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海底冷泉羽状流的地震响应特征研究(海洋地质学论文) 海底冷泉羽状流的地震响应特征研究(海洋地质学论文)

格式:word 上传:2023-05-06 13:00:04

《海底冷泉羽状流的地震响应特征研究(海洋地质学论文)》修改意见稿

1、“.....海底冷泉的地震响应与气泡半径气泡含量以及海底水合物甲烷气通量等因素有关,可通过研究冷泉羽状流的地震响应来探讨与天然气水合物相关的问题如何定量描述冷泉的气泡半径气泡含量以及海底水合物甲烷气通量等因素至关重要因此,对海底冷泉进行合理建模成为研究其地震响应的必要步骤当冷泉从海底溢出后,会释放出甲烷硫化氢等气体,在海水中形成气泡,而这些气泡的存在会改变海水的声学特性,尤其是声波在海水中的传播速度姚文苇基于声压的贝塞尔函数研究了气泡对液体中声速的影响,李灿苹等探讨了气泡对海水中η∇∇⋅,而由式知∇⋅∂∂−∂∂考虑到动量方程的表示∂∂∇,通过式和可以得到声波在含气泡液体中的传播方程∂∂−∇∂∂我们用方程来描述声波在含气泡液体中的声传播当声波在纯液体中传播时上式右边等于零,则上式还原到纯液体中的声传播方程气泡在声波的作用下做径向振动,在线性响应情况下......”

2、“.....式中,表示气泡的初始半径,即没有声压驱动情况下气泡的半径,它是个常数ε是气泡在声波作用下半径的变化量,是时间的函数根据方程,考虑液体压缩性时气泡的径向振动,可以描述为−∂∂∂∂−∂∂∂∂∂∂∂∂−,式中−η∂∂−表示在气泡壁外侧液体中的波场是气泡壁内侧,即气泡内部气体的波场,是液体的表面张力系数考虑式,则式变为,∂∂−∇∂∂∂∂考虑到声波在液体中传程中,并未充分考虑气泡在声波作用下的运动以及气泡之间的相互作用如果水中传播的声波能量足够大,将产生空化现象,使得液体介质在宏观上转变为含有气泡的混合介质姚文苇和鲜晓军,此时,传统的纯液体中的声波方程将不再适用于声波在海底冷泉中的传播因此,需要运用新的理论和方法来进行较高频率下的海底冷泉数值模拟声波在含气泡液体中的传播特性当使用高频声波对海底冷泉进行数值模拟时......”

3、“.....如果忽略声传播过程中混合体与周围空气之间的物质交换,有下面的关系成立,式中,分别表示混合体原液体及气泡内气体的密度分别表示混合体原液体及气泡的总体积,它们之间满足关系式令,则式可以变换为−,式中,表示混合体中所含气泡的总体积占混合体体积的百分比,即气体所占的体积分数,表示如下,式中,表示气泡的瞬态半径,表示单位体积液体中气泡的个数,根据文章中设立的假设前提,必须保持常数,并且有通常海底冷泉羽状流的地震响应特征研究海洋地质学论文播速度,从而实现海底冷泉羽状流的精确数值模拟在频率域使用有限差分法分别对声波方程和含气泡液体声波方程进行数值模拟,得到了不同震源子波主频下的地震波场响应并进行对比分析,从而得出海底冷泉羽状流数值模拟的频谱特征通过模型试算......”

4、“.....气泡对声波的影响表现为气泡对声波的散射效应在散射问题中,该气泡可视为个极易压缩的弹性球,这时在介质中除了原来的声波外,还会出现列从气泡向周散射的散射波,这两种声波在空间中叠加而产生干涉由于散射波的发散方向是由气泡向外,因此气泡对散射波来说是种辐射声源,而对于入射波则变成了次级声源,所以介质中存在气泡时的实际声场可以看成是初级声源和次级声源辐射声场的叠加现设有列可以认为是从很远传来的平面波在液体介质中沿轴竖直方向方向传播,其地震波场表示为于究竟如何处理海洋地震资料从而识别海底冷泉羽状流,并没有形成完善的理论及方法体系地震波在海底冷泉羽状流内部的传播机制也并不明确因此,要实现对海底冷泉地震响应的精确识别及分析......”

5、“.....仍然存在着极大的挑战在目前海底冷泉研究的基础上,为进步探讨海底冷泉羽状流的地震响应特征,逐步完善其内部响应理论,对海底冷泉进行精确完整地描述并建立模型,进而对地震波在其内部的传播机制及海底冷泉对地震波的反射特征进行精准的数值模拟,与实际地震探测资料相结合,形成完善的海底冷泉识别体系是极为关键的海底冷泉羽状流的地震数值模拟技术可以经济有效地模拟海底冷泉散射地震波场,分析散射波场的响应特征,确定羽状流的位臵形态及气体运移量,具有广阔的应用前景为探讨羽状流的地震响应特征,李灿苹等结合实际海底冷泉羽状流赋存状态及含气泡水体特征,建立了符合实际赋存特征的海底冷泉羽状流模型,对其进行地震波数值模拟获得炮集记录,单炮记录上显示出明显的散射波场特征等通过叠前逆时偏移处理得到较好的成像结果,与实际赋存,气泡羽流发育于海底活动冷泉区域上方......”

6、“.....冷泉羽状流下部往往能发现富含天然气水合物的沉积储层邸鹏飞等刘善琪等,目前研究的冷泉羽状流多以天然气为主要成分,其气体主要来源于天然气水合物的分解,作为指示天然气水合物的重要标志,潜在的能源因素和环境效应使海底冷泉及相关研究备受关注,在海洋工程安全天然气水合物勘查常规及深部油气勘探全球气候变化碳循环和极端生物群落等研究方面都具有重要意义栾锡武等刘伯然等,因此研究海底冷泉羽状流的地震响应特征,对确定天然气水合物的储集区域,了解天然气水合物成藏和成藏环境等均有重要意义海底冷泉羽状流的溢出能够改变海底沉积层的物理性质如声学特性,因此可采用海底探测声呐及地震等方法来探测海底冷泉羽状流陈林和宋海斌李灿苹等韩同刚等,海底可视技术,及声呐系统栾锡武等梅赛等刘斌和刘胜旋,可定程度地观测并识别海底摘要海底冷泉羽状流与海底天然气水合物的分布密切相关,对水合物稳定带的边界具有指示作用......”

7、“.....对确定天然气水合物的储集区域及成藏环境等均有重要意义当前获得海底冷泉羽状流的地震响应主要通过数值模拟进行,然而该过程所依据的含气泡介质声速模型及随机介质理论不能完整描述海底冷泉的物理性质,采用的声波方程也不适用于高频地震波数值模拟为了准确地实现海底冷泉羽状流地震波数值模拟,精确分析其地震响应特征,本文提出利用气泡振动模型来描述气泡在声波作用下的运动状态,同时考虑气泡间的相互作用,建立海底冷泉气泡模型在此基础上,本文创新性地采用含气泡液体声波方程进行海底冷泉高频地震波数值模拟数值模拟结果表明,本文提出的方法能够实现海底冷泉羽状流地震响应的高精度数值模拟关键词传播特性含气泡液体地震地震波数值模拟海底冷泉海洋地质引言随着中国经济的快速发展,能源需求逐渐增大,油气资源短缺问题越发突出,环境污染严重......”

8、“.....频率越接近共振频率其吸收现象越明显,则衰减越强,即地震频率与气泡的衰减作用呈正相关性地震波场偏移成像为了更加全面地分析海底冷泉气泡在含气泡液体声波方程下的特征,现对模拟得到的海底冷泉羽状流模型的炮集记录进行常规偏移成像处理,得到的偏移剖面如下图所示从偏移剖面中可以观察到,利用海底冷泉的散射波可以对其进行清晰成像,成像结果对于模型中的冷泉形态有清晰的刻画,且对冷泉顶部的成像效果明显好于底部,冷泉底部的成像精度不高,在羽状流水体两侧存在画弧现象对于规模较小的羽状流来说,成像剖面对其形态有清晰刻画,但相对大规模的水体来说分辨率较低结果分析与讨论本文提出利用含气泡液体声波方程来描述声波在海底冷泉中的传播,在频率域使用有限差分法对海底冷泉进行数值模拟,得到了不同子波主频下的海底冷泉地震响应,对比分析其地震响应声学散射特征及频谱特征......”

9、“.....含气泡液体声波方程能够更准确地描述海底冷泉的散射特征冷泉羽状流气泡区地震波场散射特征清晰,随着子波主频的增大,波场的散射紊乱越加明显及图中海底冷泉模拟结果呈现出与模型模拟结果相似的散射特征,证明了文中的含气泡液体声波方程的模拟结果是有效的频谱特征及衰减特征分析为了能够更加全面地了解海底冷泉地震响应的波场特征,首先对海底冷泉数值模拟结果进行频谱分析,分别抽取震源附近和远离震源的道数据,进行快速傅里叶变换,得到振幅谱,分析不同子波主频下海底冷泉模拟结果的频谱特性以及含气泡液体声波方程和声波方程模拟结果在频谱特性之间的区别图中是海底冷泉数值模拟地震波场的频谱分析结果,其中,图,分别是模型在不同子波主频下模拟结果的近远道数据振幅谱,图,是模型在子波主频下分别使用含气泡液体声波方程和声波方程模拟结果的近远道数据振幅谱,图......”

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