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Stress-path-dependent effective medium model for granular media — Comparison with experimental data
Geophysics ( IF 3.3 ) Pub Date : 2021-01-21 , DOI: 10.1190/geo2020-0390.1 Sondre Torset 1 , Rune M. Holt 2
Geophysics ( IF 3.3 ) Pub Date : 2021-01-21 , DOI: 10.1190/geo2020-0390.1 Sondre Torset 1 , Rune M. Holt 2
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Modeling velocity changes in response to stress changes plays an important part in understanding seismic responses from the subsurface. One branch of such modeling consists of treating an assemblage of grains as an effective medium and using established grain contact theories to determine the elastic moduli. Such models are commonly limited to hydrostatic or uniaxial strain scenarios, not capable of capturing the anisotropy induced by a general triaxial stress state. A new set of expressions is developed by extending an existing effective medium theory to a general stress state in which the radial (horizontal) stress is different from the axial (vertical) stress. The theory is valid at the limits of slip and no slip. Novel functions to combine the no-slip and slip limits are implemented to match the model to observed laboratory data on glass beads and sand grain assemblages loaded along different stress paths. The new expressions provide a good agreement between the modeled and measured stress and stress path dependence of the compressional wave (P-wave) and shear wave velocities and associated P-wave anisotropy. This stress dependence is of particular interest in rock-physics modeling workflows evaluating time-lapse feasibility for shallow or unconsolidated sand reservoirs or for characterizing burial history.
中文翻译:
颗粒介质的应力路径相关有效介质模型—与实验数据的比较
为响应应力变化而对速度变化进行建模,对于理解地下的地震响应起着重要的作用。这种建模的一个分支包括将一组谷物作为有效介质,并使用已建立的谷物接触理论来确定弹性模量。这样的模型通常限于流体静力或单轴应变情况,不能捕获由一般三轴应力状态引起的各向异性。通过将现有的有效介质理论扩展到径向(水平)应力与轴向(垂直)应力不同的一般应力状态,可以开发出一组新的表达式。该理论在滑移和无滑移的极限处有效。结合防滑和滑移极限的新颖功能得以实现,以使模型与沿不同应力路径加载的玻璃珠和沙粒组合的观察到的实验室数据相匹配。新的表达式在建模和测量的压力波与应力波的相关性以及压缩波(P波)和剪切波的速度以及相关的P波各向异性之间提供了良好的一致性。这种应力依赖性在岩石物理建模工作流程中特别有用,它可以评估浅层或未固结砂岩储层的时延可行性或表征埋藏历史。新的表达式在建模和测量的压力波和应力波的应力和应力路径依赖性以及剪切波速度和相关的P波各向异性之间提供了良好的一致性。这种应力依赖性在岩石物理学建模工作流程中特别有用,该工作流程评估浅层或未固结砂岩储层的时延可行性或表征埋藏历史。新的表达式在建模和测量的压力波与应力波的相关性以及压缩波(P波)和剪切波的速度以及相关的P波各向异性之间提供了良好的一致性。这种应力依赖性在岩石物理学建模工作流程中特别有用,该工作流程评估浅层或未固结砂岩储层的时延可行性或表征埋藏历史。
更新日期:2021-01-24
中文翻译:
颗粒介质的应力路径相关有效介质模型—与实验数据的比较
为响应应力变化而对速度变化进行建模,对于理解地下的地震响应起着重要的作用。这种建模的一个分支包括将一组谷物作为有效介质,并使用已建立的谷物接触理论来确定弹性模量。这样的模型通常限于流体静力或单轴应变情况,不能捕获由一般三轴应力状态引起的各向异性。通过将现有的有效介质理论扩展到径向(水平)应力与轴向(垂直)应力不同的一般应力状态,可以开发出一组新的表达式。该理论在滑移和无滑移的极限处有效。结合防滑和滑移极限的新颖功能得以实现,以使模型与沿不同应力路径加载的玻璃珠和沙粒组合的观察到的实验室数据相匹配。新的表达式在建模和测量的压力波与应力波的相关性以及压缩波(P波)和剪切波的速度以及相关的P波各向异性之间提供了良好的一致性。这种应力依赖性在岩石物理建模工作流程中特别有用,它可以评估浅层或未固结砂岩储层的时延可行性或表征埋藏历史。新的表达式在建模和测量的压力波和应力波的应力和应力路径依赖性以及剪切波速度和相关的P波各向异性之间提供了良好的一致性。这种应力依赖性在岩石物理学建模工作流程中特别有用,该工作流程评估浅层或未固结砂岩储层的时延可行性或表征埋藏历史。新的表达式在建模和测量的压力波与应力波的相关性以及压缩波(P波)和剪切波的速度以及相关的P波各向异性之间提供了良好的一致性。这种应力依赖性在岩石物理学建模工作流程中特别有用,该工作流程评估浅层或未固结砂岩储层的时延可行性或表征埋藏历史。