Неупругий коэффициент затухания

В сейсмологии отражений коэффициент неупругого затухания , часто выражаемый как сейсмический фактор качества или Q (который обратно пропорционален коэффициенту затухания), количественно определяет эффекты неупругого затухания на сейсмическом вейвлете, вызванные движением жидкости и трением на границах зерен. По мере распространения сейсмической волны через среду упругая энергия, связанная с волной, постепенно поглощается средой, в конечном итоге превращаясь в тепловую энергию . Это известно как поглощение (или неупругое затухание) и в конечном итоге приведет к полному исчезновению сейсмической волны. ^[1]

Фактор качества,В

Q определяется как

${\displaystyle Q=2{\pi }\left({\frac {E}{{\delta }E}}\right)}$

где — доля энергии, потерянной за цикл. ^[2] ${\displaystyle {\frac {{\delta }E}{E}}}$

Земля преимущественно ослабляет более высокие частоты, что приводит к потере разрешения сигнала по мере распространения сейсмической волны. Количественный анализ сейсмических атрибутов амплитуды против эффектов смещения осложняется неупругим затуханием, поскольку оно накладывается на эффекты AVO . ^[3] Скорость неупругого затухания сама по себе также содержит дополнительную информацию о литологии и условиях резервуара, таких как пористость , насыщенность и поровое давление, поэтому ее можно использовать в качестве полезного инструмента характеристики резервуара. ^[4]

Следовательно, если Q можно точно измерить, то его можно использовать как для компенсации потери информации в данных, так и для анализа сейсмических атрибутов.

Измерение Q

Метод спектрального отношения

^[5]

Геометрия вертикального сейсмического профиля с нулевым выносом (VSP) делает его идеальным для использования в расчете Q с использованием метода спектрального отношения. Это происходит из-за совпадающих траекторий лучей, которые пересекают заданный слой породы, гарантируя, что единственная разница в пути между двумя отраженными волнами (одной сверху интервала и одной снизу) является интервалом интереса. Сложенные трассы поверхностного сейсмического отражения дадут похожее отношение сигнал/шум на гораздо большей площади, но не могут использоваться с этим методом, потому что каждый образец представляет собой другую траекторию луча и, следовательно, будет испытывать разные эффекты затухания. ^[6]

Сейсмические вейвлеты, захваченные до и после прохождения среды с сейсмическим коэффициентом качества Q на совпадающих траекториях лучей, будут иметь амплитуды, которые связаны следующим образом:

${\displaystyle {\frac {A_{final}}{A_{initial}}}=R.G.e^{\frac {-{\pi }ft}{Q}}}$;

где и — амплитуды на частоте после и до прохождения среды; — коэффициент отражения; — геометрический коэффициент расширения, а — время, необходимое для прохождения среды. ${\displaystyle {A_{final}}}$ ${\displaystyle {A_{initial}}}$ ${\displaystyle f}$ ${\displaystyle R}$ ${\displaystyle G}$ ${\displaystyle t}$

Логарифмируем обе части и переставляем :

${\displaystyle ln\left({\frac {A_{final}}{A_{initial}}}\right)=\left({\frac {-{\pi }t}{Q}}\right)f+ln(RG)}$

${\displaystyle Y=mX+C}$

Это уравнение показывает, что если логарифм спектрального отношения амплитуд до и после прохождения среды изобразить в виде функции частоты, то он должен дать линейную зависимость с точкой пересечения, измеряющей упругие потери (R и G), и градиентом , измеряющим неупругие потери, что можно использовать для нахождения Q.

Вышеприведенная формулировка подразумевает, что Q не зависит от частоты. Если Q зависит от частоты, метод спектрального отношения может привести к систематическому смещению оценок Q ^[7]

На практике для оценки Q используются заметные фазы, наблюдаемые на сейсмограммах. Lg часто является самой сильной фазой на сейсмограмме на региональных расстояниях от 2° до 25° из-за ее небольшой утечки энергии в мантию и часто используется для оценки Q земной коры. Однако затухание этой фазы имеет другие характеристики в океанической коре. Lg может внезапно исчезнуть вдоль определенного пути распространения, который обычно наблюдается в зонах перехода континент-океан. Это явление называется «Lg-блокировкой», и его точный механизм все еще остается загадкой. ^[8]

Смотрите также

• Акустическое затухание
• Затухание

Ссылки

1. Toksoz, WM, & Johnston, DH 1981. Затухание сейсмических волн. SEG.
2. Шериф, Р. Э., Гелдарт, Л. П., (1995), 2-е издание. Разведочная сейсмология . Издательство Кембриджского университета.
3. Дасгупта, Р. и Кларк, Р. А. (1998) Оценка Q по данным поверхностного сейсмического отражения. Геофизика 63 , 2120-2128
4. Улучшенная компенсация сейсмического Q, Раджи, У.О., Ритброк, А. 2011. Расширенные рефераты SEG 30 , 2737
5. Тонн, Р. 1991. Определение сейсмических факторов качества Q по данным ВСП: сравнение различных методов вычисления. Geophys. Prosp. 39, 1-27.
6. Дасгупта, Р. и Кларк, Р. А. (1998) Оценка Q по данным поверхностного сейсмического отражения. Геофизика , 63 , 2120-2128
7. Гуревич, Б. и Певзнер, Р., 2015, Как частотная зависимость Q влияет на оценки спектрального отношения, Геофизика 80 , A39-A44.
8. Мусави, SM, CH Cramer и CA Langston (2014), Средний QLg, QSn и наблюдение блокировки Lg в континентальной части, J. Geophys. Res. Solid Earth, 119, doi:10.1002/2014JB011237.