ESTIMATION OF WATER SATURATION IN A SAND DUNE FROM DIVING DIRECT SEISMIC P-WAVES. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF (Thesis) Abdullah Al Sahwan MS Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 3 August 2024. Download (2MB)

Arabic Abstract

تنخفض سرعة الموجة الزلزالية الأولية في الرواسب غير المجمعة بشكل طفيف مع ارتفاع تشبع الماء فيها، ثم ترتفع سرعتها بشكل مفاجئ وسريع عند تشبعها بالكامل بالماء. تهدف هذه الدراسة إلى معرفة مقدار تشبع المياه جزئياً في الرواسب غير المجمعة باستخدام الموجة الزلزالية الأولية المباشرة. باستخدام نماذج (قاسمان وهيرتز- ميندلين) وملف السرعة الملاحظ والمقدر من خلال هذه النماذج، سيتم بناء علاقة رياضية بين السرعة الزلزالية الأولية ومقدار تشبع المياه في الرواسب غير المجمعة باستخدام خواص المسامية للسوائل والمصفوفة للصخور. كمية تشبع المياه سيتم تقديرها باستخدام تقليل الخطأ التربيعي بين الوقت الملاحظ للموجة الزلزالية الأولية والوقت المقدر باستخدام العلاقة الرياضية المقترحة في هذه الدراسة. اختبرت العلاقة الرياضية بين السرعة الزلزالية ومقدار تشبع المياه على بيانات اصطناعية في تربة رملية وكان مقدار تشبع المياه فيها يتراوح بين (0-0.9)، وكانت النتائج تعطي القيم الصحيحة لتشبع المياه بنسبة خطأ 2%. علاوة على ذلك تم اختبار الطريقة المشار إليها في كثبان رملية في شرق المملكة العربية السعودية، ومقارنتها بالقيم المقاسة من العينات المأخوذة في المختبر والتي أشارت إلى كثبان رملية جافة. رغم اختلاف القيم الطفيف بين القيم المقاسة في المختبر والقيم المقدرة باستخدام العلاقة الرياضية المشار إليها، تشير النتائج إلى أن الكثيب الرملي جاف بشكل عام. استخدمت العلاقة أيضا في المقارنة مع قيم مختلفة لتشبع المياه في الكثبان الرملية مأخوذة من دراسات لمناطق مختلفة حول العالم عند نفس الظروف.

English Abstract

Seismic P-wave velocity (VP) in an unconsolidated sediment slightly decreases with water saturation (SW) until full saturation, where VP value suddenly jumps in the saturated sediment. In this study, I propose a method to estimate SW in partially saturated unconsolidated sediments using diving direct P-waves. I utilize the velocity profile observed and predicted in these sediments by Gassmann and Hertz-Mindlin models to construct a VP (SW) relation using available information about other matrix and pore-fluid properties. SW is estimated by minimizing the normalized squared error between the observed and calculated travel times of the diving direct arrival. Testing the proposed method on synthetic data in sandy dunes with SW ranging between 0 and 0.9 led to estimating the correct SW values within 2% error. Moreover, this method was also tested using direct arrivals in a sand dune in eastern Saudi Arabia, where SW values were measured in the laboratory for 10 samples from different depths. Despite considerable differences between the individual inverted and measured values at each depth, both measured and inverted SW values collectively indicate a dry dune. In addition, medians of both measured and inverted SW values are comparable to medians of SW values commonly reported in dry sand dunes across the world.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Earth Sciences
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Geosciences
Committee Advisor:	Al-Shuhail, Abdullatif
Committee Members:	Hanafy, Sherif and Benaafi, Mohammed
Depositing User:	ABDULLAH AL SAHWAN (g202101690)
Date Deposited:	07 Aug 2023 06:51
Last Modified:	07 Aug 2023 06:51
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142466