一种海底声学、物理学参数探测方法、介质及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种海底声学、物理学参数探测方法、介质及系统，属于海底环境技术领域，该海底声学、物理学参数探测方法、介质及系统包括获取海底沉积物骨架的粒径组分比例数据与孔隙水密度；根据所得的海底沉积物骨架的各组分数据计算海底沉积物骨架的密度；根据海底沉积物骨架密度与孔隙水密度计算不同孔隙度下的疏松沉积物密度；计算海底沉积物的体积模量和剪切模量；计算海底沉积物的纵波速度和横波速度；计算海底地层的吸收系数。计算海底地层的吸收系数。计算海底地层的吸收系数。

【技术实现步骤摘要】
一种海底声学、物理学参数探测方法、介质及系统


[0001]本专利技术属于海底环境
，具体而言，涉及一种海底声学、物理学参数探测方法、介质及系统。

技术介绍

[0002]海底是水下声场的重要边界，同时也是海洋声学、海洋地质和海洋地球物理等学科共同关注的对象，海底沉积物组分是影响海底声学、物理学参数的重要因素，相关参数的研究是求解海水中声波传播问题，调查海底地学特性，及建立典型区域适用地声学模型等研究的重要组成部分，其测量与海底沉积环境密切相关，在军事海洋环境保障、水体/海底目标探测、海底资源勘探等领域具有重要的应用价值。钻探获取测井资料是研究疏松沉积层声学、物理学参数的最佳手段，另外还有遥测法、实验室测量法及海底原位测量法。为获得更广泛的数据分布，地球物理学家尝试利用岩石物性理论模型进行疏松沉积层物理力学参数（纵波速度、横波速度、声吸收系数、密度、弹性模量等）分析。现在对于疏松沉积层力学参数计算模型较多，既有简单的模型，如时间平均方程、时间平均—Wood加权方程等；也有复杂的模型，如Lee计算模型、Hamilton计算模型、弹性模量计算模型、二相介质波传播理论模型等。在南黄海地区，根据地声模型可以提供海底声速、密度、声吸收系数和分层特征等地声属性，结合物理力学参数计算海底沉积物的剪切波等，但大部分都是单点位或多点位联合的局部研究，未形成区域性成果。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供一种海底声学、物理学参数探测方法、介质及系统，能够经过计算得到海底疏松沉积物的密度、体积模量、剪切模量、纵波速度、横波速度以及海底地层的吸收系数等参数。
[0004]本专利技术是这样实现的：本专利技术的第一方面提供一种海底声学、物理学参数探测方法，其中，包含以下步骤：S10：获取海底沉积物骨架的粒径组分比例数据与孔隙水密度；S20：根据所得的海底沉积物骨架的各组分数据计算海底沉积物骨架的密度；S30：根据海底沉积物骨架密度与孔隙水密度计算不同孔隙度下的疏松沉积物密度；S40：计算海底疏松沉积物的体积模量和剪切模量；S50：计算海底疏松沉积物的纵波速度和横波速度；S60：计算海底地层的吸收系数。
[0005]在上述技术方案的基础上，本专利技术的一种海底声学、物理学参数探测方法还可以做如下改进：其中，所述海底的沉积物骨架组分包括砂质沉积物和黏土质沉积物，其中砂质沉
积物包括粉砂质沉积物和其他砂质沉积物。
[0006]其中，所述根据海底沉积物骨架密度与孔隙水密度计算不同孔隙度下的疏松沉积物密度的计算方法为：采用时间平均
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Wood加权方程计算，其中：时间平均
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Wood加权方程是时间平均方程与Wood方程综合后，而形成的无物理意义的计算水合物岩石物性的方程式，其主要原理为：时间平均方程模型的简单表达式为：(1) ；其中，为疏松沉积物的速度，、分别为孔隙水、岩石骨架的速度，为孔隙度；将岩石骨架、孔隙水速度代入（1）式中，即可计算得到疏松沉积物的速度；与时间平均方程对应，基于Wood方程的二相速度方程如下：(2) ；(3) ；式中，为疏松沉积物的密度，为孔隙流体（一般指水）的密度，为岩石骨架密度。
[0007]其中，所述步骤“计算海底沉积物的体积模量和剪切模量”的具体包括：步骤一：根据不同孔隙度下的疏松沉积物密度计算有效压力；步骤二：根据Hashin
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Shtrikman
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Hertz
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Mindlin理论，计算体积模量和剪切模量理论值;步骤三：计算海底疏松沉积层的岩石骨架的体积模量和剪切模量;步骤四：计算饱和流体沉积物的体积模量和剪切模量。
[0008]其中，所述计算海底疏松沉积物的纵波速度和横波速度的计算方法为：采用Helgerud的海洋沉积物的纵、横波速度公式进行计算。
[0009]其中，所述计算海底地层的吸收系数的方法为：考虑地震波传播过程的介质吸收及球面扩散影响对吸收系数进行计算。
[0010]其中，所述粒径组分比例数据包含所探测的海底沉积物骨架的各组分的粒径比例。
[0011]其中，所述声学、物理学参数包括：海底沉积物的密度、体积模量、剪切模量、纵波速度和横波速度以及海底地层的吸收系数。
[0012]本专利技术的第二方面提供一种计算机可读存储介质，其特征在用户，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述的一种海底声学、物理学参数探测方法。
[0013]本专利技术的第三方面提供一种海底声学、物理学参数探测系统，其中，包括上述的计算机可读存储介质。
[0014]与现有技术相比较，本专利技术提供的一种海底声学、物理学参数探测方法、介质及系统的有益效果是：通过海底沉积物粒径组分比例数据计算获得沉积物参数，该参数计算与常规计算模式中仅用单一速度与厚度等计算不同，它分为多种组分比例计算；通过进行海
底疏松沉积物的密度、体积模量、剪切模量、纵波速度、横波速度、声吸收系数等参数计算，获得不同粒径组分比例数据、不同孔隙度下的计算数据，得到海底疏松沉积物组分比例。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为本专利技术提供的一种海底声学、物理学参数探测方法的流程图。
具体实施方式
[0017]为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0018]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0020]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0021]此外，术语“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海底声学、物理学参数探测方法，其特征在于，包含以下步骤：S10：获取海底沉积物骨架的粒径组分比例数据与孔隙水密度；S20：根据所得的海底沉积物骨架的各组分数据计算海底沉积物骨架的密度；S30：根据海底沉积物骨架密度与孔隙水密度计算不同孔隙度下的疏松沉积物密度；S40：计算海底沉积物的体积模量和剪切模量；S50：计算海底沉积物的纵波速度和横波速度；S60：计算海底地层的吸收系数。2.根据权利要求1所述的一种海底声学、物理学参数探测方法，其特征在于，所述海底的沉积物骨架组分包括砂质沉积物和黏土质沉积物，其中砂质沉积物包括粉砂质沉积物和其他砂质沉积物。3.根据权利要求1所述的一种海底声学、物理学参数探测方法，其特征在于，所述根据海底沉积物骨架密度与孔隙水密度计算不同孔隙度下的疏松沉积物密度的计算方法为：采用时间平均
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Wood加权方程计算，其中：时间平均
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Wood加权方程是时间平均方程与Wood方程综合后，而形成的无物理意义的计算水合物岩石物性的方程式，其主要原理为：时间平均方程模型的简单表达式为：(1) ；其中，为疏松沉积物的速度，、分别为孔隙水、岩石骨架的速度，为孔隙度；将岩石骨架、孔隙水速度代入（1）式中，即可计算得到疏松沉积物的速度；与时间平均方程对应，基于Wood方程的二相速度方程如下：(2) ；(3) ；式中，为疏松沉积物的密度，为孔隙流体的密度，为岩石骨架密度。4.根据权利要求1所述的一种海底声学、物理学参数探测方法，其特征在于，所述步骤“计算海底沉积物的体...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵维娜，吴志强，张训华，郭兴伟，樊黎明，祁江豪，秦珂，张世阳，尉佳，
申请(专利权)人：西北工业大学青岛研究院，
类型：发明
国别省市：