Фракталы в нефтегазовой геологии и геофизике
Фрактальный кластер радиуса r содержит ~ r D узлов кластера. При блуждании на фрактале, как следует из (3), смещение от начального узла составит
r µ t 1 / ( 2 + x ), (7)
где x 0 . В ситуации отсутствия фрактальности x = 0 , и имеет место обычное для диффузии соотношение r µ t 1/2 .
Вероятности нахождения частицы в любом узле на расстоянии r от начального станут одинаковыми через достаточно большое время t при любом r . Поэтому вероятность оказаться через время t в начальном узле i можно представить в виде
wii µ r - D µ r - D/(2+x ) .(8)
В случае колебаний фрактала плотность распределения его колебательных состояний r ( w ) по частотам w определяется на основе аналогии между уравнением упругих колебаний фракталов и уравнением случайных блужданий на фракталах:
. (9)
Фрактонная размерность df = d для плотности обычных фононных состояний на d - мерной регулярной решетке.
Область фрактального поведения реальных фрактальных структур ограничивается некоторым максимальным масштабом l . При этом на масштабах, превышающих l , и , следовательно, на низких частотах, не превышающих некоторую частоту кроссовера wc (l) , реализуется ситуация обычного фононного спектра. На более высоких частотах происходит переход (кроссовер) к фрактонному спектру, что может характеризовать степень нефтегазонасыщенности исследуемых сред.
Напряженность упругой пористой среды связана с ее насыщенностью нефтью или газом. Поэтому вариации во времени фрактонной части спектра будут отражать геодинамику нефтегазонасыщенных систем, обусловленную техногенными процессами. Вместе с тем появляются возможности по пространственным изменениям фрактонных характеристик судить о насыщенности упругой среды нефтью и (или) газом, причем по переходу фрактонов в фононный спектр в ряде реальных ситуаций можно регистрировать границу нефтегазового месторождения.
Поскольку число частиц, составляющих реальный материал, должно соответствовать числу мод колебаний, то плотность состояний фононного ( r p ) и фрактонного ( r f ) спектров в единице объема выражается следующим образом:
, (10)
, (11)
здесь
- число фрактальных фрагментов в единице объема, формирующих фононную часть спектра; 
- число частиц размера l 0 во фрактальном фрагменте размера l ;
(12)
- фрактонная дебаевская частота, определяемая через частоту кроссовера wc .
Фрактонная дебаевская частота, как и обычная дебаевская частота для фононного спектра, в качестве предела интегрирования обеспечивает нормировку числа колебаний на число частиц. Интегрируя плотности r p ( w ) и r f ( w ) на интервалах ( 0 , wc ) и ( wc , wd ) соответственно, получаем, что полное число фононных состояний N p = N , тогда как для фрактонов полное число колебательных мод N f = N ( n - 1 ) . Полное число частиц равно числу всех колебательных состояний:
N = Np + Nf = Nn .(13)
Из (10), (11) следует, что на частоте кроссовера плотность фононных состояний превышает плотность фрактонных состояний:
r p = Nd > r f = Nf df , (14)
так как d > d f . Наличие этой особенности можно использовать для регистрации границ нефтенасыщенной структуры.
Проблема определения размерности фракталов, представленных неупорядоченными упругими средами, решается путем измерения фрактонной размерности сейсмоакустических сигналов. Результаты изучения связи между фрактонным спектром и фрактальными характеристиками упругих сред могут быть использованы для развития методов исследования геодинамики нефтегазоносных систем, геологоразведки и геофизического мониторинга месторождений нефти и газа. Разрабатываемые в настоящее время на основе современных достижений физики фракталов, геофизики и математической физики принципиально новые методы комплексного анализа нефтегеологических систем позволяют конкретизировать информацию о их динамике с учетом сложности топологии нефтегазовых коллекторов, пористой структуры напряженных нефтегазоносных слоев, изменения состояния месторождений под влиянием техногенных процессов.
Немного больше о технологиях >>>
О возможном способе возникновения сил природы и их связи между собой
В
1687г. Исаак Ньютон объяснил движение небесных тел и многих земных явлений
наличием притяжения всех тел друг к другу. С тех пор многие пытаются объяснить,
каким образом два тела могут на расстоянии взаимодействовать друг с другом [1].
Примерно через 100лет эксперименты с эле ...
Изо всех лошадиных сил
В 1765 году англичанин Джеймс Уатт изобрел паровую
машину, положив начало длинной цепочке инноваций в двигателестроении. В 1860
году французский механик Этьен Ленуар разрабатывает первый поршневой двигатель
внутреннего сгорания. В 1889 году швед Карл Густав Патрик Лаваль, соверш ...
