geophystechГеофизические технологииRussian Journal of Geophysical Technologies2619-1563IPGG SB RAS10.18303/2619-1563-2019-1-60geophystech-61Research ArticleСтатьиФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОТРАЖЕНИЯ УПРУГИХ ВОЛН ОТ ГРАНИЦЫ С НИЗКОСКОРОСТНОЙ АЗИМУТАЛЬНО-АНИЗОТРОПНОЙ СРЕДОЙPHYSICAL MODELING OF THE ELASTIC WAVES REFLECTION FROM THE BOUNDARY WITH LOW-VELOCITY AZIMUTHALLY ANISOTROPIC MEDIUMФединК. В.FedinK. V.

ФЕДИН Константин Владимирович - кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории динамических проблем сейсмики

630090, Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3; 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 2; 630073, Новосибирск, пр. Карла Маркса, 2,

Koptyug Avenue, 3, Novosibirsk, 630090; Pirogova Str., 2, Novosibirsk, 630090; 630073, Novosibirsk, Karl Marx Avenue, 2

fedinkv@ipgg.sbras.ruКолесниковЮ. И.KolesnikovYu. I.

КОЛЕСНИКОВ Юрий Иванович - доктор технических наук, доцент, главный научный сотрудник лаборатории динамических проблем сейсмики 

630090, Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3; 630090, Новосибирск, пр. Акад. Коптюга, 3, 

Koptyug Avenue, 3, Novosibirsk, 630090; Koptyug Avenue, 3, Novosibirsk, 630090

БейсембаевР. Н.BeysembaevR. N.

БЕЙСЕМБАЕВ Руслан Нуржанович - магистрант НГУ, кафедра геофизики

630090, Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3; 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 2

Koptyug Avenue, 3, Novosibirsk, 630090; Pirogova Str., 2, Novosibirsk, 630090

Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН; Новосибирский государственный университет; Новосибирский государственный технический университетРоссияTrofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS; Novosibirsk State University; Novosibirsk State Technical UniversityRussian FederationИнститут нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН; Сейсмологический филиал федерального исследовательского центра Единая геофизическая служба РАНРоссияTrofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS; Seismological Branch of the Federal Research Center of Unified Geophysical Service RASRussian FederationИнститут нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН; Новосибирский государственный университетРоссияTrofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS; Novosibirsk State UniversityRussian Federation201901022020116071Copyright © Федин К.В., Колесников Ю.И., Бейсембаев Р.Н., 20202020Федин К.В., Колесников Ю.И., Бейсембаев Р.Н.Fedin K.V., Kolesnikov Y.I., Beysembaev R.N.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjgt.ru/jour/article/view/61

Проведено физическое моделирование упругих волн, отраженных от границы воды, и модели низкоскоростной азимутально-анизотропной среды, изготовленной с помощью печати на 3D-принтере. Результаты экспериментов показали, что при углах падения менее 25° коэффициенты отражения от азимута практически не зависят. При бóльших углах падения наблюдается азимутальная зависимость коэффициентов отражения, наиболее сильно проявляющаяся при азимутах от 45° до 75°. Результаты измерений в направлении слоистости хорошо согласуются с теоретическими коэффициентами отражения для границы изотропных сред.

The physical modelling of elastic waves reflected from the boundary between the water and the model of low-velocity azimuthally anisotropic medium was carried out. The model of anisotropic medium was made using 3D printer. The results of experiments showed that the reflection coefficients are practically independent from the azimuth at the angles of incidence less than 25°. At larger angles of incidence, the azimuthal dependence of the reflection coefficients is observed, which is most pronounced at azimuths from 45° to 75°. The results of measurements in the layering direction are in good agreement with the theoretical reflection coefficients for the boundary of isotropic media.

Азимутально-анизотропная средакоэффициенты отраженияфизическое моделированиеAzimuthally anisotropic mediumreflection coefficientsphysical modellingРабота выполнена при поддержке проекта ФНИ № 0331-2019-0009 «Динамический анализ сейсмических данных для построения реалистичных моделей геологической среды на основе математического и физического моделирования»ReferencesАки К., Ричардс П. Количественная сейсмология: Теория и методы. Т. 1. - М.: Мир, 1983. - 520 с.Аки К., Ричардс П. Количественная сейсмология: Теория и методы. Т. 1. - М.: Мир, 1983. - 520 с.Гик Л.Д., Бобров Б.А. Экспериментальное лабораторное изучение анизотропии тонкослоистых сред // Геология и геофизика. - 1996. - Т. 37, № 5. - С. 97-110.Гик Л.Д., Бобров Б.А. Экспериментальное лабораторное изучение анизотропии тонкослоистых сред // Геология и геофизика. - 1996. - Т. 37, № 5. - С. 97-110.Гольдин С.В. Сейсмические волны в анизотропных средах. - Новосибирск: Издательство СО РАН, 2008.Гольдин С.В. Сейсмические волны в анизотропных средах. - Новосибирск: Издательство СО РАН, 2008.375 с.375 с.Караев Н.А., Лукашин Ю.П., Прокатор О.М., Семенов В.П. Физическое моделирование трещиноватых сред // Технологии сейсморазведки. - 2008. - № 2. - С. 64-73.Караев Н.А., Лукашин Ю.П., Прокатор О.М., Семенов В.П. Физическое моделирование трещиноватых сред // Технологии сейсморазведки. - 2008. - № 2. - С. 64-73.Колесников Ю.И. Отражение ультразвуковых импульсов от границы воды с неидеально упругими средами: экспериментальные данные для случая наклонного падения // Физическая мезомеханика. - 2005. Т.8, № 1. - С. 91-97.Колесников Ю.И. Отражение ультразвуковых импульсов от границы воды с неидеально упругими средами: экспериментальные данные для случая наклонного падения // Физическая мезомеханика. - 2005. Т.8, № 1. - С. 91-97.Нефедкина Т.В., Карстен В.В., Егорова А.А. Пространственный анализ амплитуд отраженных продольных волн в азимутально-анизотропных средах // Технологии сейсморазведки. - 2011. - № 3. - С.42-48.Нефедкина Т.В., Карстен В.В., Егорова А.А. Пространственный анализ амплитуд отраженных продольных волн в азимутально-анизотропных средах // Технологии сейсморазведки. - 2011. - № 3. - С.42-48.Brown R.J., Lawton D.C., Cheadle S.P. Scaled physical modelling of anisotropic wave propagation: multioffset profiles over an orthorhombic medium // Geophysical Journal International. - 1991. - Vol. 107, No. 3. - P. 693¬702.Brown R.J., Lawton D.C., Cheadle S.P. Scaled physical modelling of anisotropic wave propagation: multioffset profiles over an orthorhombic medium // Geophysical Journal International. - 1991. - Vol. 107, No. 3. - P. 693¬702.Cerveny V., Ravindra R. Theory of Seismic Head Waves. - Toronto: University of Toronto Press, 1971. - 312 p.Cerveny V., Ravindra R. Theory of Seismic Head Waves. - Toronto: University of Toronto Press, 1971. - 312 p.Chang C.H., Gardner G.H.F. Effects of vertically aligned subsurface fractures on seismic reflections: A physical model study // Geophysics. - 1997. - Vol. 62, No. 1. - P. 245-252.Chang C.H., Gardner G.H.F. Effects of vertically aligned subsurface fractures on seismic reflections: A physical model study // Geophysics. - 1997. - Vol. 62, No. 1. - P. 245-252.Chang C.H., Gardner G.H.F., McDonald J.A. A physical model of shear-wave propagation in a transversely isotropic solid // Geophysics. - 1994. - Vol. 59, No. 3. - P. 484-487.Chang C.H., Gardner G.H.F., McDonald J.A. A physical model of shear-wave propagation in a transversely isotropic solid // Geophysics. - 1994. - Vol. 59, No. 3. - P. 484-487.Chang C.H., Gardner G.H.F., McDonald J.A. Experimental observation of surface wave propagation for a transversely isotropic medium // Geophysics. - 1995. - Vol. 60, No. 1. - P. 185-190.Chang C.H., Gardner G.H.F., McDonald J.A. Experimental observation of surface wave propagation for a transversely isotropic medium // Geophysics. - 1995. - Vol. 60, No. 1. - P. 185-190.Chang Y.F., Chang C.H. Laboratory results for the features of body-wave propagation in a transversely isotropic media // Geophysics. - 2001. - Vol. 66, No. 6. - P. 1921-1924.Chang Y.F., Chang C.H. Laboratory results for the features of body-wave propagation in a transversely isotropic media // Geophysics. - 2001. - Vol. 66, No. 6. - P. 1921-1924.Cheadle S.P., Brown R.J., Lawton D.C. Orthorhombic anisotropy: A physical seismic modeling study // Geophysics. - 1991. - Vol. 56, No. 10. - P. 1603-1613.Cheadle S.P., Brown R.J., Lawton D.C. Orthorhombic anisotropy: A physical seismic modeling study // Geophysics. - 1991. - Vol. 56, No. 10. - P. 1603-1613.Ebrom D., Tatham R., Sekharan K., McDonald J., Gardner G. Hyperbolic traveltime analysis of first arrivals in an azimuthally anisotropic medium: a physical modeling study // Geophysics. - 1990a. - Vol. 55, No. 2. - P. 185¬191.Ebrom D., Tatham R., Sekharan K., McDonald J., Gardner G. Hyperbolic traveltime analysis of first arrivals in an azimuthally anisotropic medium: a physical modeling study // Geophysics. - 1990a. - Vol. 55, No. 2. - P. 185¬191.Ebrom D.A., Tatham R.H., Sekharan K.K., McDonald J.A., Gardner G.H.F. Dispersion and anisotropy in laminated versus fractured media: An experimental comparison // 60th Annual International Meeting. Society of Exploration Geophysicists. Expanded Abstracts - 1990b. - P. 1416-1419.Ebrom D.A., Tatham R.H., Sekharan K.K., McDonald J.A., Gardner G.H.F. Dispersion and anisotropy in laminated versus fractured media: An experimental comparison // 60th Annual International Meeting. Society of Exploration Geophysicists. Expanded Abstracts - 1990b. - P. 1416-1419.Hall S.A., Kendall J-M. Fracture characterization at Valhall: Application of P-wave amplitude variation with offset and azimuth (AVOA) analysis to a 3D ocean-bottom data set // Geophysics. - 2003. - Vol. 68, No. 4. - P. 1150¬1160.Hall S.A., Kendall J-M. Fracture characterization at Valhall: Application of P-wave amplitude variation with offset and azimuth (AVOA) analysis to a 3D ocean-bottom data set // Geophysics. - 2003. - Vol. 68, No. 4. - P. 1150¬1160.Huang L., Stewart R., Dyaur N., Baez-Franceschi J. 3D-printed rock models: Elastic properties and the effects of penny-shaped inclusions with fluid substitution // Geophysics. - 2016. - Vol. 81, No. 6. - P. D669-D677.Huang L., Stewart R., Dyaur N., Baez-Franceschi J. 3D-printed rock models: Elastic properties and the effects of penny-shaped inclusions with fluid substitution // Geophysics. - 2016. - Vol. 81, No. 6. - P. D669-D677.Jenner E. Azimuthal AVO: Methodology and data examples // The Leading Edge. - 2002. - Vol. 21, No. 8. - P. 782-786.Jenner E. Azimuthal AVO: Methodology and data examples // The Leading Edge. - 2002. - Vol. 21, No. 8. - P. 782-786.Luan X., Di B., Wei J., Zhao J., Li X. Creation of synthetic samples for physical modelling of natural shale // Geophysical Prospecting. - 2016. - Vol. 64, Iss. 4. - P. 898-914.Luan X., Di B., Wei J., Zhao J., Li X. Creation of synthetic samples for physical modelling of natural shale // Geophysical Prospecting. - 2016. - Vol. 64, Iss. 4. - P. 898-914.Lynn H.B., Simon K.M., Bates C.R., Van Dok R. Azimuthal anisotropy in P-wave 3-D (multiazimuth) data // The Leading Edge. - 1996. - Vol. 15, No. 8. - P. 923-928.Lynn H.B., Simon K.M., Bates C.R., Van Dok R. Azimuthal anisotropy in P-wave 3-D (multiazimuth) data // The Leading Edge. - 1996. - Vol. 15, No. 8. - P. 923-928.Mah M., Schmitt D.R. Experimental determination of the elastic coefficients of an orthorhombic material // Geophysics. - 2001. - Vol. 66, No. 4. - P. 1217-1225.Mah M., Schmitt D.R. Experimental determination of the elastic coefficients of an orthorhombic material // Geophysics. - 2001. - Vol. 66, No. 4. - P. 1217-1225.Mahmoudian F., Margrave G.F., Wong J., Henley D.C. Azimuthal amplitude variation with offset analysis of physical modeling data acquired over an azimuthally anisotropic medium // Geophysics. - 2015. - Vol. 80, No. 1. - P. C21-C35.Mahmoudian F., Margrave G.F., Wong J., Henley D.C. Azimuthal amplitude variation with offset analysis of physical modeling data acquired over an azimuthally anisotropic medium // Geophysics. - 2015. - Vol. 80, No. 1. - P. C21-C35.Malehmir R., Schmitt D.R. Acoustic reflectivity from variously oriented orthorhombic media: analogies to seismic responses from a fractured anisotropic crust // Journal of Geophysical Research - Solid Earth. - 2017. - Vol. 122, Iss. 12. - P. 10069-10085.Malehmir R., Schmitt D.R. Acoustic reflectivity from variously oriented orthorhombic media: analogies to seismic responses from a fractured anisotropic crust // Journal of Geophysical Research - Solid Earth. - 2017. - Vol. 122, Iss. 12. - P. 10069-10085.Mallick S., Craft K.L., Meister L.J., Chambers R.E. Determination of the principal directions of azimuthal anisotropy from P-wave seismic data // Geophysics. - 1998. - Vol. 63, No. 2. - P. 692-706.Mallick S., Craft K.L., Meister L.J., Chambers R.E. Determination of the principal directions of azimuthal anisotropy from P-wave seismic data // Geophysics. - 1998. - Vol. 63, No. 2. - P. 692-706.Melia P.J., Carlson R.L. An experimental test of P-wave anisotropy in stratified media // Geophysics. - 1984. - Vol. 49, No. 4. - P. 374-378.Melia P.J., Carlson R.L. An experimental test of P-wave anisotropy in stratified media // Geophysics. - 1984. - Vol. 49, No. 4. - P. 374-378.Rüger A. P-wave reflection coefficients for transversely isotropic models with vertical and horizontal axis of symmetry // Geophysics. - 1997. - Vol. 62, No. 3. - P. 713-722.Rüger A. P-wave reflection coefficients for transversely isotropic models with vertical and horizontal axis of symmetry // Geophysics. - 1997. - Vol. 62, No. 3. - P. 713-722.Tatham R., Matthews M., Sekharan K., Wade C., Liro L. A physical model study of shear-wave splitting and fracture intensity // Geophysics. - 1992. - Vol. 57, No. 4. - P. 647-652.Tatham R., Matthews M., Sekharan K., Wade C., Liro L. A physical model study of shear-wave splitting and fracture intensity // Geophysics. - 1992. - Vol. 57, No. 4. - P. 647-652.Young G.B., Braile L.W. A computer program for the application of Zoeppritz's amplitude equations and Knott's energy equations // Bulletin of the Seismological Society of America. - 1976. - Vol. 66, No. 6. - P. 1881-1885.Young G.B., Braile L.W. A computer program for the application of Zoeppritz's amplitude equations and Knott's energy equations // Bulletin of the Seismological Society of America. - 1976. - Vol. 66, No. 6. - P. 1881-1885.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.