary waves, pressure waves)Поперечные (s