Modeling attenuation and dispersion of acoustic waves in porous media containing immiscible non viscous fluids

Abstract

This paper reports the results of the propagation of P-waves in porous media, simulated by solving the generalized Biot´s equations in finite differences. In saturated models, it was observed that when a wave advances, the maximum amplitude of the spectrum is shifted to lower frequencies, and that this maximum amplitude and its frequency are directly related. Besides this, the quality factor decreases with porosity and saturation. Hence, attenuation becomes higher when porosity, saturation, and frequency increase but tends asymptotically towards a constant value. Although phase analysis is generally discarded, it does provide interesting results. It was noted that the wave phase changes linearly with frequency at a rate of change that increases linearly with travel time. This rate increases with saturation but decreases slightly with porosity. This work ignores spherical divergence or scattering and concentrates on intrinsic attenuation caused by friction, particularly between fluids and solid particles.

Este artículo reporta resultados de la propagación de ondas P en medios porosos, simulada solucionando en diferencias finitas las ecuaciones generalizadas de Biot. En modelos saturados se observó que cuando avanza la onda, la amplitud máxima del espectro se desplaza hacia frecuencias menores, y que esta amplitud máxima y su frecuencia están directamente relacionadas. Además, que el factor de calidad disminuye con la porosidad y la saturación. Por ende, la atenuación aumenta con la porosidad, la saturación y la frecuencia pero tiende asintóticamente a un valor constante. Se observó que la fase de la onda cambia linealmente con la frecuencia a una rata de cambio que aumenta linealmente con el tiempo de viaje. Esta rata aumenta con la saturación pero disminuye ligeramente con la porosidad. Este trabajo ignora la divergencia esférica y la retro dispersión, concentrándose en la atenuación intrínseca causada por la fricción, en particular entre líquido y partículas sólidas.