Процессы микропластичности в осадочных породах и физическая нелинейность в области сейсмических деформаций

Машинский, Эдуард Иннокентьевич

Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему
Процессы микропластичности в осадочных породах и физическая нелинейность в области сейсмических деформаций
ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Процессы микропластичности в осадочных породах и физическая нелинейность в области сейсмических деформаций"

РГ6 од

- I ШР 2000

РГБ ОД

с>

На правах рукописи

МАШИНСКИЙ Эдуард Иннокентьевич

ПРОЦЕССЫ МИКРОПЛАСТИЧНОСТИ В ОСАДОЧНЫХ ПОРОДАХ И ФИЗИЧЕСКАЯ НЕЛИНЕЙНОСТЬ В ОБЛАСТИ СЕЙСМИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ

04.00.22 - физика твердой земли

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Новосибирск - 1999

Работа выполнена в Институте геофизики Сибирского отделения Российской Академии Наук.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор А.Ф. Ревуженко доктор физико-математических наук член-корреспондент РАН В.М. Фомин доктор геолого-минералогических наук И.Р. Оболенцева

Ведущая организация: Объединенный институт Физики Земли РАН им. О.Ю. Шмидта, г. Москва

Защита состоится « ¿ООО г. в 4о_ час. на

заседании диссертационного совета Д 002.50.06 при Объединенном институте геологии, геофизики и минералогии СО РАН, в конференц - зале.

Адрес: 630090, Новосибирск-90, пр-т Акад. Коптюга, 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИГГиМ СО РАН.

Автореферат разослан « •Л?» 1999г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук Ю.А. Дашевский

ф Л/Г- ^ &

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Объектом исследования диссертации является процессы микропластичности в осадочных породах, микропластическая неупругость и их связь с физической нелинейностью, являющейся важным информативным критерием деформационных процессов, имеющих место в геологической среде при распространении сейсмических волн. Эти исследования, устанавливающие характер неупругого поведения геологической среды при сейсмических процессах, относятся к области сейсмореологии.

Современные теории распространения сейсмических волн и создаваемые на их основе традиционные методы опираются на феноменологический подход, отражающий макросвойства объекта исследования. Извлекая таким путем полезную информацию и получая при этом определенные практические результаты, указанный подход, вместе с тем, не дает возможности объяснить некоторые свойства геологических сред и явления, такие как амплитуднозависимое поглощение энергии сейсмических волн, искажение гармонических колебаний, проявление солитон-ных свойств и другие, обнаруженные в результате эксперимента. Но зато их можно объяснить с микроскопических позиций.

Значительное место в изучении неупругих и нелинейных явлений в сейсмике и других областях наук о Земле принадлежит работам таких известных ученых как М.А. Садовский, A.B. Николаев, В.Е. Панин, Г.И. Гуревич, В.Н. Николаевский, В.В. Адушкин, В.Н. Опарин, В.Н. Родионов, H.A. Вильчинская, Б.В. Дерягин, Б.П. Сибиряков, Л.А. Иванова, Т.Г.Кондратьева, Ю.И. Васильев, И.М. Горькова, А.Н. Рыкунов, О.Б. Хаврошкин, В.В. Цыплаков, A.C. Алешин, И.Н. Галкин, A.A. Гвоздев, В.В. Гущин, В.В. Кузнецов, B.C. Соловьев, Г.М. Шалашов, Г.А. Соболев, H.A. Тяпунина, J.F. Bell, D.M. Jounston, M.N. Toksoz, R. Meisner, F. Theilen, W.F. Murphy, K. Winkler, A. Nur, M. Gladwin. Исследования неупруго-нелинейных эффектов проводились ими как в теоретическом плане, так и в лабораторных и полевых экспериментах. Особо следует подчеркнуть работу Г.И. Гуревича, которая освещает вопросы деформируемости сред с атомно-молекулярных позиций и посвящена релаксационной неупругости, достаточно полно раскрывая механизмы таких явлений как последействие, релаксация, наследственность.

Исследований процессов микропластичности, одноименной неупругости и обусловленной ею физической нелинейности горных пород проведено недостаточно. Это малоисследованная область в сейсмике. Используя феноменологический подход, было невозможно раскрыть внут-

ренние механизмы деформируемости сред на микроуровне, понимание которых требуется при исследовании сред с микропластичностью. Однако, несмотря на то, что многие существенные элементы неупругих явлений, например, движение дислокаций, происходят на атомном уровне, привлечение атомистических моделей в сейсмике еще не получило должного распространения.

Обоснование необходимости изучения сейсмических процессов на микроуровне дается в работах Г.И. Гуревича, М.А. Садовского, В.Н. Николаевского и в работах, объединенных в сборник по нелинейной сейсмике под редакцией чл.-корр. РАН A.B. Николаева (1987г.). Адекватное описание деталей характера распространения сейсмических волн в реальных геологических средах требует знания на микроскопическом уровне механизма, приводящего к тем или иным дисперсионно-диссипативным особенностям в характере распространения волн.

Для осуществления качественного скачка при решении задач определения вещественного состава при сейсморазведке или повышении эффективности прогноза землетрясений на сегодня необходимо привлечение физических знаний о законах и явлениях, имеющих место в реальных средах при распространении сейсмических волн. Дальнейшее же совершенствование математической модели сейсмически активной среды связано с включением в нее эффектов физически нелинейной реологии.

На основе вышеизложенного актуальность исследований опреде-ляетя необходимостью развития фундаментальных основ всех сейсмических методов с физических позиций, повышения на их основе детальности исследований и геологической эффективности методов определения физико-литологических свойств среды.

Цель исследований - повышение достоверности и геологической информативности сейсмических методов на основе новых фундаментальных знаний о микропластической неупругости и физической нелинейности горных пород в области малых сейсмических деформаций, служащих физической основой для получения эффективных поисковых критериев.

Основные задачи исследований:

- определить влияние особенностей внутреннего строения горных пород на их неупругость и выявить физические предпосылки, приводящие к нарушению упруго поведения в области малых сейсмических деформаций;

- исследовать микропластическую неупругость горных пород в области малых деформаций (10"6 - 10'3), и установить связь процессов микропла-

стичности с физической нелинейностью в области сейсмических напряжений и деформаций;

- определить влияние процессов микропластичности на деформационный процесс в целом и обусловленность ими некоторых нелинейных эффектов в горных породах при распространении в них сейсмических волн.

Фактический материал и методы исследований.

Теоретической основой решения поставленных задач является реология, занимающаяся изучением неупругих явлений в твердых телах, раскрывая физическую сущность процесса. Микроскопическая теория деформирования использована при установлении физических механизмов поглощения сейсмической энергии и определении амплитудной зависимости декремента поглощения.

Экспериментальные данные по деформированию горных пород и других материалов получены соискателем на установке "Микрогео",-используя усовершенствованную методику трехточечного изгиба и растяжения (НГТУ и ИГФ СО РАН). Проведены исследования на 62 комплектах образцов осадочных пород из кернов, отобранных на месторождениях Западной Сибири. Выполнены сотни циклов измерений остаточных деформаций микропластического типа.

Для деформирования сжатием испытываемых образцов применялась усовершенствованная компьютизированная установка для одноосного сжатия MTS (СибНИИА), позволяющая проводить изучение микропластической и релаксационной неупругости с отображением петель гистерезиса в широком динамическом диапазоне. Исследовано 22 объекта (породы и другие материалы), проведены измерения нескольких десятков петель гистерезиса.

Экспериментальные материалы при деформировании сжатием и при различных reo статических давлениях, а также с импульсным сейсмическим воздействием переменной амплитуды получены на установке УОД-1А-ЭО (СНИИГГиМС) и установке для физического моделирования (ИГФ СО РАН). Испытано 17 образцов пород различного состава и пористости для изучения микропластической "анизотропии" и амплитудного гистерезиса.

Полевые эксперименты выполнены аппаратурой, использующей маг-нитострикционный излучатель, регистрирующую систему "КУРСОР" (ИГФ СО РАН) и высокочастотный сейсмический излучатель "ДЖИНН" с регистрацией на IBM PC и сейсмостанцию INPUT/OUTPUT (ИГФ СО РАН и ООО Геофизическая лаборатория "Поиск"). Проведены полевые

испытания высокочастотного сейсмического источника разгрузки в Кар-гатском районе Новосибирской области (62 физнаблюдения) и в районе г. Ноябрьска Тюменской области (80 физнаблюдений).

Защищаются научные положения, выводы.

1. Сложное микростроение и многоуровневая дефектность горных пород определяют наличие в них локальных концентраторов напряжения, которые при деформировании являются активными источниками неупругости и, в частности, микропластичности, что обусловливает нарушение пропорциональной зависимости между напряжением и деформацией в области малых сейсмических деформаций, т.е. приводит к физической нелинейности геологической среды.

2. Помимо вязкоупругости, в области деформаций, традиционно относящейся к упругой, существует другой вид неупругости горных пород - микропластическая неупругость, которая принципиально отличается от вязкоупругости, т.е. релаксационной неупругости. Необратимые перемещения частиц вещества в отдельных микрообъемах упругой матрицы твердого тела, т.е. микропластичность, возникает под действием деформирующего напряжения ниже предела макротекучести.

Итак, микропластичность это присущее горным породам свойство и его необходимо учитывать, так как оно оказывает значительное влияние на деформационные процессы в реальных геологических средах при распространении в них сейсмических волн. Микропластическая неупругость отличается от релаксационной вязкоупругости наличием остаточных деформаций необратимого характера. Особенности микропластической неупругости состоят в том, что:

- микропластическая деформация горных пород по своей природе локальна, так как присутствует в виде отдельных очагов на фоне общей упругости твердого тела;

- общая деформация состоит из суммы упругой, вязкоупругой (релаксационной) и микропластической составляющих, вклад последней может значительно превышать релаксационную;

- микропластическая деформация возникает при превышении напряжения определенной величины, называемой критическим (стартовым) напряжением, и протекает скачкообразно;

- наименьшие деформации, при которых начинает появляться микропластичность горных пород, составляют величину е ~ 10'6;

- зависимость микропластической деформации от напряжения бм (а) нелинейна и она зависит от флюидонасьпцения, температуры, состава и структуры вещества и геостатического давления;

- в отличие от релаксационной неупругости, при наличии микропластичности горных пород диаграммы "напряжение - деформация" имеют петли гистерезиса незамкнутого типа;

- микропластичность пород обладает свойством "исчерпания", заключающегося в отсутствии микропластической деформации при повторном деформировании одного знака, если величина напряжения во втором цикле деформирования не превышает максимально достигнутую величину напряжения в первом цикле. Смена знака деформирования восстанавливает способность тела к микропластическому деформированию при напряжениях, меньших максимального;

- величина микропластической деформации не зависит от времени (в исследуемом диапазоне скоростей деформирования). Она протекает мгновенно (со скоростью упругой деформации), но зависит от амплитуды общей деформации.

3. Нелинейные по своей природе процессы микропластичности оказывают влияние на характер деформационного процесса в целом и вызывают в средах, обладающих свойством микропластичности, появление при сейсмических колебаниях гистерезисных и амплшуднозависимых эффектов, таких как амплитуднозависимое поглощение энергии колебаний, гистерезис модулей упругости, зависимость амплитуды сейсмического сигнала в приемнике от величины амплитуды сигнала в источнике излучения и другие.

Таким образом, одной из причин нелинейных явлений в сейсмике является микропластическая неупругость.

Научная новизна работы. Личный вклад.

1. Исходя из сравнительного анализа особенностей внутреннего строения и количественных оценок физико-механических характеристик горных пород, автор установил возможность существования микропластической неупругости и вызванной ею физической нелинейности горных пород при распространении в них сейсмических волн:

- горная порода является "генетически" (по своему образованию и залеганию) дефектной системой, что обусловливает нарушение упругости геологической среды и появлению неупругости различной физической природы даже в области малых деформаций, традиционно в сейсмике относящейся к упругой;

- дефектность пород существует от субмикроуровня до макроуровня, создавая очаги концентраторов напряжения и деформации, которые обусловливают значительный вклад неупругих деформаций в общую деформацию, приводя к излому диаграмм "напряжение - деформация";

2. На основе экспериментальных исследований автором обнаружена и изучена микропластическая (квазимикропластическая) неупругость, принципиально отличающаяся от вязкоупругой (релаксационной) неупругости:

- микропластическая неупругость локализована в отдельных участках упругой среды, так как процессы микропластичности зарождаются в отдельных микрообъемах твердого тела; микропластическая неупругость, являясь по своей физической природе локальной, охватывает по мере увеличения напряжения все большие объемы среды;

- очаги микропластичности появляются начиная с некоторого стартового (порогового) напряжения, которое характеризует начало действия микропластической неупругости;

- процессы микропластичности и потери энергии, связанные с ними, существенно зависят от амплитуды внешнего напряжения, что в сейсмическом понимании означает зависимость поглощения энергии сейсмических колебаний от амплитуды сейсмического сигнала;

- установлено, что микропластическая неупругость обусловливает физическую нелинейность, которая на диаграммах в(ст) отображается в виде разомкнутых петель гистерезиса;

- опираясь на методику постадийного деформирования получено, что приращение микропластической деформации происходит только в первом энергетическом цикле (эффект "исчерпания"), повторное деформирование в этом же цикле не дает приращения микропластичности, т.е. при повторном деформировании микропластическая неупругость отсутствует;

- используя инверсию приложения деформирующих сил установлено, что смена знака деформирования в одном энергетическом цикле или увеличение энергии деформирования приводит к возобновлению микропластических процессов и появлению микропластической неупругости;

- применяя деформирование как сжатия, так и растяжения (изгиб длинных тонких стержней), установлено отсутствие существенных различий в характере микропластичности при смене вида деформации;

3. На основе обнаруженных физических предпосылок и экспериментальных данных автором впервые в сейсмике обоснована существенная микропластическая неупругость горных пород и их физическая нелинейность, которые обусловливают нелинейные явления в сейсмике:

- используя свойство микропластичности пород, введено понятие модуля микропластичности и предложена механическая модель геологической среды, включающая, наряду с элементами вязкоупругой реологии, микропластический неупругий элемент;

- опираясь на экспериментальные данные по микропластичности, впервые в сейсмике физически обоснована амплитудная зависимость декремента поглощения;

- на основе лабораторных и полевых экспериментов получена амплитудная зависимость скоростей Р и Б-волн и их гистерезис, амплитудный гистерезис "источник - приемник" и гистерезис модуля Юнга при нагрузке и разгрузке в области микропластичности;

- исходя из количественного анализа вклада микропластичности в общую деформацию при различных направлениях приложения деформирующей силы, обнаружена микропластическая "анизотропия", проявляющаяся в различии величины и характера микропластичности по осям Х,У,2;

- на основе экспериментов по микропластичности пород, получены данные о связи этих процессов с акустической эмиссией в области малых деформаций.

Практическая значимость работы.

На основе проведенных исследований предложены пути совершенствования физических основ сейсмических методов разведки на нефть и газ, выработаны рекомендации по разработке более эффективных поисковых критериев, использующих неупругие и нелинейные характеристики и, в частности, применение такого нового параметра как амплитудная зависимость декремента поглощения.

Внедрены в практику тематических работ ООО Геофизической лаборатории "Поиск" методы изучения деформационных и скоростных характеристик на аппаратуре "Микрогео", позволяющие повысить эффективность определения статических и динамических модулей упругости. Методика позволяет одновременно измерять указанные модули на образцах малых размеров с высокой производительностью (акт внедрения от 17.08.1997г.).

Внедрен в практику производственных работ ОАО Хантымансийск-геофизика и Геофизическая лаборатория "Поиск" экологически чистый высокочастотный источник "Джинн", использующий метод разгрузки (изобретение автора), позволяющий расширить полосу регистрируемых частот до 300 Гц и выше (акт внедрения от 8.10.1997г.).

Аппробация работы и публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на Всесоюзном семинаре

по проходящим поперечным и обменным волнам от землетрясений и взрывов (Саратов, 1974), на Всесоюзном семинаре по измерению напряжений в массиве горных пород (Новосибирск, 1976), на школе-семинаре по применению лазерных деформометров в сейсморазведке (Владивосток, 1989), на международном сипозиуме The 15 General Meeting of the international mineralogical association (Beijing,Chine, 1990), на 8м Всесоюзном семинаре по дезинтеграционной технологии (Киев, 1991), на 3м Всесоюзном совещании по геохимии углерода (Москва, 1991), на 4м Всесоюзном школе-семинаре по физическим основам прогнозирования разрушения горных пород (Ленинград, 1991), на международной конференции SEG'92 (Москва, 1992), на международной конференции Fracture Mechanics, Ukraine'93 (Киев, 1993), на международной конференции Mechanics and Mesomechanics of Fracture (Томск, 1996), на международной конференции Meso-Fracture (Байкальск, 1997), на международной конференции в Ницце - EGS, XXIII General Assembly, NICE, April, 1998.

По теме диссертации опубликовано 64 работы.

Работа выполнена в Институте геофизики СО РАН, исследования проводились в соответствии с планами НИР ОИГГМ СО РАН на 19922000гг по темам: номера Госрегистрации 01930010720 и 01980003020.

Практические исследования по изучению деформационных характеристик горных пород, минералов и других материалов были инициированы членом-корреспондентом АН СССР C.B. Крыловым, чьей светлой памяти мы отдаем свой долг.

При выполнении работ первые результаты (1984г.) были обсуждены на семинаре академика РАН (в то время д.ф.-м.н.) C.B. Гольдина и вызвали живейший интерес и поддержку, в чем автор выражает глубокую благодарность.

Экспериментальные результаты по микропластической неупругости были поддержаны и высоко оценены академиком РАН H.H. Пузыревым, представившим их в "Доклады Академии Наук", в чем автор выражает глубокую благодарность.

Огромная помощь и поддержка была оказана автору академиками РАН A.C. Алексеевым и Е.И. Шемякиным при проведении исследований динамических характеристик сейсмических волн in situ, послужившими основой для дальнейших исследований по микропластической неупругости горных пород, в чем автор выражает им глубокую благодарность.

Автор считает своим долгом выразить свою признательность ученым: чл.-корр. РАН A.B. Николаеву, д.ф.-м.н. В.Н. Николаевскому, д.ф.-м.н. O.K. Кондратьеву, профессору Л.И. Тушинскому, профессору Б.Д. Аннину за внимание и моральную поддержку при обсуждении начальной стадии исследований по микропластичности и нелинейности.

Автор выражает благодарность чл.-корр. РАН В.Н. Опарину за ценные критические пожелания, помогшие значительно улучшить работу. Автор благодарит д.т.н. И.С. Чичинина за поддержку в опубликовании экспериментальных результатов работ в выпускаемых им сборниках.

Автор благодарен коллегам, принимавшим участие на различных этапах исследований: Б.А. Елисееву, В.И. Берилко, JIM. Дорогиницкой, Г.Н. Дьякову, Б.П. Сибирякову, Л.Д. Гику, В.З. Кокшарову, Ю.Н. Не-федкину, Г.В. Егорову, Н.П. Запивалову, Н.Г. Стениной.

Неоценимая помощь при проведении полевых испытаний оказана главным инженером Б.К. Зоммером (ОАО Хантымансийскгеофизика), начальником экспедиции А.П. Базылевым, главным гелогом O.A. Бот-никовым и начальником партии H.A. Голиковым (ОАО "Сибнефтегеофизика"). Автор искренне благодарен сотрудникам отраслевых НИИ Ю.П. Потеряеву, A.B. Плохову, В.Н. Чаплыгину, оказавшим огромную помощь в проведении экспериментов.

Автор выражает благодарность Т.И. Чичининой, оказавшей большую техническую помощь в подготовке работы к печати.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и приложения, содержит 235 страниц машинописного текста, б 1 рисунка и 6 таблиц. Библиография содержит 268 наименований.

Расположение материалов в диссертации соответствует последовательности в решении поставленных задач, связанных в основном с тремя направлениями исследований:

- раскрытие физических основ неупругости и нелинейноси поликристаллических твердых тел в области малых напряжений и деформаций;

- изучение микропластической неупругости горных пород при малых напряжениях и деформациях, соответствующих амплитудным значениям сейсморазведочного диапазона;

- проведение экспериментальных исследований по микропластической неупругости с целью обнаружения неупругих и нелинейных эффектов при распространении сейсмических волн.

Во введении сформулированы цель работы, показана ее актуальность, предложены основные задачи исследований, представлены основные

защищаемые положения, определена научная новизна и практическая ценность. Здесь же сделан обзор по научным публикациям и современному состочнию проблемы.

В первой главе рассмотрены физические основы неупругости поликристаллических твердых тел, определены физические предпосылки неупругости и нелинейности горных пород и возможность проявления ими микропластической неупругости.

Исследования, выполненные во второй главе, касаются вопросов исследования микропластической неупругости горных пород в диапазоне малых напряжений и деформаций, имеющих место в геологической среде при распространении сейсмических волн.

В третьей главе дано описание механической модели горных пород с микропластическим реологическим элементом. Определены предпосылки неупругости в сейсмике, включая микропластический механизм поглощения энергии. Приводятся результаты полевых экспериментов по неупругости и нелинейности.

В заключении сформулированы основные результаты исследований по микропластической неупругости пород при малых сейсмических деформациях, указаны следствия, вытекающие для сейсмики, даны некоторые рекомендации прикладного характера, названы нерешенные вопросы и намечены пути дальнейших исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. Физические основы неупругости и нелинейности полн-кристаллических твердых тел

Неупругие свойства твердых тел в сильной степени зависят от их состава, структуры, величины прикладываемых к ним сил, скорости их приложения, температуры. Все реальные, т.е. с неидеальным строением твердые тела, обладают неоднородностью, анизотропностью, дефектностью и являются неупругими. Неупругая деформация обусловлена таким движением атомов или ионов, в результате которого происходит разрыв существующих связей, смена положения равновесия и перенос вещества. Однако, для сейсмики, занимающейся исследованием геологического строения земной коры, важен вклад неупругих процессов в общую картину упругости, преимущественно в области малых деформаций, так как именно вклад неупругости определяет изменение динамических параметров распространяющегося сейсмического импульса.

В первой главе рассмотрены вопросы, касающиеся физических основ неупругости и нелинейности поликристаллических твердых тел с позиций их

внутреннего строения и физико-механических свойств; определены физические предпосылки неупругости поликристаллов исходя из микронеоднородности, дефектности, флгоидонасыщения. Установлена главная причина, обусловливающая неупругость - многоуровневая дефектность и вызванная ею неоднородность напряженно-деформированного состояния на микроструктурных элементах породы. Показана возможность проявления микропластической неупругости, в горных породах, не исключая при этом наличия неупругости другой физической природы.

1.1 Исследованы особенности микростроения осадочных горных пород, оказывающие влияние на их деформируемость при малых напряжениях и деформациях; выявлены предпосылки неупругости пород при распространении в них слабых сейсмических волн. Определяющим фактором появления неупругости является наличие неоднородного строения пород на уровне 3 и 4 порядка (М.В. Рац) - неоднородность состава и структуры породы: различие в химическом и минеральном составе, форме и размере зерен, их упаковке, неоднородность распределения цемента, пор, пленок связанной воды, различный характер контакта между зернами, наличие микротрещин и т.д. (3); неоднородности 4 порядка (реальных кристаллов - зерен): - дефекты кристаллической решетки, дислокации, вакансии, межузельные атомы и т.п.

Исходя из задач исследования, в осадочных породах выделены три доминирующие по неупругости группы соединения зерен с цементирующим веществом: контактовая связь, при которой цемент, пленка, микроконтакт распологаются между зернами; связь через поры, когда связующее вещество находится в порах, а зерна контактируют непосредственно между собой; базальная связь, при которой зерна погружены в связующее вещество не соприкасаясь между собой. Такие структуры характеризует крайне резкое изменение физико-механических свойств и в них имеются наиболее благоприятные условия для возникновения высоких концентраций напряжений и деформаций в местах смены состава вещества или ориентировки решетки, а также на границах с малой поверхностью контактирующих площадок. Состав цемента, который представлен разнообразными веществами, оказывает значительное влияние на деформационные характеристики осадочных пород.

Установлено, что в формировании характера деформируемости пород наиболее важная роль принадлежит контактам зерен: 1. тангенциальный -"точечная" форма контактов; 2. длинные контакты вдоль прямой линии; 3. выпукло-вогнутые контакты вдоль изогнутой линии; 4. сутуры - контакты

вдоль волнистой зазубренной линии. Поскольку в значительной части геологического разреза, исследуемого сейсморазведкой (до 1500м), доминирует "точечная" форма контактов, именно эта часть среды отличается существенной неупругостью и специфическими поглощающими свойствами. Границы зерен, согласно М.В. Рац, представляя область кристаллической решетки с меньшей плотностью и повышенной свободной энергией, являются главным источником неупругосги. Располагающиеся по границам зерен примеси (даже если их содержание невелико), резко снижают сопротивление отрыву в межзеренных сочленениях.

Главной особенностью, наиболее сложных по микростроению глинистых пород, является большая поверхность их частиц и высокая гидро-фильность, а также разнообразие структурных связей (прочность структурных связей и контактов изменяется в пределах от 10"8Н до 10"'Н). Благодаря этому создаются условия для протекания неупругих процессов при ничтожно малых напряжениях (десятки - сотни Па) и практического отсутствия в отдельных случаях предела упругости.

Установлено влияние на физико-механические и деформационные свойства пород неоднородностей (дефектов) на микроуровне: мозаичная структура, примесные чужеродные атомы; дефекты по Френкелю и Шоттки; электроны и дырки; дислокации. Дефекты являются носителями собственных напряжений. Внешние силы, прикладываемые к кристаллу, взаимодействуют с дефектами и приводят их в движение, определяя скольжение по отдельным участкам кристалла. Поэтому участие микродефектов при формировании неупругости весьма существенно даже при небольших эффективных напряжениях и деформациях.

Анализ результатов исследований особенностей внутреннего строения пород показывает, что присутствие в структуре различного рода фдюндов изменяет некоторые деформационные характеристики на несколько порядков, в то время как упругие модули изменяются в гораздо меньших пределах. Присутствующая на границах зерен вода, выступает как поверхностно-активное вещество, понижающее прочность межзерновых контактов. Пленочная вода, по своим свойствам представляющая вязкую жидкость (Н.Я. Денисов), способствует скольжению частиц относительно друг друга. Вода, входящая в виде "структурной" примеси в решетку зерна кварца, вызывает его гидролитическое разупрочнение. Поведение материала под нагрузкой в присутствии жидкой фазы по границам зерен обнаружило способность такого материала к ползучести при действии на несколько порядков меньших нагрузок, чем в отсутствии жидкой фазы. В отличие от упругих деформаций,

потенциальная энергия в процессе сжатия пленок воды в местах контакта частиц не накапливается внутри частиц, а расходуется на преодоление влияния поверхностной энергии (адсорбционных сил). Такие деформации по своей природе не являются упругими.

1.2 Проведено исследование физических предпосылок неупругости и установления условий нарушения упругого поведения поликристаллов и горных пород. Согласно исследованиям М.В. Курлени, Э.И. Машинного, В.Н. Опарина, Б.П. Сибирякова при деформировании породы под действием сейсмической волны на дефектах структуры возникают концентрации напряжений и деформаций и происходит перекомпановка структурных элементов. В части микрообъемов материала развиваются весьма значительные напряжения. Количество этих микрообъемов возрастает по мере увеличения напряжения, но не пропорционально ему, т.е. этот процесс имеет нелинейный характер.

В макронеоднородной среде с резким перепадом модулей упругости в отдельных ее участках при деформировании образуются значительные флуктуации напряжения, которые приводят к появлению неупругой составляющей общей деформации. Наибольшей концентрацией напряжений обладают дефекты с низким модулем упругости (пустоты). Включения радиусом Я и с радиусом кривизны г\ находящиеся в упругой матрице, увеличивают напряжение в последней в (Я/ г*)"2 раз, что составляет величину 102 и более. Локальные перенапряжения возникают также при взаимодействии особо-неблагоприятно ориентированных зерен, так как вследствие неодинаковых тепловых свойств различных минералов, обладающих различными коэффициентами теплового расширения, при действии внешних нагрузок появляются заметные температурные напряжения.

Микроскопические неоднородности создают неоднородное распределение напряжений и деформаций в пределах отдельного зерна. Концентрация напряжений происходит у границ зерен, где имеется наибольшее скопление дислокаций, а также происходит диффузия. В локальных микрообъемах внутри зерна на дефектах концентрация напряжений дает микросдвиг. Скорость неупругой деформации увеличивается из-за наличия микроконцентраторов напряжения, понижающих прочность на сдвиг.

Деформации горных пород остаются упругими до тех пор, пока не начнется движения дислокаций. В кристаллах интенсивное движение дислокаций наблюдается при уровнях напряжений существенно ниже макропредела текучести, поэтому истинный предел упругости снижается до величины ~ (10'5 - 10'6) в. Перемещение дислокаций приводит к

энергетически невыгодному напряженному состоянию. Деформация кристалла складывается из упругой, связанной с общим изменением взаимного расположения атомов, запаздывающей, вызванной движением дислокаций и необратимой деформации, в которой дислокации не возвращаются в исходное положение.

Необратимая деформация, выделяемая в области нагрузок ниже предела текучести, есть микропластическая деформация. Наличие микропластичности становится возможным в силу того, что под действием внешнего напряжения в отдельных микрообъемах создаются перенапряженные участки различного энергетического уровня, в которых напряжения значительно превышают эффективные напряжения в поликристалле и в результате возникает пластическое течение без нарушения сплошности в упругой среде.

1.3 Исходя из расчетов модели дискретно непрерывной среды, состоящей из мономинеральных блоков (зерен) и связующих элементов (контакты, тонкие пленки, цементные прослойки и т.д.), произведена оценка распространения по глубине области нелинейной неупругости в реальных геологических условиях при взрывном источнике возбуждения. Деформации в связующих элементах за счет возникающих перенапряжений превышают деформации зерна и вносят вклад в виде нелинейной добавки в общую деформацию. Наибольших величин нелинейные деформации связующих элементов достигают в верхней слабокон-солидированной части геологического разреза.

Выделена область нелинейной неупругости (по глубине Н и величине деформации е), внутри которой могут существовать деформации упруго-вязко-микропластического типа. Примерная граница этой области составляет е = 10"6, где линейная зависимость между напряжением и деформацией не соблюдается. Девиация АН и Де означает возможность уменьшения и увеличения нелинейной области как по глубине исследуемого геологического разреза, так и по уровню амплитуд сейсмического сигнала.

Рассмотренная совокупность факторов (сложное микростроение, перенапряжения, движение дефектов) указывает на наличие достаточных предпосылок для проявлений неупругости различной физической природы. В горных породах возможны все виды неупругости начиная с весьма малых напряжений и деформаций, которые традиционно относились в сейсмике к области упругости. Определена необходимость исследования микропластической неупругости, и физической нелинейности горных пород с целью выяснения их влияния на эффекты поглощения и нелинейные явления в сейсмике.

Глава 2. Мнкропластическая и релаксационная неупругость горных пород при малых напряжениях и деформациях

Исследования, выполненные во второй главе, посвящены изучению процессов микропластичности и микропластической неупругости осадочных пород в диапазоне малых напряжений и деформаций. Определены критические значения этих величин, при которых начинает появляться микропластическая деформация. Описываются эксперименты на микропластичность горных пород при деформировании изгибом и сжатием. Показаны характерные особенности микропластической неупругости и факторы, приводящие к нелинейной зависимости диаграмм "напряжение -деформация". Описаны результаты исследования по микропластической анизотропии, акустической эмиссии и дефектам модуля Юнга.

2.1 Упругая, вязкая и пластическая фазы деформации в породах, как и в других материалах, проявляются в результате развития и размножения вакансий и дислокаций в кристаллической решетке минералов поликристалла, скольжения частиц и их агрегатов друг относительно друга, разрушения связей, а также за счет уменьшения толщины водных пленок между контактами структурных элементов, слагающих породу, и дефектными полостями -слоистости и трещиноватости (Ж.С. Ержанов, И.Б. Белинский). Особый вид структурно-адсорбционных деформаций представляют деформации глинистых пород, проявляясь при любых сколь угодно малых напряжениях сдвига ниже практического предела упругости (С.С. Вялов). Крип поликристаллов (J.F. Bell) и микропластичность металлов и сплавов (С.А. Головин) хорошо изучены в физике твердого тела. Однако, ввиду большей по сравнению с металлами сложности микростроения горных пород, характер их микропластичности также достаточно сложный.

Анализ критических напряжений и деформаций различных материалов показал, что неупругие процессы микропластического типа могут начинаться с весьма малых напряжений и деформаций, которые намного ниже известных значений предела макротекучести. Для процессов неупругости микропластического типа, связанных с движением дислокаций, время действия нагрузки (время, необходимое для работы источников Франка - Рида) при напряжении порядка 10"4 G составляет ~ 5-10"5с, что обеспечивает накопление остаточных деформаций за весьма короткое время (Е.Ф. Дударев). Характерные проявления неупругости и физической нелинейности в горных породах зафиксированы по обнаружению сдвига по фазе между напряжениями и деформациями на диаграммах o,j = f (eij), наличию остаточных деформаций, петель гистерезиса, внутреннего трения Q"1.

Нелинейность связи а(е) и эллиптичность диаграмм деформирования пород наблюдается при s > 10"6 (B.C. Соловьев, V.E. Nazarov, Э.И. Ма-шинский). Зависимость декремента затухания от величины деформации Q' (в) обнаружена при е > 10'6 (R.B. Gordon, L.A. Davis, Э.И. Машин-ский). Амплитудная зависимость декремента затухания в песчанике проявляется на более низких величинах деформаций е = 10'8 - 10"7 (К. Winkler, А. Nur, М. Gladwin). Обнаружена также частотная зависимость декремента затухания (О.Б. Хаврошкин и др.). Установлены косвенные признаки физической нелинейности и неупругости, - акустическая эмиссия (АЭ), электромагнитное излучение (ЭМИ), различные нелинейные взаимодействия в среде (солитоны и т. д.) и другие.

2.2 Исследование микропластичности горных пород проводилось на образцах осадочных пород по методике трехточечного изгиба и одноосного сжатия. Методика состояла в ступенчатом нагружении - разгрузке: Р = Р„ш, Рг, Р,„ Р,и, Рг, Р.™, кг (напряжения аь а2, ..., ст„) и раздельном измерении упругих и остаточных деформаций. Напряжение и относительная деформация в образце расчитывались по формулам:

3/ _ 0,6h

а = Шр- £=~ГН-

Для ширины образца b = 5 мм, толщины h = 2 мм и Pmin = 1 г напряжение a rai„ » 3-Ю4 Па. Абсолютная погрешность измерения составляла ДН = 0,001 мм. Минимальная величина измеренной относительной деформации - е,„;„ « 7,5-10'7.

Эксперименты проводились с сухими породами (песчаники, аргиллиты, алевролиты, доломиты, мергели и т.п.), отобранными с месторождений Западной Сибири из скважин с глубин от 2200 до 2900м. Исследование пород на микропластичность в области деформаций, традиционно относящейся к упругой, показало наличие во всех случаях необратимых микропластических деформаций. Появление микропластичности обнаруживается начиная с деформаций еш„, «Ю-6. Выявлены основные закономерности процессов микропластичности, поведения микропластической составляющей общей деформации и ее влияние на общий ход деформирования. Типичный характер диаграммы е(ст) породы с микропластичностью показан на примере мергеля (Н = 2500м), где Sy - упругая, е(1 - микропластическая и е - общая деформации; sOI - суммарная остаточная деформация, рис. 1. В общем случае микропластическая деформация нелинейно воз-

растает с увеличением напряжения. Скорость ее роста неравномерна. Наибольшая скорость отмечается в начальной стадии деформирования (-10"6 - 10"5) и реже при переходе в область больших деформаций (> 10'4). Общая закономерность поведения микропластической деформации включает участки линейного и параболического характера. Упругая составляющая общей деформации практически линейна, а поэтому имеющиеся отклонения от линейности диаграмм е(ст) определяются микропластич-ностыо. Кривая нагрузки не совпадает с разгрузкой, в результате чего образуется петля гистерезиса. Следовательно, модуль Юнга при нагрузке отличается от модуля при разгрузке (последний всегда выше).

Установлено характерное отличие микропластичности от вязкоупругости, которое выражается в скачкообразности микропластического деформационного процесса. Скачкообразное нарастание микропластической деформации при увеличении внешнего напряжения па отдельных участках может прекращаться (остановки роста) и даже сопровождаться "отрицательным ростом" с последующим ' лавинообразным нарастанием микропластической деформации (рис. 1).

На основании комплекса проведенных исследований на породах различного состава и строения сделан вывод о существенном влиянии микропластического процесса на нелинейность деформационных характеристик в целом. Эффект "исчерпания" квазимикропластичпости, заключающийся в отсутствии остаточных деформаций при повторном деформировании в одном энергетическом цикле, не допускает расходимости петель гистерезиса при многократном нагружении. Наблюдается значительное усиление процессов квазимикропластичности при введении жидкости в сухую породу, о чем свидетельствуют эксперименты с гигроскопическим насыщением. Величина микропластической деформации при тех же уровнях напряжения возрастает в два - три раза.

п. ш5Па

формации мергеля (Н = 2500м).

Р., Па

б)

Параметр 5 = £м/еи (отношение микропластической к упругой деформации) отражает потери энергии микропластической природы, являясь аналогом декремента поглощения (отношение площади петли гистерезиса к площади упругой деформации пропорционально декременту поглощения). Этот параметр зависит от величины деформации: 8 = Г (е), определяя, таким образом, амплитудную зависимость поглощения. Характер микропластической деформации и ее величина существенно отличаются у пород различного литологического состава, рис. 2а. Вместе с тем и разброс е даже в одной породе может достигать десятков процентов, например, как у мелкозернистого песчаника для пяти образцов, вырезанных из одного куска керна (рис. 2а, верхний график). Обнаружена зависимость модуля Юнга некоторых пород от величины действующей деформации, что означает зависимость скорости продольной волны от величины деформации (рис. 26). Изменения скорости ДУ при изменении давления ДР связаны с коэффициентом нелинейности среды к = р(ДУ/ДР). Исходя из экспериментальных данных, коэффициент нелинейности к для исследуемых пород достигает величины (1,2 - 4,4)-10\

Микропластичность в бесструктурных твердых телах - монокристаллах (кварц, кремний, германий) обнаружена в области деформаций е > 10~6Па.

Рис. 2. Изменение микроппастической деформации (а) и модуля Юнга (б) в зависимости от величины обшей де<|юрмации. а) I - аргиллит; 2 - доломит; 3 -алевролит, 4 - песчаник хрупкий; 5 - песчаник мелкозернистый: 6 - алевролит глинистый. Глубина 2400-2800м. Омбинское месгороэдснне. Зал. Сибирь, б) 1 - доломит, 2750м; 2 - аргиллит Баженовскпн, 2500м; 3 - аргиллит с прослойками алевролита, 115м; 4 -песчаник мелкозернистый, 2400м; 5 - мергель, 2500м; 6 - аргиллит, 2700м.

Диаграмма деформирования монокристалла природного кварца показана на рис. 3. Характерная особенность микропластичности кварца состоит в том, что микропластическая составляющая ем намного меньше упругой составляющей En и возрастает волнообразно. В широком диапазоне нагрузок диаграммы деформирования кварца линейны (как ветвь нагрузки, так и разгрузки). Петли гистерезиса очень узкие (за счет малых остаточных деформаций). Деформация ползучести отсутствует и поэтому остаточная деформация состоит только из микропластической деформации. Сравнение микропластичности нарушенного и ненарушенного монокристалла кварца показывает противофазное поведение кривых £„(а). Необратимые процессы в монокристаллах осуществляются за счет микроструктуры и доказывают возможность движения микродефектов при малых напряжениях. Исследование микропластичности различных поликристаллов и материалов не кристаллического строения, таких как мрамор, котленит, дюралюминий, сталь, латунь, чугун, медь, поликристаллические кремний и кварц, графит, плавленый кварц, оргстекло, предметное стекло, винипласт показало общую картину деформирования, аналогичную для горных пород. Однако, у металлов и сплавов, в отличие от скачкообразной микропластичности пород, отмечено более плавное возрастание микропластической деформации с ростом напряжения. Микропластичность оргстекла и винипласта, по-видимому, связана с существованием необратимых процессов, характерных для материалов с длинными молекулярными цепями.

Существует различие микропластических свойств пород в разных направлениях (ez , en, еу) - микропластическая анизотропия. Величины деформаций по оси Z при тех же напряжениях практически всегда больше, чем по осям X и Y. Соответственно, суммарная остаточная деформация Eeoz, накопленная за полный цикл "нагрузка-нагрузка", больше таковой

Рис. 3. Диаграмма деформирования монокристалла природного кварца, а - зависимость упругой (I) и микроплнстмче-ской (2) деформации от общей с; б - Qm - нарушенный и Qn -ненарушенным кристалл.

по другим осям. Различие между остаточными деформациями по осям X и У меньше. Диаграммы е(ст) представляют петли гистерезиса.

В средах с микропластичностью определение статического модуля Юнга неоднозначно, так как его величина зависит от прикладываемого напряжения и деформации. Когда величины статических нагрузок превышают критические (и > акр) и появляется микропластичность, модуль упругости уменьшается. Высокое значение динамического модуля упругости по сравнению со статическим связано с тем, что при динамическом деформировании время действия нагрузки мало (микросекунды -г- миллисекунды) и амплитуды напряжений не выходят за порог макроупругости, поэтому в общей деформации доминирует идеальная упругость. При скоростях деформирования, характерных для сейсмики, и амплитудах деформации в импульсе Екр > 10'7 -ИО"6 (в зависимости от типа породы и флюидонасыщения) присутствует микропластическая деформация, которая участвует в формировании модуля Юнга. Большое различие между динамическими и статическими модулями упругости связано с различием физических процессов, участвующих в формировании этих модулей упругости.

При квазистатической нагрузке в области микропластических деформаций е > 10'6 обнаружено наличие акустической эмиссии (АЭ). АЭ в горных породах имеет сложную форму колебаний. В зависимости от типа пород амплитуда, частота и форма колебаний АЭ отличается между собой и, по-видимому, определяется их структурными и микроструктурными особенностями. Прямую связь АЭ с микропластичностыо пород установить затруднительно по той причине, что АЭ может быть результатом совместного действия как механизма трещинообразования, так и следствием необратимых перемещений вещества в микрообъемах, вызванных микропластичностью. Обнаруженная в экспериментах приуроченность одиночных импульсов АЭ к начальной стадии микропластичности совпадает с результатами металлографических исследований элементарных актов микропластической деформации.

Глава 3. Неупругие и нелинейные явления в сейсмике

Разработана механическая модель горных пород с микропластическим реологическим элементом. Определены предпосылки неупругости в сейсмике, с позиций микропластичности изложены физические механизмы поглощения сейсмической энергии. Приводятся результаты лабораторных и полевых экспериментов по неупругости и нелинейности с описанием новых подходов к излучению и регистрации динамических характеристик сейсмических волн. На примере полевых записей показа-

ны нелинейные эффекты, связанные с гистерезисом и амплитудной зависимостью декремента поглощения.

3.1 В диссертации показано влияние микропластичности пород на процессы распространения сейсмических волн. Скорректирована механическая модель геологической среды на основе новых знаний о микропластических свойствах пород. Механическая модель среды содержит вязкоупругие элементы и элемент, ответственный за микропластичность. Последний представляет барьерный элемент, допускающий ряд скачкообразных перемещений при определенных пороговых напряжениях. Для модели Максвелла общая деформация складывается из упругой, вязкоупругой и микропластической деформаций: е = se + sve + вм.

Для тела Кельвина-Фойгта с последовательно соединенным микропластическим элементом при ст = const сг t

получено: £•(/) = —[1 — ехр( — ——)] + е . Для тела Кельвина-Фойгта с

^ IX'I

параллельно соединенным микропластическим элементом уравнение со-

стояния а = Ее + г>—— + а, а скорость деформации

ds da a dsfi

dt dt tj dt

Установлено, что микропластичность дополняет классическую вязко-упругую модель и не противоречит ей. Отличительной особенностью сред с микропластичностью является амплитудная зависимость потерь энергии сигналов, распространяющихся в них. Полученная ранее Винк-лером и Нуром амплитудная зависимость поглощения сейсмической энергии в песчаниках berea при деформациях s > 10'7, объяснена нами наличием процессов микропластичности.

3.2 Границы области упругости при распространении сейсмических волн к настоящему времени достаточно точно не установлены. Нарушения упругости и появление нелинейности при имеющихся методах измерения допускаются на деформациях порядка I0"7 и более (А.В. Николаев, Э.И. Машинский). Согласно проведенным в диссертации исследованиям, существование физической нелинейности при распространении сейсмических волн (при £ > 10'6) следует ожидать во многом благодаря

микропластичности, поскольку вклад вязкоупругих и других механизмов по сравнению с микропластичностью мал.

Исходя из анализа амплитуд и скоростей сейсмических деформаций при распространении сейсмических волн в реальных средах обоснована возможность неупругих процессов не только релаксационной, но и микропластической природы с наличием упруго-вязко-микропластических деформаций. Вследствие наличия в горной породе определенного количества "слабых мест" с набором критических напряжений, имеются предпосылки для постепенного ввода в пластическое деформирование этих "слабых" микрообъемов. Существует определенная иерархия ввода в действие элементов микропластичности в зависимости от величины напряжений и деформаций. При больших напряжениях, когда пластические деформации охватывают группу зерен, в среде имеется макроскопическая область микропластического процесса. Если микрогшастичность происходит только в объеме одного зерна или его части, имеет место только микроскопическая область деформирования. При малых напряжениях и деформациях (10"7 -10" 6) имеются лишь очаги в отдельных дислокационных скоплениях. Такая область деформирования является субмикроскопической.

3.3 Исходя из анализа физических механизмов поглощения энергии в твердых телах на низких сейсмических частотах, выделены как основные три вида потерь энергии - упруговязкие, диффузионные и микропластические. С микроскопических позиций эти потери обусловлены движением дислокаций. Отличие механизмов поглощения состоит в том, что при внешних напряжениях а ниже критических асг не происходит отрыва дислокаций от точечных дефектов и работает упруговязкий и диффузионный механизмы, а при сг > сгсг отрыв дислокаций происходит, включается микропластический механизм и появляется амплитудная зависимость декремента поглощения Q'^Cs)-

Декремент поглощения с учетом микропластичности (Э.И. Машинский),

. 2 EF т_2

выведенный с энергетических позиций, равен: Q =-- •а . (Е -

ЯОт

модуль Юнга; F зависит от числа зерен в единице объема, средней "энергоемкости" микрообъема; гп, - константа, зависящая от дисперсии кривой распределения напряжений по зернам; от - предел текучести зерна). Сравнение его с декрементом поглощения, полученного исходя из микро-

скопических расчетов (С.А. Головин): Q ' =-^--е'" 2 (п -

' Щ£у

число новых дислокаций,которые перемещяются на расстояние с1; Ь - вектор Бюргерса; Аа - плотность активных источников дислокаций; q - расстояние

между плоскостями скольжения; В - константа; £т - деформация, при которой возникает микротекучесть) показывает схожесть полученных результатов. Декремент поглощения не зависит от частоты колебаний, но зависит от амплитуды и в сильной степени от предела текучести. Для консолидированных песчано-глинистых пород в лабораторных условиях деформирования достаточно сильная микропластичность начинает проявляться уже при деформациях £ » 10"6. В породах же малой прочности, увлажненных эти процессы могут протекать при деформациях, на один-два порядка меньших. Лабораторные исследования нелинейных эффектов в диапазоне геостатических давлений 1-бОМПа на породах разной пористости из продуктивных горизонтов Мадринской и Юрубчено-Тохомской площадей показали сложную нелинейную зависимость параметров поглощения сейсмической энергии от амплитуды распространяющегося сигнала. Наблюдается увеличение поглощения энергии волн с ростом амплитуды Р и Б- импульсов. На рис. 4 представлены зависимости параметров поглощения Дтрл (длительность переднего фронта Р и Б- импульсов) от коэффициента пористости при различных амплитудах излучаемого сигнала и фиксированном значении геостатического давления (10 МПа). Параметры Дтр и Дт5 изменяются противофазно в диапазоне исследуемых значений пористости.

Исследование пород различного литологического состава и пористости при вариации всестороннего и порового давлений на установке всестороннего сжатия обнаружило наличие гистерезиса кинематических и динамических параметров волн. Петли гистерезиса скоростей продольных и поперечных волн и коэффициентов поглощения наблюдаются как для сухих, так и водонасыщенных пород в диапазоне величин всестороннего давления до 100 МПа и внутрипорового давления до 25 МПа (рис. 5). Увеличение пористости пород приводит к расширению петель гистерезиса и возрастанию потерь энергии. Породы-покрышки имеют очень узкие петли гистерезиса в отличие от пород-коллекторов.

Экспериментальные наблюдения формы сейсмических импульсов при измерениях скорости смещения частиц показывают удовлетворительное их совпадение с теоретически вычисленными.

Формы импульсов напряжения и деформации, зарегистрированные вблизи источника и на некотором удалении от него, имеют вид одно-полярного импульса, т.е. не совпадают с формой импульсов смещения и скорости частиц. Это различие получено при измерении напряжений и деформаций в полосе от 0 до 1 -2кГц с плоской частотной характеристикой канала. Измерения формы сейсмических импульсов, выполненные автором с использованием лазерного ин-терферометрического сейс-моприемника давления, показали, что первичный импульс от взрывного источника представляет ударную волну длительностью 1-5мс. На значительном удалении от источника форма однополярного импульса сохраняется, но его длительность увеличивается до 10-20мс. По мере распространения и затухания волны импульс приобретает форму отрезка синусоиды. Для изучения динамики сейсмических волн в реальных средах необходимо переходить на прямые методы измерения напряжений и деформаций во внутренних точках среды.

Разработаны технические средства, позволяющие проводить регистрацию напряжений и деформаций в широком частотном и амплитудном диапазонах. Предложено пересмотреть подход к информативности сейсмических измерений с учетом недавно обнаруженных нелинейных и неупругих эффектов. Разработаны способы измерения динамических напряжений и деформаций на основе использования электромагнитных излучателей и приемников, разнесенных на заданной базе измерения, которые позволяют ре-

Рис. 4. Изменение длительности переднего фронта Р и Б- импульсов в зависимости от пористости и амплитуды сигнала в источнике (доломит, 3400м).

гистрировать динамические параметры сейсмических волн в полосе частот от статических величин (остаточные деформации) до 1000Гц. Повышена чувствительность измерения динамических напряжений (до уровня 0,1 Па) использованием лазерных интерферометриче-ских приемников давления и на основе световолоконных преобразователей. Проведена регистрация прямых и отраженных волн лазерным сейсмопри-емником давления в различных районах Западной Сибири, которая показала лучшую динамическую выразительность сейсмической записи по сравнению с обычным сейсмическим каналом. Предложен ряд конструкций сейсмоприемни-ков, позволяющих осуществить оптимальное согласование приемника со средой, используя магнитную жидкость.

Предложено осуществлять измерение вращательных колебаний в широкой полосе частот с использованием кольцевых оптических квантовых генераторов. Для визуализации сейсмических материалов с большим динамическим диапазоном разработан способ отображения полуволн сейсмической трассы на оптическом носителе в виде точечных элементов, а также устройство для получения сейсмических разрезов в трехмерном виде.

Совместное измерение напряжений и деформаций как в ближней зоне взрывного источника (Ю.И, Васильев, Г.М. Ляхов), так и данные по изучению нелинейных эффектов в полевых условиях в различных районах (A.B. Николаев и др.) подтверждают наличие нелиненно-неупругой области, удаленной на значительные расстояния. Обнаружено, что сравнительно высокочастотные микросейсмические колебания могут распространяться с малым затуханием на значительные расстояния. Обширные работы по изучению сейсмической эмиссии, которая, непосредственно связана с нелинейностью среды, прямое изучение акустической эмиссии и наблюдение волн переупаковки в песках показывает сложное взаимодействие волн со структурными элементами среды (H.A. Вильчинская, В.Н. Николаевский). Соли-тоны и их разновидности, экспериментально обнаруженные при взрыве за-

рядов ВВ (О.В. ОтговШп, А.У.1Ч1ко1аеу, Ь.К Яукипоу, У.У. ТБур1акоу),

Ь- 110см

Л у.о. -

20(1 —л- по уЛмпашпо —О- но КОфисганнн) ? > о ¿^У / Ь-115см г Ь-НОем

150 1 I/ У 1, - 1 Ч ч I,-170см

100 • 50 ■ * \ л^Л ?

л» <*<и

10° 10"' М-1

Рис. 6. Амплшудлиш гистерезис 'источник -приемник".

Автором разработана методика возбуждения сейсмических волн с так называемой твердотельной укупоркой, при которой заряд ВВ помещается в среду с высоким значением акустической жесткости

(быстрозатвердевающий раствор большой прочности). Полевые исследования способа возбуждения показали возможность снижения глубины взрывных скважин в 2-6 раз и расширение полосы регистрируемых частот до 200 Гц на временах 2,0 - 2,2с. Преобразование энергии сейсмических колебаний из одного частотного диапазона в другой в физически нелинейной геологических среде и использовано для построения сейсмического излучателя, который обладает повышенным КПД генерации высокочастотного сигнала по сравнению с традиционными способами излучения (Г.В. Егоров). Полученные в диссертации высокие значения коэффициента нелинейности к для консолидированных осадочных пород подтверждают возможность нелинейного преобразования сейсмических сигналов.

На основе нелинейных преобразований в среде, разработан способ возбуждения путем разфузки предварительно напряженного массива (тела) и источник возбуждения (Б.А. Елисеев, Э.И. Машинский). Полевые эксперименты показали, что такой источник излучения образует в среде импульсы с максимумом спектра до 270 Гц и позволяет регистрировать отраженные волны в осадочном чехле в районах Западной Сибири на временах до 2,0 с. В диссертации приведены результаты полевых экспериментов по исследованию нелинейных эффектов в суглинках при импульсных воздействиях ^= 500Гц).

В диапазоне деформаций 2-10'7 - 1,2-10"4 выявлена нелинейная зависимость времени первого экстремума I импульсов Р-и Б-волн от амплитуды сигнала в источнике возбуждения, что свидетельствует о зависимости ско-

рости волн от амплитуды сейсмического сигнала. Обнаружено несовпадение значений амплитуд сигналов в приемнике при увеличении и обратном уменьшении амплитуды импульса в источнике, рис.6.

График зависимости амплитуды сейсмического сигнала в приемнике от амплитуды в источнике представляет из себя разомкнутую петлю гистерезиса. Нелинейные эффекты обусловлены процессами микропластичности

.ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным результатом работы является обнаружение процессов микропластичности в осадочных породах и установление влияния микропластической неупругости, на упруго-неупругое поведение геологических сред, представляющий ранее не учитываемый в сейсмике механизм неупругости горных пород. Микроопастичность принципиально меняет представление о деформируемости геологических сред, расширяя знания о физических процессах, которые происходят в Земле при распространении сейсмических волн. Нарушение упругого поведения среды объяснено не только наличием вязкоупругих, но и необратимых скачкообразных процессов деформирования, которые приводят к физической нелинейности среды.

Коротко основные результаты исследований можно выразить следующим образом.

1. Исходя из анализа деформируемости микронеоднородных сред с позиций физико-химической механики установлено, что имеются достаточные предпосылки для проявления микропластической неупругости и физической нелинейности горных пород в области малых сейсмических деформаций.

2. Экспериментально обнаружено и исследовано свойство микропластичности осадочных пород, являющееся причиной физической нелинейности пород и ответственное за амплитудную зависимость декремента поглощения, гистерезис и другие нелинейные эффекты в сейсмике. Процессы микропластичности протекают мгновенно (по крайней мере, со скоростью развития упругих деформаций), сложным образом зависят от величины прикладываемой внешней силы. Микропластичность имеет место в области малых деформаций, традиционно относящихся к упругим и отличается от вязкоупругости наличием необратимых остаточных деформаций, которые обусловливают размыкание петель гистерезиса "напряжение - деформация" при циклическом нагружении.

микропластического деформирования, позволяющие понять ранее не объяснимые неупругие и нелинейные явления.

Преимущество выполненного исследования перед аналогичными работами состоит в том, что, используя микроскопический подход при изучении деформации горных пород, удалось раскрыть механизмы образования неупругости микропластического типа, приводящие к серьёзным следствиям в сейсмике, таким как амплитудная зависимость поглощения энергии колебаний, зависимость скоростей волн от амплитуды распространяющегося сигнала, микропластическая анизотропия, амплшудный гистерезис "источник - приемник" и другие. Расширены рамки границ нелинейной неупругости при сейсмических воздействиях. Если раньше граница нелинейной неупругости считалась в пределах ближней зоны источника, то теперь представляется возможным распространить эту область на значительную часть сейсмического разреза, вплоть до возможности наличия таких процессов на больших глубинах при регистрации отраженных волн, исходя из концепции накопления деформационных неус-тойчивостей по мере распространения сигнала в среде.

Полученные фундаментальные знания должны привести к появлению новых методик, подходов, технических решений. На пути практической применимости уже сейчас просматриваются новые подходы и имеются определенные наметки в проблеме ПГР, в частности, по динамической интерпретации.

Рекомендации по практическому применению следующие. Поскольку по результатам экспериментальных исследований получено, что микропластическая деформация во флюидонасыщенных породах играет доминирующую роль перед вязкоупругой, появляется возможность использования неупругих параметров в качестве новых поисковых критериев при прогнозировании геологического разреза и прямых поисков углеводородов. Другая возможность практического применения параметров микропластической неупругости для повышения эффективности методов ПГР заключается в использовании эффекта амплитудной зависимости поглощения сейсмической энергии, вызванной протеканием процессов микропластичности. Предлагается создание методики сейсморазведки ПГР, в которой сведения о наличии углеводородов получают путем осуществления разноамплитудного зондирования резервуара и регистрацией соответствующего отклика проходящих через резервуар сигналов, связанного с поглощающими свойствами залежи (патент России).

В области динамики сейсмических волн работы в основном ведутся опираясь на модель упругой среды. Это недопустимо, так как ставит вопросы динамики в неадекватные условия. Существуют пробелы в теории

волн, поскольку при создании новых теорий также используют упругие и упруговязкие феноменологические модели, которые являются грубым приближением к реальным моделям.

По нашему мнению, изучение физики нелинейной неупругости необходимо продолжить прежде всего с дальнейшего совершенствования механической модели геофизической среды. Это приведет к более полным математическим моделям, а значит и достоверным уравнениям состояния и движения. Далее уточняются теории поглощения как с позиции микро- так и макроуровня. Отсюда должны быть найдены связи между физико-литологическими свойствами среды и динамикой волн.

Не менее важный вопрос - измерение динамических характеристик in situ. Для этого технические возможности имеются и необходимо корректное метрологическое обеспечение измерений. Это большой пробел в сейсмике, который должен быть ликвидирован ради той цели, которая может дать качественный сдвиг в решении задач ПГР.

Основные работы, опубликованные по тел«е диссертации:

1. Елисеев Б.А. , Машинский Э.И. Измерение динамических характеристик сейсмических воли//Геология и Геофизика.-1976,-N1 -С. 130-137.

2. Елисеев Б.А., Машинский Э.И. Возможности использования лазерных интерферометров в методе поперечных воли //Состояние и перспективы развития методов поперечных и обменных воли в сейсморазведке. Мат.Семинара. МинГео СССР, ВНИИГеофизика, 1976. 142с.

3. Маши! 1ский Э.И., Елисеев Б.А. Измсра ше дш тмичсских i юпряжений в массиве ropi iuix пород лазерным шггерферомеиром //Измерение напряжении в массиве горных пород. Мат. 5 Всес. семии. Новосибирск, 1975. Изд. СО АН СССР. Новосибирск, 1976, Ч 3, С.78-82.

4. Маши! кжий Э.И., Елисеев Б А Сейсмоприем! т давления. Авт. свид. СССР, N 562137,1977.

5. Машинский Э.И. Сейсмоприеммик давления с лазерным интерферометром //Геофизическая аппаратура. Л.,Недра, 1978 вып.63, С.98-109.

6. Машинский Э.И. Анализ погрешностей лазерного интерферометра, используемого п сейсмоприемникедавления//Разведочная геофизика,М.: Недра, 1978, вып.81,С.36-43.

7. Машипский Э.И., Елисеев Б.А., Блюм А.Е. Сейсмоприемиики давления и деформации, используемые в сейсмологии. ЭИ. ВИЭМС, Регион., развел. и промысл, геофизика. М. 1978.N 10, С.24-32.

8.Машинский Э.И., Елисеев Н.А. Направление исследований по физике распространения сейсмических волн // Проблемы вибросейсмических методов исследования, Сб. научи, тр. ВЦ СО АН СССР, Новосибирск,- 1979,- С. 157-161.

9. Машипский Э.И., Елисеев Б.А. Применение датчиков давления для регистрации сейсмического волнового поля // Разведочная геофизика. М.: Недра, 1979, - вып. 85, - С. 52-56.

10. Машинский Э.И., Ханов В.А. Лазерный сейсмоприеммик //Автометрия. Изд. СО АН СССР, 1980, N 5, С.108-109.

11. Машинский Э.И., Елисеев Б А Сейсмоприемник дашкния Авг. свил, СССР, N 816286,1981.

12. Машимский Э.И., Елисеев Б.Л. Способ возбуждения сейсмических волн. Авт. спад. СССР, N 857893,1981, Б.И. N 31.

13. Маши] 1ский Э.И.. Елисеев Б.А. Сейсмоприемник. Авт. свид. СССР, N 873180, 1981.

14. Машинский Э.И., Малышев Г.Ф. Сейсмоприемник вращательных колебаний. Вибросейсмические методы исследования. Мат. Всесоюзн. конф. Новосибирск, Изд. ИГиГ СО АН СССР, 1981, С.49-50.

15.Машинский Э.И., Блюм А.Е., Елисеев Б.А. Сейсмоприемник давления Авт. свид. N 1004935, МКИ G 01 V 1/16, 1981.

16. Машинский Э.И. Интерферометрическая система многоканальной регистрации волн давления // Проблемы сбора и обработки геофизической информации. Новосибирск: Изд - во ВЦ СО АН СССР. 1982, N 1, С.98 - 102.

17. Машинский Э.И., Малышей Г.Ф. Измерение вращательных колебаний частиц среды с помощью кольцевых оптических квантовых генераторов. // Вопросы вибро-сойсмического зондирования. Новосибирск, Изд. ИГиГ СО Al l СССР. 1982, С.93-99.

18. Машинский Э.И., Елисеев Б.Л. Повышение эффектности взрывного источника сейсмических волн применением твердотельной укупорки //Метод, рекоменд. по геоф. голографии. Томск, Изд. СО АН СССР, 1982, С.217-219.

19. Машинский Э.И., Елисеев Б.А. Способ визуализации сейсмической информации. Авт. свид. СССР, N972436, Б.И. N 41,1982.

20. Машинский Э.И., Елисеев Б.А., Блюм А.Е. Мембранный сейсмоприемник с интерферометрическим преобразователем. //Метод, рекоменд. по геоф). голографии. Томск, Изд. СО АН СССР, 1982, С. 196-198.

22. Машинский Э.И., Астафьев Г.В. Информативность сейсмических измерений// Проблемно-ориентированный вычислительный комплекс. Сб. научн. тр. ВЦ СО АН СССР. Новосибирск, 1983. -С. 94-104.

23. Машинский Э.И., Елисеев Б.А. Способ отображения сейсмических данных в трехмерном виде. Авт. свид. СССР, N 1.015.322, Б.и. N 16, 1983.

24. Машш 1ский Э.И. Сейсмический зонд. Авт. свид. СССР, N 1.043.576, Б.и., N 35,1983.

25. Машинский Э.И. Способ изучения лгологичсского разреза Авг. са СССР, N 1.057.914,1983.

26. Машинский Э.И., Елисеев Б.А., Блюм А.Е. Сейсмоприемник давления. Авт. свид. СССР, N 1.004.935, 1983.

27. Машинский Э.И., Елисеев Б.А. Экспериментальные исследования высокочастотного способа возбуждения сейсмических волн. // Геология и геофизика. 1983,N 8, С. 134-137.

28. Машинский Э.И. Способ изучения геологического разреза Авт. свид. N 1057914. МКИ G 01V 1/00. 1983, - 5с.

29.Машинский Э.И. Изучение формы импульсов деформации и давления волн дилатации//Геология и геофизика,- 1983.-N5,-С. 104-109.

30.Елисеев Б.А., Машинский Э.И., Яковлев Л.А. Способ возбуждения сейсмических сигналов. Авт. свид. N 1187584. МКИ G 01 V 1/00, 1985,-4с.

31.Машинский Э.И. Результаты полевых испытаний источника сейсмических волн с твердотельной укупоркой // Разведочная геофизика М.: Недра, 1986, - вып. 103, - С. 72-74.

32. Машипский Э.И. Отображение сейсмической информации с большим дипа-мическим диапазоном //Проблемы сбора и обработки геофизической информации. Новосибирск: изд. ВЦ СО АН СССР. 1982, N !, С. 93 - 97.

33. Машинский Э.И. Способ изучения геологического разреза. Авт. свид. СССР. N 1242870, МКИ G 01/V 1/00, -1986.

34. Машинский Э.И. Физические механизмы сейсмических деформаций осадочных пород // Излучение и регистрация вибросейсмических сигналов. Сб. Научи, тр. Новосибирск. Изд. ИГиГ СО АН СССР. 1986, С. 44 - 56.

35. Машипский Э.И. Физическое обоснование исуиругосш пород при распространении сейсмических волн II Методы расширения частотного диапазона пибросенсмнческнх колебаний. Сб. научи, тр. ИГиГ СО АН СССР. Новосибирск, -1987,- С. 113-125.

36. Машинский Э.И. Эффект Поргевипа -ле Шателье в осадочных породах в сейсмическом диапазоне деформаций // Теория и практика вибросейсмического зондирования Земной коры. Сб. научн. тр. ИГиГ СО АН СССР. Новосибирск, -1988, - С. 66-72.

37. Машинский Э.И. Неупругие микродеформации осадочных пород // Развитие вибросейсмических исследований Земной коры. Сб. научн. тр. ИГиГ СО АН СССР. Новосибирск, - 1989,-С. 112-120.

38. Машинский Э.И., Потеряев Ю.П., Тушинский Л.И. Эффекты неупругости поликристаллов в диапазоне малых деформаций. // Структура и конструктивная прочность стали. Сб. научн.тр. Новосибирского электротехнического ин-та под ред. проф. Л.И. Тушинского. Новосибирск, 1989, С. 103-107.

39. Машинский Э.И., Егоров Г.В., Иванов Н.Д. Нелинейность осадочных порол и возбуждение сейсмических волн в нелинейной среде. Тезисы докладов: Применение лазерных деформометров в сейсморазведке. Владивосток. - 1989, - С. 40-41.

40. Машинский Э.И. Основные механизмы поглощения сейсмической энергии // Исследования по многоволновому акустическому каротажу и сейсмомоделироваишо. Новосибирск. ИГиГ СО АН СССР, 1990, - С. 12-29.

41. E.I. Mashinsky, Kochegarov G.G. Quasimicroplasticity of minerals and polymmeral's complexes. Тезисы докладов на: The 15 General Meeting of international mineralogical association. Beijing, China, 1990, Abstract, vol, 2, p. 878-879.

42. Машинский Э.И. Эффекты неупругости в осадочных породах в области малых деформаций //Прикладная геофизика. Москва: Недра. 1991. N 125. С. 20-24.

43. Кочегаров Г.Г.. Машипский Э.И. Квазимикроплаетичносп, твердых тел и у сталостные явления конструкционных материалов и дисперсной фазы. Тезисы докладов: 8 Всесоюзный семинар по дезинтеграционной технике. Киев, 1-3 окт. 1991г.

44. Кочегаров Г.Г, Маши! юкий Э.И. Кгизимикропласгичесга« свойства паликриааллпческого графита. Тезисы докладов: 3 Всесоюш юс совещание Геохимия углерода. М„ 9-11 дек. 1991, С35.

45. Машинский Э.И., Кокшаров В.З. Квазимикропластичность горных пород Тезисы докладов: 4 Всесоюзная Школа-Семинар // Физические основы прогнозирования разрушения горных пород. Ленинград, 1991, С. 137.

46. Eliseyev В.А., Mashinsky E.I. Seismic Prospecting Using Discharged Waves. Intern. Conf. and Explos. on Explor. and Devel. Geophysics. SEG / Moscow' 92. July 1992. pp.369.

47. Машинский Э.И., Кочегаров Г.Г. Квазимикропластическая неупругость горных пород//ДАН, 1992. -т.324, - N. 6, - С. 1175-1178.

48. G.GKochegarov, E.I. Mashinsky, V.Z. Koksharov Quasimicroplastic properties of solids at PRE-Fnictuic stage. Тезисы докладов: 8-intcrnational Conference of Fracture, Ukraine'93 Fracture Mechanics: SUCCESSES and PROBLEMS. Collection of Abstracts, 8 -14 sept. 1993, part 1, p. 45.

49. Машинский Э.И. Излучение сейсмических воли методом разгрузки // Российский Геофизический Журнал. С. -1 [етербург, 1994, - N 3,4, - С. 57-60.

50. Машинский Э.И., Кочегаров Г.Г., Кокшаров В.З., Чаплыгин В.Н. Экспериментальные исследования квазимикропластичности пород при деформации сжатием //Геология и геофизика, 1994,-N 12,-С. 131-137.

51. Машинский Э.И. Процессы квазимикропластичности и нелинейная сейсмика //Физика Земли, 1994, N2, С. 3-10.

52. Машинский Э.И. Энергия квазимикропластической деформации горных пород//Геология и геофизика, 1996, - т.37, - N 5, - С. 111-115.

53. E.J. Mashinsky Qoasimicropbsticily Phenomena in Nongomogencous Geomaterinls. Тезисы докладов: International Conference Mathematical Methods in Physics Mechanics and Mcsomechanics of Fracture. Tomsk. - 1996,- p. 114.

54. E.I. Mashinsky Mixoplastic anisotropy of geoniaterials. Тезисы докладов: International ivorkshop Meso - Fraclurc:97. Micro - and mesomechanical aspects of materials failure. Baykal Lake, Russia. 1997.

55. Машинский Э.И., Дьяков Г.Н. Микропластическая анизотропия при деформировании сжатием // Геофизика. М.: ЕАГО. 1997, N 6, С. 44 - 46.

56. Машинский Э.И., Франчук А.А., Зябко И.С., Иванов И.А. Влияние вариаций поро-вого давления на акустические характеристики горных пород // Мифологические и технологические аспекты геоинформатики. - Новосибирск, 1997,- С. 77-82 (тр. СНИИГТиМС).

57. Mashinsky E.I. Microplasticity and physical nonlinearity of geoniaterials // EGS XXIII Assembly Abstract lor Nice, April 1998.

58. Машинский Э.И. Механическая модель среды с микроиластичностыо // Известия PAII. Физика Земли. 1998, N 7, С. I I - 17.

59. Mashinskii E.l. Mechanical Model of a Medium with Microplasticity// Izvestiya, Physical of the Solid Earth, Vol. 34, No 7, 1998, pp. 535 - 540.

60. Машинский Э.И., Запивалов Н.П. Эффекты микропластической неупругости горных пород при изучении коллекторов нефти и газа // Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений, 1998, N11, С. 16-18.

61. Машинский Э.И., Кокшаров В.З., Нефедкин Ю.А. Амплитуднозависимые эффекты в диапазоне малых сейсмических деформаций // Геология и геофизика, 1999. т. 40. N4. С. 611-618.

62. Машинский Э.И. Микронлаетичность и акустическая эмиссия // Российский геофизический журнал. С.-! 1 етербург, 1999, N 13-14, С. 14-16.

Содержание диссертации, доктора геолого-минералогических наук, Машинский, Эдуард Иннокентьевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НЕУПРУГОСТИ И НЕЛИНЕЙНОСТИ

ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

1.1. Особенности внутреннего строения и физико-механических свойств горных пород.

1.1.1. Неоднородность строения, уровни неоднородностей

1.1.2. Неоднородность физико-механических свойств

1.2. Физические предпосылки неупругости поликристаллов.

1.2.1. Неоднородность напряженно-деформированного состояния. Концентрация напряжений.

1.2.2. Движение дефектов.

1.2.3. Микропластичность поликристаллов.

1.3. Область нелинейной неупругости.

1.4. Выводы.

ГЛАВА 2. МИКРОПЛАСТИЧЕСКАЯ И РЕЛАКСАЦИОННАЯ НЕУПРУГОСТЬ

ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ МАЛЫХ НАПРЯЖЕНИЯХ И

ДЕФОРМАЦИЯХ

2.1. Характерные проявления неупругости в горных породах и минералах. . .6£

2.1.1. Общие сведения.6Е

2.1.2. Критические напряжения и деформации.7С

2.1.3. Временные характеристики.

2.1.4. Данные лабораторных экспериментов.7 с

2.2. Микропластическая неупругость горных пород.7$

2.2.1. Методика и аппаратура.8(

2.2.2. Погрешности измерений.

2.2.3. Экспериментальные исследования методом трехточечного изгиба.

2.2.4. Исследования при деформации сжатием.

2.2.5. Микропластическая анизотропия.

2.2.6. Статические и динамические модули упругости.

2.2.7. Микропластичность и акустическая эмиссия.

2.3. Выводы.

ГЛАВА 3. НЕУПРУГИЕ И НЕЛИНЕЙНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В СЕЙСМИКЕ.

3.1. Механические модели среды с микропластичностью.

3.2. Предпосылки неупругости в сейсмике.16S

3.3. Физические механизмы поглощения сейсмической энергии.17Е

3.4. Лабораторные и полевые экспериментальные данные по неупругости и нелинейности.

3.4.1. Динамические характеристики источника излучения. Форма первичного импульса.

3.4.2. Экспериментальные исследования формы волны.

3.4.3. Измерение динамических характеристик сейсмических волн.21i

3.4.4. Полевые эксперименты.23(

3.4.5. Амплитудная зависимость и гистерезис сейсмических параметров (лабораторные и полевые эксперименты). 23!

3.5. Выводы.26.

Введение Диссертация по геологии, на тему "Процессы микропластичности в осадочных породах и физическая нелинейность в области сейсмических деформаций"

Объект исследования диссертации - микропластическая неупругость горных пород и её связь с физической нелинейностью, являющейся важнейшим информативным критерием деформационных процессов, имеющих место в геологической среде при распространении сейсмических волн. Эти исследования, устанавливающие характер неупругого поведения геологической среды при сейсмических процессах, относятся к области сейсмореологии.

Современные теории и создаваемые на их основе традиционные методы опираются на феменологический подход, отражающий макросвойства объекта исследования. Извлекая таким путем полезную информацию и получая при этом определенные практические результаты, указанный подход, вместе с тем, не дает возможности объяснить некоторые свойства геологических сред и явления, такие как ампли-туднозависимое поглощение, "затягивание частоты", проявление соли-тонных свойств и другие, обнаруженные в результате эксперимента. Но зато их можно объяснить с микроскопических позиций.

Значительное место в изучении неупругих и нелинейных явлений в сейсмике и других областях наук о Земле принадлежит работам таких известных ученых как, М.А.Садовский, А.В.Николаев, В.Е.Панин, Г.И.Гуревич, В.Н.Николаевский, В.В.Адушкин, В.Н.Опарин, В.Н.Родионов, Н.А.Вильчинская, Б.В.Дерягин, Л.А.Иванова. Т.Г.Кондратьева, Ю.И.Васильев, И.М.Горькова, А.Н.Рыкунов. О.Б.Хаврошкин, В.В.Цыплаков, А.С.Алешин,

И.Н.Галкин, А.А.Гвоздев, В.В.Гущин, В.В.Кузнецов, В.С.Соловьев, Г.М.Шалашов, Г.А.Соболев, Н.А.Тяпунина, J.F.Bell, D.M.Jounston, M.N.Toksoz, R.Meisner, F.Theilen, W.F.Murphy, K.Winkler, A.Nur, M.Gladwin. Ими исследования неупруго-нелинейных эффектов проводились как на образцах пород, так и в полевых условиях.

Однако, исследований по микропластичности горных пород и физической нелинейности проведено недостаточно. Это одна из самых малоисследованных областей в сейсмике. Кроме того, практически все работы опираются на феменологический подход, с помощью которого невозможно раскрыть внутренние механизмы деформируемости сред на микроуровне. Исключение составляет работа Г.И.Гуревича [51], которая освещает вопросы деформируемости сред с атомно-молекулярных позиций и полностью посвящена релаксационной неупругости, достаточно полно раскрывая механизмы таких явлений, как последействие, релаксация, наследственность.

Неупругие процессы в твердых телах, например, ползучесть, пластическое течение, обычно изучаются на основе континуальных моделей. Однако многие существенные элементы неупругих явлений, например, движение дислокаций, происходят на атомном уровне. Следовательно, необходимо привлечение атомистических моделей неупругих процессов [230]. Обоснование необходимости изучения сейсмических процессов на микроуровне дается в работах В.Н.Николаевского и в сборнике по нелинейной сейсмике под редакцией чл.-корр. РАН A.B. Николаева (1987г.) [171,190]. Адекватное описание деталей характера распространения сейсмических волн в реальных геологических средах требует знания на микроскопическом уровне механизма, приводящего к тем или иным дисперсионно-диссипативным особенностям в характере распространения волн.

На основе вышеизложенного актуальность исследований опреде-ляетя необходимостью развития физических основ всех сейсмических методов, повышения детальности исследований, определения физико-литологических свойств среды и дальнейшего повышения геологической эффективности методов сейсморазведки.

Цель исследований - повышение достоверности и геологической информативности сейсмических-методов на основе новых фундаментальных знаний о микропластической неупругости и физической нелинейности горных пород в области малых сейсмических деформаций, служащих физической основой для получения эффективных поисковых критериев.

Основные задачи исследований: определить особенности внутреннего строения и физико-механических свойств горных пород с позиций возможности их неупруго-упругого поведения в области малых сейсмических деформаций;

- выявить физические предпосылки неупругости поликристаллов и горных пород, обусловливающие неупругость различного характера и физическую нелинейность геоматериалов;

- исследовать микропластическую неупругость горных пород и некоторых монокристаллов при воздействии на них малых напряжений и деформаций, характерных при распространении сейсмических волн в реальных геологических средах;

- определить влияние микропластичности на деформационный процесс в целом и обусловленность ею некоторых нелинейных эффектов, которые имеют место в среде при распространении сейсмических волн.

Фактический материал и методы исследований.

Теоретической основой решения поставленных задач является реология, занимающаяся изучением неупругих явлений в твердых телах, исходя из физической сущность процесса. Микроскопическая теория деформирования использована при установлении физических механизмов поглощения сейсмической энергии и определении амплитудной зависимости декремента затухания.

Экспериментальные материалы по деформированию горных пород и других материалов получены соискателем на установке " Микрогео" по модернизированной методике трехточечного изгиба и деформации растяжения (НГТУ и ИГФ СО РАН). Проведены исследования на 62 комплектах образцов осадочных пород различного литологического состава из кернов, отобранных на месторождениях Западной Сибири (Ом-бинское, Усть-Балык, Самотлор). Выполнены сотни циклов измерений остаточных деформаций микропластического типа.

Для деформирования сжатием испытываемых образцов применялась усовершенствованная компьютеризированная установка для одноосного сжатия МТБ (СибНИИА), позволяющая проводить изучение микропластической и релаксационной неупругости с отображением петель гистерезиса в широком динамическом диапазоне. Исследовано 22 объекта (породы и другие материалы), проведены измерения нескольких десятков петель гистерезиса.

Экспериментальные материалы при деформировании сжатием и при различных литостатических давлениях, а также с импульсным сейсмическим воздействием переменной амплитуды получены на установке УОД-1А-30 (СНИИГГиМС) и установке для физического моделирования (ИГФ СО РАН). Испытано 17 образцов пород различного литологического состава и пористости для изучения микропластической анизотропии и амплитудного гистерезиса.

Полевые эксперименты выполнены с аппаратурой, использующей магнитострикционный излучатель и регистрирующую систему "КУРСОР" (ИГФ СО РАН) и высокочастотный сейсмический излучатель "ДЖИНН" с регистрацией на IBM PC и сейсмостанцию INPUT/OUTPUT (ИГФ СО РАН и ООО Геофизическая лаборатория "Поиск"). Проведены полевые испытания источника разгрузки в Кар-гатском районе Новосибирской области (62 физических наблюдения) и в районе г.Ноябрьска Тюменской области (80 физических наблюдений).

Защищаются научные положения, выводы.

В горных породах в области малых деформаций, помимо вязкоупру-гости, имеют место процессы микропластичности, сопровождающиеся необратимыми деформациями скачкообразного характера и приводящие к физической нелинейности. Микропластическая деформируемость пород является одной из физических причин нелинейных эффектов в сейсмике.

1. Осадочные горные породы обладают сложным микростроением и являются "генетически" дефектной системой на макро и-микроуровне, что определяет их предрасположенность к сложному поведению при деформировании и нарушению упругого поведения даже при действии очень малых напряжений и деформаций.

2. Физической причиной значительной по величине неупругости горных пород в области малых деформаций (иногда сравнимой с упругой) является наличие концентраторов напряжений в отдельных участках деформируемого тела, также как границы зерен, трещины, дефекты микроскопического порядка и т.д. На концентраторах, несмотря на малость эффективных напряжений в теле, возникают значительные по величине напряжения (иногда превышающие предел текучести), которые приводят к появлению неупругости различной физической природы (релаксационная, микропластическая, диффузионная и т.д.).

3. Микропластическая неупругость принципиально отличается от релаксационной вязкоупругости наличием остаточных деформаций необратимого характера. Особенности микропластической неупругости состоят в том, что:

- наименьшие деформации, при которых начинает появляться микропластичность горных пород, составляют величину е ~ 10~ь;

- зависимость микропластической деформации от напряжения £ц(сг) нелинейна и зависит от флюидонасыщения, температуры, состава и структуры вещества и литостатического давления;

- микропластичность пород обладает свойством "исчерпания", заключающемся в отсутствии микропластической деформации при повторном деформировании одного знака, если величина напряжения во втором цикле деформирования не превышает максимально достигнутую величину напряжения в первом цикле. Смена знака деформирования восстанавливает способность тела к микропластическому деформированию при напряжениях, меньших максимального;

- величина микропластической деформации не зависит от времени в исследуемом диапазоне скоростей деформирования), но зависит от амплитуды общей деформации.

4. Процессы микропластичности обусловливают физическую нелинейность горных пород и являются одним из факторов, приводящих к нелинейным явлениям в сейсмике, что сказывается на:

- амплитудной зависимости декремента затухания сейсмической энергии при распространении сейсмических волн в реальных геологических средах;

- дисперсии скоростей волн, которая зависит от величины амплитуды распространяющегося сигнала;

- зависимости амплитуды сейсмического сигнала в приемнике от величины амплитуды сигнала в источнике излучения в области микропластических деформаций.

Научная новизна работы. Личный вклад.

1. Исходя из сравнительного анализа особенностей внутреннего строения и количественных оценок физико-механических характеристик горных пород, автором сделан вывод о существовании микропластической неупругости и физической нелинейности геоматериалов при распространении в них сейсмических волн:

- горная порода является "генетически" (по своему образованию и залеганию) дефектной системой, что предопределяет нарушение упругости геологической среды даже в области малых деформаций, традиционно относящимся к упругим;

- дефектность пород существует от субмикроуровня до макроуровня, создавая очаги концентраторов напряжения и деформации, которые обусловливают значительный вклад неупругой деформации в общую деформацию, приводя к излому диаграмм "напряжение - деформация";

2. На основе экспериментальных исследований автором обнаружена и изучена микропластическая (квазимикропластическая) неупругость пород, принципиально отличающаяся от вязкоупругой (релаксационной) неупругости:

- микропластичность пород по своей физической природе локализована в отдельных участках тела, т.е. процессы микропластичности зарождаются в отдельных микрообъемах твердого тела и по мере увеличения напряжения распространяются на значительные объемы среды;

- очаги микропластичности появляются начиная с некоторого стартового (порогового) напряжения и распространяются скачкообразно (переход с меньшего энергетического уровня на больший);

- процессы микропластичности не зависят от времени (скорости деформирования), но существенно зависят от амплитуды напряжения, что в сейсмическом понимании означает независимость от частоты колебаний и зависимость от амплитуды сейсмического сигнала;

- установлено, что микропластичность пород приводит к физической нелинейности, обусловливая нелинейную зависимость напряжения от деформации с наличием петли гистерезиса и остаточных деформаций;

- опираясь на методику постадийного деформирования получено, что приращение микропластической деформации происходит только в первом энергетическом цикле (эффект "исчерпания"), повторное деформирование в этом лее цикле не дает приращения микропластичности;

- применяя деформацию как сжатия, так и растяжения (изгиб длинных тонких стержней), установлено отсутствие существенных различий в характере микропластичности при смене вида деформации;

3. На основе обнаруженных физических предпосылок и экспериментальных данных автором впервые в сейсмике обоснована существенная неупругость горных пород микропластического типа и их физическая нелинейность, которые обусловливают нелинейные явления в сейсмике:

- используя свойство микропластичности пород, разработана механическая модель реальной геологической среды, включающая,наряду с элементами вязкоупругой реологии, микропластический неупругий элемент;

- опираясь на экспериментальные данные по микропластичности, впервые в сейсмике обоснована амплитудная зависимость декремента затухания;

- на основе лабораторных и полевых экспериментов получена амплитудная зависимость скоростей Р и Э-волн и амплитудный гистерезис "источник - приемник";

- исходя из количественного анализа вклада микропластичности в общую деформацию при различных направлениях приложения деформирующей силы, обнаружена микропластическая анизотропия, проявляющаяся в несоответствии поведения микропластичности по осям х,у,г;

Практическая значимость работы.

На основе проведенных исследований предложены пути усовершенствования физических основ сейсмических методов разведки на нефть и газ, выработаны рекомендации по разработке более эффективных поисковых критериев, использующих неупругие и нелинейные характеристики и, в частности, применение такого нового параметра как амплитудная зависимость декремента затухания.

Внедрен в практику производственных работ ОАО Хантымансийск-геофизика и Геофизическая лаборатория " Поиск" экологически чистый высокочастотный источник " Джинн", использующий метод разгрузки (изобретение автора), позволяющий расширить полосу регистрируемых частот до 300 Гц и выше (акт внедрения от 5.10.1997г.).

Аппробация работы и публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на Всесоюзном семинаре по проходящим поперечным и обменным волнам от землетрясений и взрывов (Саратов, 1974), на Всесоюзном семинаре по измерению напряжений в массиве горных пород (Новосибирск, 1976), на школе-семинаре по применению лазерных деформометров в сейсморазведке (Владивосток, 1989), на международном сипозиуме The 15 General Meeting of the international mineralogical association (Beijing, Chine, 1990), на 8 Всесоюзном семинаре по дезинтеграционной технологии (Киев, 1991), на 3 Всесоюзном совещании по геохимии углерода (Москва, 1991), на 4 Всесоюзной школе-семинаре по физическим основам прогнозирования разрушения горных пород (Ленинград, 1991), на международной конференции SEG'92 (Москва, 1992), на международной конференции Fracture Mechanics, Ukraine'93 (Киев, 1993), на международной конференции Mechanics and Mesomechanics of Fracture (Томск, 1996), на международной конференции Meso-Fracture (Байкальск, 1997), на международной конференции EGS, Nice, 1998.

По теме диссертации опубликовано 62 работы.

Работа выполнена в Институте геофизики СО РАН, исследования проводились в соответствии с планом НИР ИГиГ на 1986-1990гг, утвержденным распоряжением АН СССР N 10103-1019 от 25.06.85.

Практические исследования по изучению деформационных характеристик горных пород и минералов были инициированы членом-корреспондентом АН СССР С.В.Крыловым, чьей светлой памяти мы отдаем свой долг.

При выполнении работ первые результаты (1984г.) были обсуждены на семинаре академика РАН (в то время д.ф.-м.н.) С.В.Гольдина и вызвали живейший интерес и поддержку, за что автор выражает глубокую благодарность.

Экспериментальные результаты по микропластической неупругости были поддержаны и высоко оценены академиком РАН H.H. Пузыре-вым, представившим их в "Доклады Академии Наук", за что автор выражает глубокую благодарность.

Огромная помощь и поддержка были оказаны автору академиками РАН A.C. Алексеевым и Е.И. Шемякиным при проведении исследований динамических характеристик сейсмических волн in situ, послуживших основой для дальнейших исследований по микропластической неупругости горных пород, за что автор выражает им глубокую благодарность.

Автор считает своим долгом выразить свою признательность ученым: чл.-корр. РАН А.В.Николаеву, д.ф.-м.н. В.Н.Николаевскому, д.ф.-м.н. О.К.Кондратьеву, профессору JLИ.Тушинскому, профессору Б.Д.Аннину за понимание и моральную поддержку при обсуждении начальной стадии исследований по микропластичности и нелинейности.

Автор выражает благодарность чл.-корр. РАН В.Н. Опарину за ценные критические пожелания, помогшие значительно улучшить работу. Автор благодарит д.т.н. И.С.Чичинина за поддержку в опубликовании экспериментальных результатов работ в своих сборниках.

Автор благодарен коллегам, принимавшим участие на различных этапах исследований: Б.А.Елисееву, В.И.Берилко, Л.М.Дорогиницкой, Г.Н.Дьякову, Б.П.Сибирякову, Л. Д.Гику, В.З.Кокшарову, Ю.Н.Нефедкину, Г.В.Егорову, Н.П.Запивалову, Н.Г.Стениной.

Работы автора по исследованию микропластичности пород послужили толчком для создания межлабораторной группы "ГИНН-ЭС"(руководители Б.П. Сибиряков и Л.Д. Гик), проводившей научные исследования по нелинейной неупругости горных пород в рамках трехгодичного гранта. Неоценимая помощь при проведении полевых и лабораторных испытаний оказана главным инженером Б.К. Зомме-ром (ОАО Хантымансийскгеофизика), начальником экспедиции А.П. Базылевым, главным гелогом О.А.Ботниковым и начальником партии Н.А.Голиковым (ОАО "Сибнефтегеофизика"). Автор искренне благодарен сотрудникам отраслевых НИИ Ю.П.Потеряеву, А.В.Плохову, В.Н.Чаплыгину, оказавшим огромную помощь в проведении экспериментов.

Автор выражает благодарность Т.И.Чичининой, оказавшей большую техническую помощь в подготовке работы к печати.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и приложения, содержит 235 страниц машинописного текста, 61 рисунка и 6 таблиц. Библиография содержит 268 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика", Машинский, Эдуард Иннокентьевич

3.5. ВЫВОДЫ.

1. Рассмотрение реологических схем с элементами вязкоупругости показало, что такие модели не отражают свойства необратимых скачкообразных перемещений вещества, происходящих при малых деформациях, традиционно относящиеся к области вязкоупругих деформаций. Учет свойства микропластичности сводится к тому, что в классическую реологическую модель Максвелла и Кельвина-Фойгта включается микропластический механический элемент, который отображает соответствующее свойство среды.

2. Анализ неупругих свойств горных пород показывает, что проявление нелинейных явлений в сейсмике можно ожидать при уровне деформаций начиная от £ > Ю-7 — 10~6, что соответствует глубинам изучаемого разреза до 2-3 км (для взрывного источника).

3. Исходя из расчета и анализа существующих механизмов поглощения сейсмической энергии в реальных геологических средах, получено, что для сейсморазведочного диапазона частот наибольший вклад в затухание сейсмических волн вносят микропластический, вязкоупругий и диффузионный механизмы.

4. Опираясь на имеющиеся разработки источников сейсмических волн, использующих нелинейные свойства среды, можно расширить спектр излучаемых частот в наземной сейсморазведке до нескольких сотен герц.

5. Для повышения геологической эффективности сейсморазведки необходимы полноволновые измерения в широком частотном и амплитудном диапазонах, что технически осуществимо на основе измерения напряжений и деформаций in situ.

6. Эксперименты, проведенные в лабораторных и в полевых условиях, показали наличие гистерезисных и амплитуднозависимых нелинейных эффектов в области малых деформаций, которые связаны с необратимой перестройкой микроструктурных элементов геологической среды при распространении сейсмического импульса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным результатом работы является обнаружение и исследование микропластической неупругости, представляющей из себя тип неупругости горных пород, ранее не учитываемый в сейсмике. Указанный вид неупругости принципиально меняет представление о деформируемости геологических сред, расширяя знания о физических процессах, которые происходят в горных породах при распространении сейсмических волн. Нарушение упругого поведения среды объяснено не только наличием вязкоупругих, но и необратимых скачкообразных процессов деформирования, которые приводят к физической нелинейности среды.

Коротко основные результаты исследований можно выразить следующим образом.

2. Экспериментально обнаружено и исследовано свойство микропластичности (квазимикропластичности), являющееся причиной физической нелинейности горных пород и ответственное за амплитудную зависимость декремента затухания и другие нелинейные эффекты в сейсмике. Процессы микропластичности протекают "мгновенно", распространяются скачкообразно, сложным образом зависят от величины прикладываемой внешней силы. Микропластичность имеет место в области малых деформаций, традиционно относящихся к упругим, и отличается от вязкоупругости наличием необратимых остаточных деформаций, которые обусловливают размыкание петель гистерезиса напряжение - деформация" при циклическом нагружении.

3. Опираясь на данные лабораторных и полевых экспериментов, сделан вывод о влиянии процессов микропластичности на протекание нелинейных эффектов в сейсмике. Установлены характерные особенности микропластического деформирования, позволяющие понять ранее не объяснимые неупругие и нелинейные явления.

Преимущество выполненного исследования перед аналогичными работами состоит в том, что, используя микроскопический подход при изучении деформации горных пород, удалось раскрыть механизмы образования неупругости микролластического типа, приводящие к серьёзным следствиям в сейсмике, таким, как амплитудная зависимость поглощения, зависимость скоростей волн от амплитуды распространяющегося сигнала, микропластическая анизотропия, гистерезис скоростей волн и коэффициентов поглощения, амплитудный гистерезис "источник - приемник" и другие. Расширены рамки границ нелинейной неупругости при сеймических воздействиях. Если раньше граница нелинейной неупругости считалась в пределах ближней зоны источника, то теперь представляется возможным распространить эту область на значительную часть сейсмического разреза, вплоть до возможности наличия таких процессов на больших глубинах при регистрации слабых отраженных волн, исходя из концепции накопления деформационных неустойчивостей по мере распространения сигнала в среде.

Другая возможность практического применения параметров микропластической неупругости для повышения эффективности методов ПГР заключается в использовании эффекта амплитудной зависимости поглощения сейсмической энергии, вызванной протеканием процессов микропластичности. Предлагается создание методики сейсморазведки ПГР, в которой сведения о наличии углеводородов получают путем осуществления разноамплитудного зондирования резервуара и регистрацией соответствующего отклика проходящих через резервуар сигналов, связанного с поглощающими свойствами залежи.

Определены предпосылки и источники различного рода не присущих идеальному телу эффектов, позволяющих впереди определения свойства тела поставить приставку "не". Таким источником нелинейной неупругости и физической нелинейности в области малых сейсмических возмущений являются внутренние особенности строения горных пород, т.е. микронеоднородность и дефектность. Безусловно, мы далеко не исчерпали все многообразие и сложность возможного поведения горных пород при деформировании. Мы только вскрыли поверхностный слой этого огромного "пирога" знания, который ещё предстоит основательно изучать.

Микропластическая неупругость пород, представляющая громадный интерес для сейсмики, требует дальнейшего изучения, поскольку фактического материала по этому вопросу наработано намного меньше. Тем не менее, по сравнению с тем объемом знаний, который описан в классической сейсмической литературе, его уже достаточно для постановки планомерных исследований. Мы глубоко убеждены, что совершенствование физических основ сейсмики, корректировка ее фундамента выведут нас на правильную дорогу на пути к совершенным методикам, заставят переосмыслить традиционные методы и, как минимум, подскажут, что делать дальше.

В области динамики сейсмических волн до настоящего времени нет четких ориентиров, особенно это касается модели геофизической среды. Все работы в основном ведутся с опорой на модель упругой среды. Это недопустимо, так как ставит вопросы динамики в неадекватные условия. Большие пробелы существуют в теории волн, поскольку при создании новых теорий опять же используют или упругие или упруго-вязкие феменологические модели, которые являются грубым приближением к реальным моделям.

По нашему мнению, изучение физики нелинейной неупругости необходимо продолжить прежде всего с дальнейшего совершенствования механической модели геофизической среды. Это приведет к более полным математическим моделям, а значит и достоверным уравнениям состояния и движения. Далее уточняются теории поглощения как с позиции микро-, так и макроуровня. Отсюда должны быть найдены связи между физико-литологическими свойствами среды и динамикой волн.

Библиография Диссертация по геологии, доктора геолого-минералогических наук, Машинский, Эдуард Иннокентьевич, Новосибирск

1. Аввакумов Е.Г. Механические методы активации химических процессов. Новосибирск : Наука, изд - во СО АН СССР, 1979. -256с.

2. Авербух А.Г. Оценка влияния нефтегазовых залежей и других внутрипластовых неоднородностей на проходящие волны // Известия АН СССР. Физика Земли. 1974, N6, С.85 91.

3. Авербух А.Г. Изучение состава и свойств горных пород при сейсморазведке. М.: Недра, 1986. 176с.

4. Алехин В.П. Физика прочности и пластичности поверхностных слоев материалов. М.: Наука, 1983. 280с.

5. Арипова Ф.М. Физико-механические свойства горных пород некоторых месторождений Средней Азии. Ташкент : Фан, 1977. 212с.

6. Аналитические возможности метода внутреннего трения. М.: Наука. 1973. 196с.

7. Базарон У.Б., Дерягин Б.В. Исследование сдвиговой упругости жидкости и их граничных слоев динамическими методами // ДАН СССР, физ.-хим., 1966, т.166, N 3, С.639 642.

8. Балбачан М.Я., Томашевская И.С. Эффект изменения прочности горных пород в результате механоэлектризации // ДАН СССР, 1987, т. 296, N 5, С. 1085 1089.

9. Баллах И.Я. Определение нефтегазоносности пород сейсморазведкой. Заявка МНП-1473 от 4.11.1952.

10. Баллах И.Я. Способ сейсмической разведки. Авторское свидетельство СССР N 266244, кл. в 01 V 1/00, заявлено: 25.02.59, опубликовано: 17.03.70.

11. Баллах И.Я., Мирчинк М.Ф. О возможности применения сейсморазведки для прямых поисков залежей нефти и газа // ДАН СССР , N 6 (126), 1959, С.1239 1241.

12. Баллах И.Я., Кочкина М.В., Грузкова Л.Г. О возможности прямых поисков экранированных залежей нефти и газа сейсморазведкой // Геология нефти и газа. 1970, N 9, С.56 59.

13. Беликов Б.П. Упругие константы породообразующих минералов и влияние их на упругость горных пород // Физико-механические свойства горных пород. М.: Наука. 1964. 276с.

14. Белинский И.В., Михалюк А.В., Христофоров Б.Д. Вязкость горных пород при деформационных процессах // Известия АН СССР, Физика Земли. 1975, N8, С.80 84.

15. Березнев В.А., Маловичко А.А. Определение коэффициента поглощения сейсмических колебаний по изменению их преобладающих частот // Вопросы обработки и интерпретации геофизических наблюдений. Пермь : ПГУ, 1972, N 10, С.122 124.

16. Березнев В.А. К использованию формы сейсмической записи при геологической интерпретации геофизических наблюдений. Пермь: ПГУ, 1974, N 11, С.77 82.

17. Березнев В.А. О геологических приложениях динамических характеристик сейсмических волн / / Вопросы обработки и интерпретации геофизических наблюдений. Пермь : ПГУ, 1974, N 12, С.49 57.

18. Берзон И.С. О влиянии динамических особенностей сейсмических записей при различных соотношениях чувствительности каналов // Известия АН СССР, серия геофизическая, 1951, N 6.

19. Берзон И.С. О некоторых динамических особенностях волн, распространяющихся в вертикально-слоистых средах // Труды Геофизического института АН СССР, 1956, N 135.

20. Берилко В.И., Елисеев Б.А., Машинский Э.И. Оценка информативности методов ПГР при поисках резервуаров углеводородов // Инфологические и технологические аспекты геоинформатики. Новосибирск, 1997. - С. 60 - 67 (тр. СНИИГГиМС).

21. Берилко В.И., Машинский Э.И. Классификация сейсмофизиче-ских методов оценки характера нефтегазоносности коллекторов // Мифологические и технологические аспекты геоинформатики. Новосибирск, 1997. - С. 67 - 71 (тр. СНИИГГиМС).

22. Бернер Р., Кронмюллер Г. Пластическая деформация монокристаллов. М.: Мир. 1969. 272с.

23. Блистанов A.A., Шаскольская М.П. К вопросу о частотной и температурной зависимости декремента затухания // Физика твердого тела, 1964, т.6, В. 3, С.735 740.

24. Бокштейн С.З. Строение и свойства металлических сплавов. М.: Металлургия, 1971. 196с.

25. Бондарчик Г.К., Царева A.M., Пономарев В.В. Текстура и деформация глинистых пород. М.: Недра. 1975. 168с.

26. Булычев В.Г. Механика дисперсных грунтов. М.: Стройиздат. 1974. 226с.

27. Быкова В.В. и др. Электронная эмиссия при разрушении горных пород. Изв. АН СССР, Физика Земли, 1987, N 8, С.87-90.

28. Васильев Ю.И., Щербо М.Н. Пластические волны сдвига в грунте // Известия АН СССР. Физика Земли. 1965, N 10, С.63 71.

29. Васильев Ю.И., Иванова Л.А., Щербо М.Н. Измерение напряжений и деформаций в грунте при распространениии взрывных волн // Известия АН СССР. Физика Земли, 1969, N 1, С.21 37.

30. Васильев К).И., Гвоздев A.A., Молотова Л.В., Соколов В.Л., Щербо М.Н. Об условии пластичности в мягком грунте // Известия АН СССР, Физика Земли, 1983, N 4, С.47 54.

31. Васильев Ю.И., Молотова Л.В. Экспериментальная проверка модели излучателя упругих волн при взрыве в скважине // Известия АН СССР. Физика Земли. 1976, N 1, С.44 57.

32. Вопросы динамической теории распространения сейсмическихволн // Ленинградское отделение матеметического института им. И.В. Стеклова. Л.: 1957, сб.1. 188с.

33. Вильчинская H.A. Волна переупаковки песков и акустическая эмиссия // ДАН АН СССР, 1982, т.262, N3, С.568 572.

34. Вильчинская H.A., Николаевский В.Н. Акустическая эмиссия и спектр сейсмических сиигналов // Известия АН СССР. Физика Земли, 1984, N 5, С.91 100.

35. Внутреннее трение в металлах и неорганических материалах. М.: Наука, 1982. 229с.

36. Вовк, А.А.и др. Деформирование сжимаемых сред при динамических нагрузках. Киев: Наукова Думка, 1971. 175с.

37. Водопьянов В.И., Гурьев A.B. Сопротивление начальному пластическому деформированию при повторных нагружениях малоуглеродистой стали // Металловедение и прочность металлов. Волгоград, 1970, С.19 36.

38. Воронов П.И. Основы физики горных пород. М.: изд во Московского ин - та радиоэлектроники и горной электромеханиики. 1965.- 202с.

39. Вялов С.С. Реологические основы механики грунтов. М.: Высшая школа, 1978. 310с.

40. Галаган Е.А., Епинатьева A.M. Использование формы записи записи отраженных волн при прогнозе состава и нефтегазоносности осадочных пород // Советская геология. М.: Недра, 1985, N 10, С.105- 109.

41. Гегузин Я.Е., Кривоглаз М.А. Движение микроскопических включений в твердых телах. М.: Металлургия, 1971. 344с.

42. Гольдштейн М. Н. Механические свойства грунтов. Т. 2. М.: Стройиздат. 1973. 176с.

43. Головин С.А., Пушкар А. Микропластичность и усталость металлов. М.: Металлургия. 1980. 239с.

44. Гордеев Е.И., Рыкунов Л.Н. Спектры Р волн от удаленных землетрясений в области частот 1 - 10 Гц // Известия АН СССР. Физики Земли, 1976, N 7, С.90 - 92.

45. Горелик С.С. Рекристаллизация металлов и сплавов. М.: Металлургия. 1978. 568с.

46. Горькова И.М. Структура и деформационные особенности пород различной степени уплотнения и литификации. М.: Наука. 1965. -128с.

47. Горькова И.М. Физико-химические исследования осадочных пород в строительных целях. М.: Стройиздат. 1975. 151с.

48. Гузь И.С., Демина Г.С. О взаимодействиии волн напряжений с границами в бикристалле 1лР // Физика твердого тела, 1972, т. 14, В. 4, С.1264 1266.

49. Гурвич И.И. К теории сферического излучателя сейсмических волн // Известия АН СССР. Физика Земли. 1965, N 10, С.45 56.

50. Гурвич И.И. О динамическом диапазоне регистрации колебаний при сейсморазведке МОВ // Разведочная геофизика. М.: Недра, 1973.

51. Гуревич Г.И. Деформируемость сред и распространение сейсмических волн. М.'.Наука, 1974. 483с.

52. Гурьев А.В., Маловечко Г.В. О механизме микропластичности поликристаллических сплавов // Металловедение и прочность металлов. Волгоград: 1970. С.5 - 19.

53. Гущин В.В., Шалашов Г.М. О возможности использования нелинейных сейсмических эффектов в задачах вибрационного просвечивания Земли // Исследование Земли невзрывными сейсмическими источниками. М.: Наука, 1981, С.144 145.

54. Денисов Н.Я. О природе просадочных явлений в лессовидных суглинках. М.: Советская наука. 1946. 176с.

55. Денисов Н.Я. О природе деформаций глинистых пород. М.: Из во Министерства речного флота. 1951. - 200с.

56. Дерягин Б.В., Абрикосова И.И. Прямое измерение молекулярного притяжения в функции расстояния между поверхностями. // Журнал экспериментальной и теоретической физики, 1951, В. 8, С.641 -649.

57. Деформации массивов горных пород. Фрунзе: Илим. 1975. -180с.

58. Деформационные свойства горных пород при высокх давлениях и температурах. М.: Недра. 1968. 358с.

59. Динамика дислокаций. Киев: Наукова Думка. 1975. 404с.

60. Динамические модели физической геохимии. Новосибирск: Наука. 1982. 177с.

61. Динамические характеристики сейсмических волн в реальных средах (Берзон И.С., Епинатьева А.М., Парийская Г.Н., Стародубровская С.П.). М.: Изд. АН СССР. 1962.

62. Дубров М.Н., Яковлев А.М., Алешин В.А. О связи высокочастотных микросейсмических деформаций с напряженным состоянием литосферы // ДАН СССР, 1987, т.293, N 5, С.1085 1089.

63. Дударев Е.Ф. Микропластическая деформация и предел текучести поликристаллов. Томск, Изд. Томского ун-та. 1988.- 256с.

64. Дудушкина К.И., Бобров Г.Ф. Деформационные свойства пород глубоких горизонтов. М.: Недра. 1974. 129с.

65. Егоров Г.В., Иванов Н.Д. Нелинейное возбуждение сейсмических волн в мерлзлом грунте // Развитие вибросейсмических исследований земной коры в Сибири. Новосибирск: Изд во ИГ и Г СО АН СССР. 1989, С.69 - 79.

66. Елисеев Б. А., Машинский Э.И. Возможности использования лазерных интерферометров в методе поперечных волн //Состояние и перспективы развития методов поперечных и обменных волн в сейсморазведке. Мат.Семинара. МинГео СССР, ВНИИГеофизика , 1976. 142с.

67. Елисеев Б.А., Машинский Э.И. Измерение динамических характеристик сейсмических волн // Геология геофиизика. 1976, N 1, С.130 137.

68. Елисеев Б.А., Машинский Э.И. Применение датчиков давления для регистрации сейсмического волнового поля // Разведочная геофизика. М.: Недра. 1979, вып. 85, С.52 56.

69. Елисеев Б.А., Машинский Э.И., Яковлев Л.А. Способ возбуждения сейсмических сигналов. Авторское свидетельство СССР, N 1.187.584, 1985.

70. Желгов Ю.П., Христианович С.А. О гидравлическом разрыве нефтеносного пласта. Изв. АН СССР, ОТН, N5, 1955

71. Желтов Ю.П. Об образовании вертикальных трещин в пласте при помощи фильтрующейся жидкости. Изв. АН СССР, ОТН, N8, 1957.

72. Желтов Ю.П. Деформации горных пород.- М.: Недра, 1966. 198с.

73. Журков С.Н. К вопросу о физической основе прочности // Физика твердого тела. 1980, т. 22, N 11, С.3334 3349.

74. Зарайский Г.П., Балашов В.Н. О разуплотнении горных пород при нагревании // ДАН СССР, 1978, т. 240, N 4, С.926 929.

75. Зарецкий Ю.К. Теория консолидации грунтов. М.: Наука, 1967. 270с.

76. Завалишин Б.Р. О функции возбуждения источника упругих волн // Прикладная геофизика. М.: 1976, вып.З, С.34 38.

77. Земцов Е.Е. Отражающая способность водонефтяного и водога-зового контактов некоторых месторождений Краснодарского Края // Разведочная и промысловая геофизика. М. : 1962, вып. 46, С.З 6.

78. Земцов Е.Е. О влиянии нефтяных и газовых залежей на динамические характеристики отраженных волн // Разведочная геофизика. М.: Недра. 1965, вып.8, С.З 12.

79. Зинер К. М. Упругость и неупругость металлов. М.: Иностранная литература. 1954. 221с.

80. Зубков В.В. Краткий курс общей петрографии. М.: Углетех-здат. 1962. 240с.

81. Иванова Л.А., Кондратьева Т.Г., Щербо М.Н. Определение поглощения взрывных волн в грунте по записям напряжений и деформаций // Известия АН СССР. Физика Земли, 1970, N 2, С.21 29.

82. Иванчук А.М., Тархова Л.Ф. Применение сейсморазведки при прямых поисках нефти и газа // Геология нефти и газа. М.: 1974, С.71 74.

83. Инденбом В.Л., Орлов А.Н. Физическая теория пластичности и прочности // Успехи физических наук, 1962, т. 76, В. 3, С.557 591.

84. Исследование физико-механических свойств и взрывного способа разрушениия горных пород. М.: Наука. 1970. 195с.

85. Исследования в области физико-химической механики дисперсий глинистых минералов. Киев: Наукова Думка. 1965. 178с.

86. Казаков А.Н. Динамический анализ микроструктурных ориентировок минералов. Л.: Наука. 1987. 272с.

87. Каррыев Б.С., Курбанов М.К., Николаев А.В. Динамический режим сейсмической эмиссии. Хаос и самоорганизациия // ДАН СССР. 1986, т. 290, N 1, С.67 71.

88. Кац А.З. О методике измерения динамических деформаций в грунтах и сооружениях // Известия АН СССР. Труды Геофизического института. М.: 1956, N 36 (163). С.46 52.

89. Кац А.З. Инструментальное изучение динамических деформаций // Труды ИФЗ АН СССР. М., 1961, N 17 (184), С. 3 13.

90. Кондратьев O.K. Сейсмическе волны в поглощающих средах. М.: Недра. 1986. 176с.

91. Коржинский Д.С. Факторы равновесия при метасамотозе // Известия АН СССР, серия геологическая, 1950, N 3, С.21 49.

92. Коридалин Е.А. Изучение строения земной коры сейсмическими методами. М. Л. : Изд - во АН СССР. 1939. - 76с.

93. Косевич A.M. Дислокации в теории упругости. Киев: Наукова Думка. 1978. 220с.

94. Коттрелл А.Х. Теория дислокаций. М.: Мир. 1969. 96с.

95. Кочегаров Г.Г., Машинский Э.И. Квазимикропластичность твердых тел и усталостные явления конструкционных материалов и дисперсной фазы //Мат. 8 Всесоюз. семинара по дезинтеграционной технологии. Киев, 1-3 окт. 1991, С.44.

96. Кочегаров Г.Г., Машинский Э.И. Квазимикропластические свойства поликристаллического графита //Мат. 3 Всесоюз. совещания "Геохимия углерода". М., 1991, 9-11 дек. 1991, С.35.

97. Кравец В.Г. Динамика уплотнения грунтового массива взрывом. Киев: Наукова Думка. 1979. 134с.

98. Криштал М.А., Головин С.А. Внутреннее трение и структура металлов. М.: Металлургия. 1976. 375с.

99. Круглицкий H.H. Основы физико-хиимической механики. Киев: В ища школа. 1975. 268с.

100. Куковский Е.Г. Особенности строения и физико-механические свойства глинистых минералов. Киев: Наукова Думка. 1966. 131с.

101. Куксенко B.C., Ляшков А.И., Мирзоев К. М. Связь между размерами образующихся под нагрузкой трещин и длительностью выделения упругой энергии // ДАН СССР, 1982, т. 264, N 4, С.846 848.

102. Курленя М.В., Опарин В.Н. Некоторые особенности реакции горных пород на взрывные воздействия в ближней зоне. Препринт

103. N10, Новосибирск, 1984, Изд. СО РАН. ИГД. 32с.

104. Курленя М.В., Опарин В.Н., Ревуженко А.Ф., Шемякин Е.И. О некоторых особенностях реакции горных пород на взрывные воздействия горных пород в ближней зоне //ДАН, 1987, т.293, N1, с.67 70.

105. Ларионов А.К., Ананьев В.П. Основы миинералогии, петрографии и геологии. М.: Высшая школа. 1969. 463с.

106. Лихачев В.А. Микроструктурные напряжения термической анизотропии // Физика твердого тела, 1961, т. 3, В. 6, С.1827 1834.

107. Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. Инженерная петрология. Л.: Недра. 1984. 511с.

108. Ляхов Г.М., Полякова Н.И. Волны в плотных средах и нагрузки на сооружения. М.: Наука. 1967. 216с.

109. Мак Лин Д. Границы зерен в металлах. М.: Металлургия. 1960. 322с.

110. Мансуров В.А. Поведение горных пород при различных скоростях нагружения. Фрунзе: Илим. 1982. 88с.

111. Маслов H.H. Прикладная механика грунтов. М.: Изд во строит, предпр. маш. 1949. - 328с.

112. Маслов H.H. Физико-техническая теория ползучести глинистых грунтов в практике строительства. М.: Стройиздат. 1984. 175с.

113. Машинский Э.И., Елисеев Б.А. Измерение динамических напряжений в массиве горных пород лазерным интерферомеиром //Измерение напряжений в массиве горных пород. Мат.5 Всес. семин. Новосибирск, 1975. Изд. СО АН СССР. Новосибирск, 1976, Ч 3, С.78-82.

114. Машинский Э.И., Елисеев Б. А. Сейсмоприемник давления. Авторское свидетельство СССР, N 562137,1977.

115. Машинский Э.И. Сейсмоприемник давления с лазерным интерферометром //Геофизическая аппаратура. Л.,Недра, 1978 вып.63, С.98-109.

116. Машинский Э.И. Анализ погрешностей лазерного интерферометра, используемого в сейсмоприемнике давления // Разведочная геофизика, М.: Недра, 1978, вып.81, С.36-43.

117. Машинский Э.И., Елисеев Б.А., Блюм А.Е. Сейсмоприемники давления и деформации, используемые в сейсмологии. ЭИ. ВИЭМС, Регион., развед. и промысл, геофизика. М, 1978, N 10, С.24-32.

118. Машинский Э.И., Елисеев Б.А. Применение датчиков давления для регистрации сейсмического волнового поля // Разведочная геофизика, М.: Недра, 1979, вып.85, С.52-56.

119. Машинский Э.И., Елисеев Б.А. Направление исследований по физике распространения сейсмических волн //Проблемы вибросейсмических методов исследования. Новосибирск, Изд. ВЦ СО АН СССР, 1979, С.157-161.

120. Машинский Э.И., Ханов В.А. Лазерный сейсмоприемник //Автометрия. Изд. СО АН СССР, 1980, N 5, С.108-109.

121. Машинский Э.И., Елисеев Б.А. Сейсмоприемник давления. Авторское свидетельство СССР, N 816286,1981.

122. Машинский Э.И., Елисеев Б.А. Способ возбуждения сейсмических волн. Авторское свидетельство СССР, N 857893,1981, Б.И. N 31.

123. Машинский Э.И., Елисеев Б.А. Сейсмоприемник. Авторское свидетельство СССР. N 873180,1981.

124. Машинский Э.И., Малышев Г.Ф. Сейсмоприемник вращательных колебаний. Вибросейсмические методы исследования. Мат. Все-союзн. конф. Новосибирск, Изд. СО АН СССР, 1981, С.49-50.

125. Машинский Э.И. Интерферометрическая система многоканальной регистрации волн давления // Проблемы сбора и обработки геофизической информации. Новосибирск: Изд во ВЦ СО АН СССР. 1982, N 1, С.98 - 102.

126. Машинский Э.И., Малышев г.ф. Измерение вращательных колебаний частиц среды с помощью кольцевых оптических квантовых генераторов. //Вопросы вибросейсмического зондирования. Новосибирск, Изд. ИГиГ СО АН СССР, 1982, С.93-99.

127. Машинский Э.И., Елисеев Б.А. Повышение эффектиности взрывного источника сейсмических волн применением твердотельной укупорки //Метод, рекоменд. по геоф. голографии. Томск, Изд. СО АН СССР, 1982, С.217-219.

128. Машинский Э.И., Елисеев Б.А. Способ визуализаци сейсмической информации. Авторское свидетельство СССР, N972436, Б.И. N 41,1982.

129. Машинский Э.И., Елисеев Б.А., Блюм А.Е. Мембранный сей-смоприемник с интерферометрическим преобразователем. //Метод, рекоменд. по геоф. голографии. Томск, Изд. СО АН СССР, 1982, С.196-198.

130. Машинский Э.И. Изучение формы импульсов деформации и давления волн дилатации // Геология и геофизика. Новосибирск: Изд во СО АН СССР. 1983, N 5, С.104 - 109.

131. Машинский Э.И., Елисеев Б.А. Способ отображения сейсмических данных в трехмерном виде. Авторское свидетельство СССР, N 1.015.322, Б.и. N 16, 1983.

132. Машинский Э.И. Сейсмический зонд. Авторское свидетельство СССР, N 1.043.576, Бюлл. изобр., N 35, 1983.

133. Машинский Э.И. Способ изучения геологического разреза. Авторское свидетельство СССР, N 1.057.914, 1983.

134. Машинский Э.И. Повышение точности интерферометрического метода измерения динамических параметров сейсмических волн //Геология и геофизика. Изд. СО АН СССР. 1983, N 3, С. 136-139.

135. Машинский Э.И., Елисеев Б.А., Блюм А.Е. Сейсмоприемникдавления. Авторское свидетельство СССР, N 1.004.935, 1983.

136. Машинский Э.И., Елисеев Б.А. Экспериментальные исследования высокочастотного способа возбуждения сейсмических волн. //Геология и геофизика. 1983, N 8, С. 134-137.

137. Машинский Э.И. Способ изучения геологического разреза. Авторское свидетельство СССР, N 1.242.870, Бюлл. изобр. N 25, 1986.

138. Машинский Э.И. Физические механизмы сейсмических деформаций осадочных пород // Излучение и регистрация вибросейсмических сигналов. Новосибирск: Изд во ИГ и Г СО АН СССР, 1986, С.44 - 56.

139. Машинский Э.И. Результаты полевых испытаний источника сейсмических волн с твердотельной укупоркой //Разведочная геофизика. М: Недра, 1986, вып. 103, С.72-74.

140. Машинский Э.И., Елисеев Б.А. Способ возбуждения сейсмических волн. Авторское свидетельство СССР, N 1 240 216,1986.

141. Машинский Э.И. Физическое обоснование неупругости пород при распространении сейсмических волн // Методы расширения частотного дапазона вибросейсмическх колебаний. Новосибирск: Изд -во ИГиГ СО АН СССР, 1987, С.113 125.

142. Машинский Э.И., Астафьев Г.В. Информатвность сейсмических измерений // Проблемно-ориентированные вычислительные комплексы. Сб. научн. тр. под ред. A.C. Алексеева. Новосбирск: Изд -во ВЦ СО АН СССР, 1987, С.94 104.

143. Машинский Э.И. Эффект Портевина ле Шателье в осадочных породах в сейсмическом диапазоне деформаций // Теория и практика вибросейсмического зондирования земной коры. Новосибирск: Изд - во ИГиГ СО АН СССР, 1988, С.66 - 72.

144. Машинский Э.И., Тушинский Л.И., Потеряев Ю.П. Эффекты неупругости поликристаллов в диапазоне малых деформаций //Структура и конструктивная прочность стали. Сб.научн. труд. НЭТИ (под ред. проф. Л.И. Тушинского). Новосибирск, 1989, С.103-107.

145. Машинский Э.И. Основные механизмы поглощения сейсмической энергии // Исследования по многоволновому акустическому каротажу и сейсмомоделированию. Новосибирск. Изд. ИГиГ СО АН СССР. 1990, С.12-29.

146. Машинский Э.И., Егоров Г.В., Иванов Н.Д. Нелинейность осадочных пород и возбуждение сейсмических волн в нелинейной среде. //2 Регион, школа-семинар: Применение лазерных деформометров в сейсморазведке. Владивосток, 1990, С.49-41.

147. Машинский Э.И. Эффекты неупругости в осадочных породах в области малых деформаций //Прикладная геофизика. М.: Недра. 1991, N 125, С.20-24.

148. Машинский Э.И., Кокшаров В.З. Квазимикропластичность горных пород //4 Всесоюз. школа-семинар: Физические основы прогнозирования разрушения горных пород. Л., сент. 1991, С. 137.

149. Машинский Э.И., Кочегаров Г.Г. Квазимикропластическая неупругость горных пород // ДАН СССР, 1992, т. 324, N 6, С.1175 -1178.

150. Машинский Э.И. Процессы квазимикропластичности и нелинейная сейсмика //Физика Земли, 1994, N2, С.3-10.

151. Машинский Э.И. Излучение сейсмических волн методом разгрузки //Российский Геофизический Журнал. С.-Петербург, 1994, N 3,4, С.57-60.

152. Машинский Э.И., Кочегаров Г.Г., Кокшаров В.З., Чаплыгин

153. B.Н. Экспериментальные исследования квазимикропластичности пород при деформировании сжатием. //Геология и геофизика, 1994, №12,1. C.131-137.

154. Машинский Э.И. Энергия квазимикропластической деформации горных пород //Геология и Геофизика, 1996, Т. 37, N 5, С.111-115.

155. Машинский Э.И., Дьяков Г.Н. Микропластическая анизотропия при деформировании сжатием //Геофизика, Москва, 1997, N 6, С.44-46.

156. Машинский Э.И. О направлениях развития методов ИГР в нефтегазовой сейсморазведке // Инфологические и технологические аспекты геоинформатики. Новосибирск, 1997. - С. 71 - 76 (тр. СНИИГ-ГиМС).

157. Машинский Э.И., ФранчукА.А., Зябко И.С., Иванов И.А. Влияние вариаций порового давления на акустические характеристики горных пород // Инфологические и технологические аспекты геоинформатики. Новосибирск, 1997. - С. 60 - 67 (тр. СНИИГГиМС).

158. Машинский Э.И. Механическая модель среды с микропластичностью // Известия РАН. Физика Земли, 1998, N 7, С. 11 17.

159. Машинский Э.И., Запивалов Н.П. Эффекты микропластической неупругости горных пород при изучении коллекторов нефти и газа // Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений. М: ВНИИОЭНГ, 1998, N 11, С. 16-18.

160. Машинский Э.И., Кокшаров В.З., Нефедкин Ю.А. Амплитудно-зависимые эффекты в диапазоне малых сейсмических деформаций // Геология и геофизика, 1999, т. 40, N 4, С. 611-618.

161. Медовский И.Г., Крылова А.Р. Возможность использования сейсморазведки для прямых поисков нефти и газа // Бюллютень ОНТИ ВИЭМС N 2 (26). 1960, С.45 49.

162. Механический эффект подземного взрыва. Родионов В.Н., Адушкин В.В., Костюченко В.Н., Николаевский В.Н., Ромашов А.Н., Цветков В.М. М.: Недра. 1971.224с.

163. Микропластичность. М.: Металлургия. 1972. 342с.

164. Микропластичность и усталость металлов / под ред. С.А.Головина/ М.: Металлургия. 1980. 240с.

165. Мирчинк М.Ф., Баллах И.Я., Сергеев JI.A. Оценка возможности применения сейсмической разведки для прямых поисков нефтяных залежей. М.: Изд во АН СССР. 1961. 131с.

166. Молотова Л.В., Флитман Л.М. О смещениях в упругой среде, вызванных пластической волной // Известия АН СССР. Физика Земли. 1965, N 10, С.57 62.

167. Мороз Л.С. Механика и физика деформаций и разрушения материалов. М.: Машиностроение. 1984. 224с.

168. Мустафаев К.А. Применение сейсморазведки для прямых поисков многопластовых нефтяных месторождений в Азербайджане // Нефтегазовая геология и геофизика. 1969, N 10, С.43 47.

169. Мустафаев К.А. Способ определения контуров нефтегазоносно-сти пласта. Авторское свидетельство СССР N 270275, класс G 01 V 1/00, 1970.

170. Мышляев М.М. О диислокационной структуре аллюминия в процессе ползучести // Физика твердого тела, 1965, т. 7, вып. 2, С.591 599.

171. Николаевский В.Н., Вильчинская H.A., Лисин В.П. Медленные сейсмические волны в песчаных морских грунтах // Океанология, 1985, т. 25, В. 4, С.656 662.

172. Николаевский В.Н. Теория нелинейных волн и характерстики сейсмических сигналов // Механика, 42. Нелинейные волновые процессы. М.: Мир. 1987, С.273 295.

173. Никитин В.Н. О соотношении между динамическим Edyn и статическим Ес модулями упругости скальных пород//Разведочная и промысловая геофизика. М.: Гостоптехиздат, 1962, вып. 45.

174. Новиков И.И., Портной В.К. Сверхпластиичность сплавов с ультрамелким зерном. М.: Металлургия. 1981. 168с.

175. Одинг И.А. Теория дислокаций в металлах и ее применение. М.: Изд во АН СССР. 1959. - 84с.

176. Опарин В.Н., Курленя М.В., Елисоветский И.Я., Сёмин И.Ф. Определение изменения напряженно-деформированного состояния горного массива под влиянием взрывных работ и о прогнозе динамических проявлений горного давления. ФТРПИ, 1980, N 3, с. 24-31.

177. Осипов В.И. Природа прочности и деформационных свойств глинистых пород. М.: МГУ. 1979. 232с.

178. Павлов В.А. Физические основы пластической деформации металлов. М.: Изд во АН СССР. 1962. - 199с.

179. Панин В.Е., Лихачев В.А., Гриняев Ю.В. Структурные уровни деформации твердых тел. М.: Наука, 1985. 230с.

180. Пасечник И.П. Сравнение результатов теоретического и экспериментального исследования резонансных явлений в системе "почва -сейсмограф" // Известия АН СССР, серия геофизическая, 1952, N 5, с.26 40.

181. Перцов A.B., Погосян JI.A., Сумм Б.Д., Горюнов Ю.В. Образование жидких прослоек вдоль границ зерен в цинке в присутствии галлия // Коллоидный журнал, 1974, т. 36, N 4, С.699 704.

182. Петкевич Г.И., Вербицкий Т.З. Исследование упругих свойств пористых геологических сред, содержащих жидкости. Киев: Наукова Думка. 1965. 76с.

183. Петровский М.А., Панасьян JI.JI. Экспериментальное исследование эффекта Кайзера в горных породах // Вестник МГУ. Геология,1983, N3, С.98 101.

184. Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В. Вибропоглогца-ющие свойства конструкционных материалов. Киев: Паукова Думка. 1971. 375с.

185. Поведение грунтов под действием импульсных нагрузок (ред. A.A. Вовк). Киев: Наукова Думка. 1984. 288с.

186. Покровский Г.И. Трение и сцепление в грунтах. М.: Стройиз-дат. 1941. 60 с.

187. Ползучесть осадочных горных пород (под ред. Е.С. Ержанова). Алма-Ата: Изд во Наука. 1970. - 280с.

188. Попов В.Б. Влияние системы сейсмоприемник грунт на качество сейсмической записи при распространении высокочастотных колебаний // Исследования по высокоразрешающей сейсморазведке в рудных районах Казахстана и Средней Азии. П., 1988, С.24 - 28.

189. Проблемы нелинейной сейсмики. М.: Наука. 1987. 288с.

190. Рапопорт М.Б. Автоматическая обработка записей колебаний в сейсморазведке. М.: Недра. 1973.

191. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого тела. М.: Наука. 1979. 744с.

192. Рахматулин Х.А., Сагомонян А.Я., Алексеев М.А. Вопросы динамики грунтов. М.: Изд во МГУ. 1964. 239с.

193. Рац М.В. Неоднородности горных пород и их физических свойств. М.: Наука. 1968. 110с.

194. Рац М.В., Чернышов С.Н. Трещиноватость и свойства трещиноватых горных пород. М.: Недра. 1970. 160с.

195. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика. М.: Знание. 1958. 252с.

196. Рейнер М. Реология. М.: Наука. 1965. 223с.

197. Рекомендации по применению инженерной геофизики для нзучения деформационных свойств скальных горных массивов (под ред. А.И.Савича и Б.Д.Куюнджича). Москва Белград, 1985. 114с.

198. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород. М.: Недра. 1967. 288с.

199. Родионов В.Н., Сизов И.А., Цветков В.М. Основы геомеханики. М.: Недра. 1986. 301с.

200. Ройтбурд АЛ. К исследованию микронапряжений в кристаллах // Физика твердого тела, 1964, т. 6, В. 1, С.320 322.

201. Рудаков А.Г., Голикова Г.В., Белозеров A.A. О контроле формы прямой волны при сейсмических иследованиях // Вопросы динамической теории распространения сейсмических волн. Л.: Наука. 1974, вып. 12, С.167 175.

202. Рудченко В.В., Дударев Е.Ф., Кон- СюЮ, Глазырина М.И. Амплитудная зависимость внутреннего трения поликристаллов металлов и сплавов // Физика металлов и металловедение, 1979, N 48, С.164 -171.

203. Рыков Г.В., Скобеев A.M. Измерение напряжений в грунтах при кратковременных нагрузуах. М.: Наука. 1978. 168с.

204. Рыкунов Л.Н., Хаврошкин О.Б., Цыплаков В.В. Модуляция высокочастотных микросейсм // ДАН СССР, 1978, т. 238, N 2, С.ЗОЗ 305.

205. Рыкунов Л.Н., Хаврошкин О.Б., Цыплаков В.В. Временные вариации высокочастотных сейсмических шумов // Известия АН СССР. Физика Земли, 1979, т И. С. 72 77.

206. Саваренский Е.Ф. Сейсмические волны. М.: Недра. 1972. 293с.

207. С-авич А.И., Ященко З.Г. Использование сейсмоакустических методов для оценки деформационных свойств скальных оснований гидротехнических сооружений //Гидротехническое строительство,- М: 1967, N12.

208. Савич А.И. и др. Сейсмоакустические методы изучения массивов скальных пород. М.: Недра. 1969.

209. Савич А.И., Ященко З.Г. Исследование упругих и деформационных свойств горных пород сейсмоакустическими методами. М.: Недра. 1979.

210. Савич А.И. Исследование деформационных свойств и деформационных процессов в приповерхностных частях земной коры сейсмоакустическими методами. Автореф. дис. докт. физ.-мат. наук. М.: Изд. ИФЗ. 1979.

211. Садовский М.А., Николаев A.B. Новые методы сейсмической разведки // Вестник АН СССР, 1982, N 1, С.57 64.

212. Садовский М.А., Адушкин В.В., Спивак A.J1. О природе зон необратимого деформирования при взрыве в блочной среде. Изв. РАН. Физика Земли, 1989, N 9, с. 9 15.

213. Сергеев Л.А. Способ наблюдения с поверхности земли за перемещением фронта вытеснения пластовых флюидов или фронта внутри-пластового очага горения. Авторское свидетельство СССР N 200192, класс G 01 , Бюллетень изобретений N 16, 1967.

214. Сибиряков Б.П. Микропластичность зернистых сред и ее влияние на сейсмические волны //Геология и геофизика, 1993, N2.

215. Синяев А.Я. О сейсмическом воздействии взрывных нагрузок с учетом неупругих деформаций грунтов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, 1982, N 6, С.38 43.

216. Соболев Г.А. Предвестник разрушения большого образца горных пород // Известия АН СССР. Физика Земли, 1982, N 8, С. 29 -50.

217. Соловьев B.C. Об одной возможности использования динамических характеристик сейсмических волн // Известия АН СССР. Физика Земли. 1985, N 4, С.83 86.

218. Стенина Н.Г. Просвечивающая электронная микроскопия. Новосибирск: Наука. 1985. 109с.-218. Степанов В.А., Песчанская H.H., Шпейзман В.В. Прочность и релаксационные явления в твердых телах. М.: Наука. 1984. 246с.

219. Структурная механика неоднородных сред (Сборниик статей). Свердловск: 1982. 135с.

220. Талобр Ж. Механика горных пород. М.: Госгортехиздат. 1960. 430с.

221. Техника и методика измерения экзогенной и акустической эмиссии. Свердловск, 1973 (упи. Сб. N 215). 186с.

222. Тихонов A.C. Эффект сверхпластичности металлов и сплавов. Вопросы теории и практческого применения. М.: Наука. 1978. 141с.

223. Трапезникова H.A. Прогноз и интерпретация динамики сейсмических волн. Линейно-неупругие тонкослоистые геологические среды. М.: Наука. 1985. 112с.

224. Тушинский Л.И., Плохов A.B. Изучение структуры и физико-механических свойств сплавов. Новосибирск: Наука. 1986. 200с.

225. Тяпунина H.A. Изменение дислокационной структуры и механических свойств кристаллов под влиянием высокочастотной вибрации. Автореферат докторской диссертации. М.: Институт кристаллографии АН СССР. 1971.

226. Уайт Дж.Э. Возбуждение и распространение сейсмических волн. М.: Недра. 1986. 261 с.

227. Ультразвуковые методы исследования дислокаций. М.: Изд -во иностранной литературы. 1963. 375с.

228. Упругое и вязкоупругое поведение материалов и конструкций (Сборник статей). Свердловск: Изд во Уральского научного центра. 1981. - 150с.

229. Уракаев Ф.К. Теоретическая оценка импульсов давления и температуры на контактах трущихся частиц в диспергирующих аппаратах. Новосибирск: Изд во СО АН СССР, серия химич. наук, 1978, N 7, вып. 3, С.5 - 10.

230. Уэрнер Дж.Х. Идеализированные атомистические модели неупругих процессов. В книге: Теоретическая и прикладная механика. М.: Мир. 1979, С.711 - 714.

231. Фаддеенков H.H., Опарин В.Н., Труфакин Н.Е. Об эффекте самопроизвольного разупрочнения руды //ФТПРПИ, 1983, N5, с. 96 -99.

232. Физика прочности и пластичности: Сб. ст.1 //АН СССР, ФТИ им. Иоффе А.Ф. Отв. ред. С.Н. Журков. JL: Наука, Лен.отд., 1986 -152с.

233. Физико-химическая механика дисперсных структур ( Сборник статей под редакцией академика П. А. Ребиндера ). М.: Наука. 1966. -400с.

234. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. М.: Машиностроение. 1974. 472с.

235. Христианович С.А. и др. О механизме гидравлического разрыва пласта //Нефтяное хозяйство, 1957, N1.

236. Цехомский A.M., Карстенс Д.И. Кварц, пески, песчаники и кварциты. Л.: Недра. 1982. 158с.

237. Шамина О.Г. Механизмы очагов акустического излучения при трещинообразовании в блоке гранита. Изв.АН СССР, Физика Земли, 1987, N 9, С.16-22.

238. Швецов М.С. Петрография осадочных пород. М.: ПНТИ. 1958. 416с.

239. ГЦерба Ю.Г. Некоторые вопросы возбуждения сейсмических колебаний при высокоразрешающей сейсморазведке //Исследования по высокоразрешающей сейсморазведке в рудных районах Казахстана и

240. Средней Азии. Л. 1978, С.17-24.

241. Щукин Е.Д., Амелина Е.А., Юсупов Р.К., Ребиндер П.А. Оценка прочности индивидуальных контактов между кристалликами в пористых дисперсных телах // ДАН СССР, 1970, т. 191, N 5, С.1037 -1040.

242. Электронная микроскопия в минералогии. Редактор П. Чемп-несс и другие. Под общей редакцией Вэнка. М.: Мир. 1979. 541с.

243. Энгельбрехт Ю.К. Об эволюционных уравнениях при описании нелинейных сейсмических волн // Известия АН СССР. Физика Земли. 1986, N 4, С.42 50.

244. Энгельгардт В. Поровое пространство осадочных пород. М.: Недра. 1964. 232с.

245. Эпштейн Г.Н. Высокоскоростная деформация и структура металлов. М.: Металлургия. 1971. 197с.

246. Bell J.F. The physics of large deformation of cristalline solids. New York: Springer. 1968. 253 p.

247. Duvall W.I. Strain wave shapes in rock near explosions. Geophysics, 195,3, v. XVIII, N 2, pp. 310 323.

248. Chavroshkin O.B., Nikolaev A.V., Rykunov L.N., Tsyplakov V.V. Methods, results and perspectives of the high frequency seismic noise and vibrosignals // 6th Rep IASPEL Comm. Microseismol. 18 IUGG, Hamburg, 1983.

249. Eliseyev B.A., Mashinsky E.I. Seismic Prospecting Using Discharged Waves. Intern. Conf. and Explos. on Explor. and Devel. Geophysics. SEG / Moscow' 92. July 1992, pp.369.

250. Gordon R.B., Davis L.A. Velocity and Attenuation of seismic waves in imperfectly Elastic Rock. // Journ. of Geoph. Res., 1968, v. 73, N 12, pp.3917 3935.

251. Granato A., Lucke K. Theory of mechanical Damping Due to

252. Dislocations. Journ. and Appl. Phys. , 1956, v. 27, N 6, pp.583 - 593.

253. Jounston D.M., Toksoz M.N. Ultrasonic P and S Wave attenuation in dry and saturated rocks under pressure // Journ. Geoph. Res., 1980, v. 85, N B2, pp.925 936.

254. Kekulawala K.R.S.S., Paterson M.S., Boland J.N. Hydrolitic weakening in quartz. Tectonophysics, 1977, v. 46, pp.Tl - T6.

255. Kochegarov G.G., Mashinsky E.I., Koksharov V.Z. Quasimicroplastic properties of solids at PRE-Fracture stage //8-International Conference of Fracture, Ukraine'93. Collection of Abstract, Parti, p.45.

256. Mashinsky E.I., Kochegarov G.G. The 15th General Meeting of the Intern. Miner. Assoc. Abstracts. China: Beijing, 1990, v. 2, pp.878 -879.

257. Mashinsky E.I. Quasimicroplasticity Phenomena in Nonhomogeneous Geomaterials //International Conference Mathematical Methods in Physics Mechanics and Mesomechanics of Fracture. 27-297 August, 1996, Tomsk, 1996, pp.114.

258. Mashinsky E.I. Microplastic anisotropy of geomaterials // International Conference MesoFracture'97, Tomsk, 1996, p.71.

259. Mashinsky E.I. Microplasticity and physical nonlineatity of geomaterials // EGS XXIII Assembly Abstract for Nice, April 1998.

260. Mashinsky E.I. Mechanical Model of a Medium with Microplasticity // Izvestiya, Physics of the Solid Earth, Vol. 34, No 7, 1998, pp. 535 540.

261. Mattice H.C., Lieber P. On attenuation of waves produced in visco-elastic materials // Transactions, American Geophysical Union. 1954, vol. 35, N 4, pp.613 624.

262. Meisner R., Theilen F. Attenuation of seismic wave in sediments // Proc. 11th World Petrol. Cong. London, 1983, Vol. 2. Chichester e.a.,1984. pp.363 379.

263. Murphy W.F. Effect of partial water saturation on attenuation in Massilon sandstone and Vycor porous glass. // Journ. Acoust. Amer., 1982, v. 71, N 6, pp. 1458 1468.

264. Nazarov V.E., Ostrovsky L.A., Soustova I.A., and Sutin A.M. 1988. Nonlinear acoustics of micro-inhomogeneous media //Physics of the Earth and Planetary Interiors, v.50, N1, pp.65-73.

265. Phillips D.W. Tectonics of Mining Colliery Eng., 1948, pp.293 -294.

266. Ricker N., Sorge W.A. The primary seismic disturbance in shale // Bull. Seism. Soc. of Amer., 1951, vol. 41, N 3, pp.191 203.

267. Ricker N. The form and Laws of propogation of seismic wavelets // Geophysics, 1953, vol. 18, N 1, pp.10 40.

268. Sharpe J. The production of elastic waves by explosion Pressure. I. Theory and Empirical field observations // Geophysics, 1942, vol. VII, N 3, pp.144 154.

269. Strick E. A predicted pedestal effect for pulse propagation in constant -Q Solids // Geophysics, 1970, vol. 35, N 3, pp.387 403.

270. Winkler K., Nur A., Gladwin M. Friction and seismic attenuation in rocks // Nature, 1979, v. 277, Feb., pp.528 531.

Информация о работе

Машинский, Эдуард Иннокентьевич
доктора геолого-минералогических наук
Новосибирск, 1999
ВАК 04.00.22

Диссертация

Процессы микропластичности в осадочных породах и физическая нелинейность в области сейсмических деформаций - тема диссертации по геологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы