Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem:
http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/4332| Seismic wave propagation in fractured media saturated with fluids Propagación de ondas sísmicas en medios fracturados saturados con fluidos | |
| ANA LUCIA RAMOS BARRETO | |
| Jonás de Dios de Basabe Delgado | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Fluid-filled fractures, ultrasonic tests, fracture compliance Fracturas saturadas con fluidos, pruebas ultrasónicas, conformidad de fractura | |
| The effect of fluid within fractures on elastic wave propagation remains a complex and actively researched topic. In particular, establishing clear relationships between fluid viscosity, density, and wave behavior in fractured media presents significant challenges, with current literature offering no definitive conclusions. Accurately modeling fractures in wave-propagation simulations is further complicated by their small scale relative to the wavelength and other geological features. To address these challenges, combined laboratory measurements and numerical simulations are used to investigate the effects of fluid propertiesparticularly viscosity and densityon P- and S-wave propagation in fractured media. The experimental setup consists of stacked aluminum discs to mimic parallel horizontal fractures, which are filled with air, water, silicon oil, or honey. I examined configurations with 1, 5, and 10 fractures and determined static and dynamic, normal and tangential fracture compliances under dry and saturated conditions. These measurements are incorporated into elastic wave simulations using the Interior-Penalty Discontinuous Galerkin Method (IP-DGM) coupled with the Linear Slip Model (LSM) to explicitly represent fractures. Laboratory results show that P-wave velocity, transmission coefficient, and quality factor increase with fluid density, while they decrease with increasing fracture number. For S-wave, the results reveal a concave upward tendency on fluid density that is consistent across different fracture numbers. Fracture compliance-both normal and tangential- differ between dry and saturated conditions and tend to decrease as the number of fractures increases, with static values generally exceeding dynamic ones. Numerical simulations show good consistency with experimental observations, successfully discriminating between fluids, although numerical attenuation tends to be slightly underestimated. Furthermore, higher-density fluids enhance wave transmission by reducing the impedance contrast across fracture surfaces, thereby improving coupling and minimizing wave-front delays and amplitude attenuation. Overall, these findings highlight the ability of IP-DGM, combined with laboratory-derived fracture parameters, to model wave propagation in realistic fractured and fluid-saturated media accurately. This integrated approach provides valuable insights into the sensitivity of seismic waves to fracture and fluid characteristics, with important ... El efecto de los fluidos dentro de las fracturas en la propagación de ondas elásticas sigue siendo un tema complejo y actualmente investigado. En particular, relacionar viscosidad y densidad del fluido con el comportamiento de las ondas en medios fracturados saturados con fluidos representa un desafío, y la literatura actual no ofrece conclusiones definitivas. Además, la modelación numérica añade dificultades por la pequeña escala de las fracturas frente a la longitud de onda. Para abordar estos desafíos, este estudio combina mediciones de laboratorio y simulaciones numéricas con el fin de investigar la influencia de la viscosidad y densidad del fluido en la propagación de ondas P y S en medios fracturados saturados. La configuración experimental consiste en el apilamiento de discos de aluminio para simular fracturas paralelas horizontales, saturadas con aire, agua, aceite de silicón o miel, en configuraciones de 1, 5 y 10 fracturas. Se determinaron las conformidades para régimen estático y dinámico, para las componentes normal y tangencial, bajo condiciones secas y saturadas. Estas mediciones se incorporan en simulaciones numéricas de propagación de ondas elásticas con el Método de Galerkin Discontinuo con Penalización Interior (IP-DGM), con la integración del Modelo de Deslizamiento Lineal (LSM) para representar fracturas explícitamente. Los resultados experimentales indican que las conformidades son mayores en el régimen estático que en el dinámico, y que ambas disminuyen conforme aumenta el número de fracturas. Asimismo, se observa una diferencia marcada entre condiciones secas y saturadas. En este último caso, la densidad del fluido se correlaciona positivamente con la velocidad de la onda P, su coeficiente de transmisión y el factor de calidad. Para la onda S, estos parámetros presentan un comportamiento cóncavo hacia arriba en función de la densidad del fluido. Las simulaciones numéricas reproducen adecuadamente estas tendencias y permiten diferenciar con claridad los distintos fluidos. Sin embargo, subestiman ligeramente la atenuación. Las simulaciones confirman que los fluidos más densos favorecen la transmisión de las ondas al reducir el contraste de impedancia entre las interfaces de la fractura, mejorando el acoplamiento y reduciendo retrasos en el arribo como la atenuación. En conjunto, los resultados experimentales y numéricos demuestran la capacidad de IP-DGM combinado con la conformidad de la fractura ... | |
| CICESE | |
| 2025 | |
| Tesis de doctorado | |
| Inglés | |
| Ramos Barreto, A.L. 2025. Seismic wave propagation in fractured media saturated with fluids. Thesis Doctor of Science. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 86 pp. | |
| SISMOLOGÍA Y PROSPECCIÓN SÍSMICA | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Ciencias de la Tierra |
Cargar archivos:
| Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| tesis_Ana Lucia Ramos Barreto_2025.pdf | Descripción completa de la t esis | 13.26 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |