基本信息
- 项目名称：
- 地震物理模型及其特性分析
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 石油勘探中为了更好更准确的找到石油天然气，地质学家需要发展各种理论来作为找油气田的理论支撑。这些理论需要在实验室进行验证和修改，因此找到合适的模型材料（速度和真实的岩石相近）来制作类似地下介质的模型就显得很重要。 通过研究找到两种适合的材料-环氧树脂和硅橡胶，并将他们以不同的比例混合得到不同速度的材料模型。 我们可以制作不同速度的模型来模拟地下各种各样的不同速度的岩层。
- 详细介绍：
- 本文研究了环氧树脂和硅橡胶混合后的速度特性，随着硅橡胶和环氧树脂重量配比的不同，混合材料的速度可在硅橡胶（940m/s）的速度到环氧树脂的速度（2630m/s）之间变化，其变化趋势在三个配比区段内有所不同，配比小于50%时速度近似于线性，大于60%时速度基本是线性变化且随硅橡胶增大速度缓慢降低。配比在50～60%时，速度变化最大，甚至会出现不稳定，出现不稳定的主要原因是此时温度对模型的影响很大。 通过在环氧树脂和硅橡胶中加入滑石粉，将滑石粉和环氧树脂、硅橡胶混合，固化后的混合材料速度预计可1000～3000m/s内变化，在实验中获得了几组速度在1300-1800m/s且比较稳定的模型。
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撰写目的和基本思路
- 一般工业材料的速度，虽然有些能与岩石速度相匹配， 但却难以加工成各种各样的构造形态，而且不能满足对层与层之间胶合质量的要求。环氧树脂与硅橡胶类之间的复合是一种较合适的模型材料。 本文研究的是环氧树脂与硅橡胶的不同配比和速度之间的关系，配制好一定比例的模型材料后进行材料的速度测试得到数据，根据实验数据总结出环氧树脂和硅橡胶在不同配比情况下的地震波速度关系。
科学性、先进性及独特之处
- 本项目的创新点在于用等效的或是近似的方法来探索在固定其他条件下，速度和复合材料配比的一般关系，即理想状态下的速度与材料配比的一对一关系。其核心是寻找合适的模型材料，摸索制作复合材料样品的工艺,对制作的样品的均匀性和速度进行测试,从而得出复合材料配比与速度的关系。
应用价值和现实意义
- 总结出一套混合模型材料速度随配比关系公式，无论对以后所研究的地层岩性对模型材料有新密度方面的要求还是开发新的混合模型材料都将具有十分重要的指导意义通过本创新项目，从另一种思路，探索制作复合材料模型的方法，可以进一步加强研究力量，使在样品的制作和特性分析方面有一定的突破。
学术论文摘要
- 三维地震物理模型的地质模型制作是在整个地震物理模拟技术中最难解决的问题之一。困难在于很难找到合适的速度材料来模拟各种地层的速度等参数，并很好地控制模型构造的形态。目前解决这两个问题有二条途径：一是积累各种工业材料的声学和弹性数据库，用已有的材料组合成不同的速度；二是开发研制某些复合材料,形成不同的速度系列，环氧树脂和合成橡胶是工业上常用的 种材料,具有液态固化特性 ,将两者混合在一起可得到速度连续可变的混合材料。实验表明，随着配比不同，混合材料速度变化可分三个区。第一区的配比范围为0～50%，速度从2630m/s下降到1800m/s，第三区配比从60%～100%速度从1390m/s缓慢下降到1220m/s。这两个区速度变化基本上是线性的，但变化程度有差异。在这两个区中间有一个速度不稳定区。这个不稳定区的配比范围在50～60%，其速度范围在1380～1800m/s。可以根据需要 ,利用模具技术制作各种形态的地质构造模型 ,且层与层之间的胶合性质与实际地层沉积特性相似。
获奖情况
- 1.2009年中国石油大学（北京）校大学生科技创新计划一等奖
鉴定结果
- 本论文是该项目组成员在其老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。文中引用其他个人和集体已经发表或撰写的研究成果及文献已在参考文献中列出。
参考文献
- [1] 蔡辉 闰逢元 薛群基 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室，环氧树脂研究与应用进展 2003.2 [2] 屈泽华. 有机硅改性环氧树脂的研究. 南京工业大学.2004年8月 [3] 魏建新、狄帮让. 地震物理模型中三维地质模型材料特性研究. 石油地球物理勘探.2006年11月
同类课题研究水平概述
- 地震物理模拟技术式一门多学科的综合技术，涉及到地震勘探方法、超声测试方法、材料学和电子仪器等诸多方面。 国内外关于模型材料和制模技术的报道较少，1977年美国休斯敦大学地震声学实验室创建水槽地震物理模型。该实验室受到美国30家石油公司和地球物理公司的支持和资助，至今仍是美国最大的地球物理工业联合体之一。Pascaul等和Ladekpo等（1983，1984）介绍了美国休斯敦大学ALS实验室的树脂与硅橡胶混合模型材料；Blacquiere等（1999，2002）介绍了荷兰Delft科技大学地震和声学实验室的最新地震物理模拟设备以及相关的模型材料。 90年代初国内以赵鸿儒为代表，结合教学开展了一系列的基础模型实验。研究内容：二维模型中不均匀介质中地震波的传播、各种介质的速度和衰减测试、工程质量检测等。 中国石油大学于1986年研究成功了固体地震物理模型方法，并且一开始就从固体地震物理模型方法出发研制了一套大规模、高精度固体地震物理模型设备。近几年，中国石油大学，CNPC物探重点实验室在三维地震物理模型技术上进行了大量的研究，尤其是探索试验了各种材料的声学特性，构建了一系列模型材料。
