简介：在实验室对5块储层砂岩进行了模拟地层压力条件下的超声波速度测试。砂岩样品采自WXS凹陷的W地层,覆盖了从低到高的孔隙度和渗透率范围。实验选用了卤水和4种不同密度油作为孔隙流体,结合温度变化,实现了对流体粘度引致的速度频散研究。对实验结果的分析表明：（1）对于高孔隙度和渗透率的样品,无论是哪种流体饱和,观察到的超声波速度测试值和零频率Gassmann预测值的差异较小（约2-3%）,基本上可以用Biot模型解释;对于中等孔隙度和渗透率的样品,低粘度流体（〈约3mP·S）的频散效应也可以用Biot模型得到合理解释;（2）对于低、中孔隙度和渗透率样品,当流体粘度增加时,喷射流机制起主导作用,导致严重的速度频散（可达8%）。对储层砂岩的微裂隙纵横比进行了估计并用于喷射流特征频率的计算,当高于该特征频率时,Gassmann理论的假设条件受到破坏,实验室测得的高频速度不能直接用于地震低频条件下的W地层砂岩的Gassmann流体替换研究。

简介：传统上，有限差分的差分系数一般可以通过泰勒级数展开法或优化方法来极小化频散误差得到。基于泰勒级数展开的差分法在有限的波数范围内精度较高，但在这个范围之外会产生较强的数值频散；基于最小二乘的优化有限差分法能在更大的波数范围内达到较高的精度，并可以在较小的计算需求内获得全局最优解。本文将基于最小二乘的优化有限差分法从二维正演模拟推广到三维，形成了计算效率高、高精度范围宽、适合并行计算的三维声波优化有限差分方法。频散分析及正演模拟表明本文发展的有限差分方法可以很好地压制数值频散。最后，将本文发展的有限差分方法应用到三维逆时偏移的震源波场延拓和检波点波场延拓中，并结合有效边界存储策略与checkpointing技术在GPU集群上实现三维逆时偏移以提高计算效率、减少存储量。三维逆时偏移试算结果表明本文三维优化有限差分方法与传统的有限差分法相比可以获得更高精度的偏移成像结果。

简介：非裂化的完全匹配层(NPML)吸收边界条件首先用于有限差分方法模拟固体中弹性波的传播。本文将NPML加以推广用来模拟孔隙介质中弹性波传播。采用空间四阶精度和时间二阶精度中心差分将Biot方程离散化到交错网格。我们选取柱状双层模型来验证NPML有效性。并将NPML应用到储层环境下裸眼井模型,数值结果和离散波数法得到结果进行了对比,符合较好。

简介：常规声波测井解释方法建立在各向同性地层中的垂直井基础之上,对各向异性地层中的水平井和斜度井并不适用。在水平井和斜度井的钻井过程中,岩屑会溅到井壁并最终在井壁底部形成一层薄岩屑层。同时,高速层和各向异性也可能会影响声波时差的测量。本文采用结合了Hybrid-PML的交错网格时域有限差分方法（SGS-FDTD）,研究阵列声波仪器在各向异性介质中的水平井和斜度井条件下,不同因素对测得时差所带来的影响。模拟结果揭示了声波时差在高速层,薄岩屑层,井斜角,层厚,各向异性等不同影响因素下的相应规律。我们发现当波长远小于井壁与高速层的距离时,能够准确测得目的层时差;然而在两者处于同一量级时的近场条件下,几何声学理论不再适用;当井眼底部存在岩屑层时,费马原理依旧适用,对真实时差测量没有影响;在各向异性地层环境下,井斜角的增大使得测得时差由垂直向时差逐渐趋近于水平向时差;对于特定源距的声系,仪器在目的层中所移动的距离超过一定距离时,方可获得薄层时差值。基于不同井斜角和不同各向异性大小均匀TI地层模型的模拟结果,绘制了时差估计图版,可以对任意井斜角和各向异性比的模型进行时差的定量估计。通过对不同声系和不同弹性参数的模拟实验,证明了这种时差估计方法对TI地层中的水平井和斜度井准确有效。

简介：频率域全波形反演充分利用全波场的振幅、相位以及频率信息，采用较少的频率便能反演得到精度很高的速度模型。本文以有限单元法为基础，对起伏地形条件下二维声波频率域全波形反演进行了研究。在正演算法中，针对截断边界问题，并考虑多频率联合反演中计算区域采用同一套剖分网格的需求，提出了一种适用于起伏地形的衰减边界条件算法。该算法的核心思想是在控制方程波数项中引入衰减因子，通过一定方式调节衰减因子使得声波在衰减层中充分衰减，达到压制截断边界影响的目的。根据指数衰减规律，文中推导出了一种新的衰减因子计算公式，并给出了不同频率条件下衰减层厚度计算公式；在反演算法中，采用共轭梯度法求解高斯牛顿反演迭代方程组，避免直接求解雅克比矩阵和Hessian矩阵带来的巨额计算量，并采用相同的反演模型，对比分析了不同初始模型和频率组合对全波形反演结果的影响。起伏地形模型数值模拟和全波形反演数值试验表明，本文提出的指数衰减边界条件算法和基于该算法的全波形反演算法具有很好的应用效果。

简介：阵列声波信号是典型的非线性、非平稳信号，Hilbert～Huang变换（HHT）是处理非平稳信号的一种比较新的时频分析方法。通过对信号进行经验模态分解（EMD）和对瞬时频率的求解，可以获得声波信号的时一频谱。其关键技术就是进行经验模态分解，任何非平稳的信号都可以分解为有限数目并且具有一定物理意义的固有模态函数。EMD方法可以理解为以声波信号极值特征尺度为度量的时频滤波过程。滤波器充分保留了声波信号本身的非线性和非平稳特征，在声波信号的滤波和去噪中具有很大的优势。文中介绍了HHT时频滤波的实现过程，并列举了一些声波测井波列实例，说明了该方法的有效性。

简介：阵列声波信号是典型的非线性、非平稳信号,Hilbert-Huang变换(HHT)是处理非平稳信号的一种比较新的时频分析方法。通过对信号进行经验模态分解(EMD)和对瞬时频率的求解,可以获得声波信号的时-频谱。其关键技术就是进行经验模态分解,任何非平稳的信号都可以分解为有限数目并且具有一定物理意义的固有模态函数。EMD方法可以理解为以声波信号极值特征尺度为度量的时频滤波过程。滤波器充分保留了声波信号本身的非线性和非平稳特征,在声波信号的滤波和去噪中具有很大的优势。文中介绍了HHT时频滤波的实现过程,并列举了一些声波测井波列实例,说明了该方法的有效性。

简介：地层品质因子Q反映了地层对地震波吸收衰减的强弱,是油气检测的重要指示因子,准确提取Q值十分重要。本文根据地震子波能量衰减特征,提出基于子波衰减前后能量比的Q值提取方法。该方法是综合利用多点信息估算子波能量,规避了常规Q值方法（如质心频移法）对地震子波谱的假设,适用于任意波谱形状,但对资料的保真度要求较高。VSP正演模型测试发现,在非固有衰减（如几何扩散、反射透射损失等）得到准确补偿的前提下,能比法能较好地反演地层Q值。实际零偏VSP资料应用表明,能比法提取的Q值趋势与谱比法基本一致,具有一定的可信度。

简介：无网格法形函数构造不依赖预定义的单元，具有计算精度高、处理复杂模型便利等优点。本文介绍了无单元Galerkin法（EFGM）、点插值法（PIM）与径向基点插值法（RPIM）三种全域弱式无网格法的近似原理及特点；以二维泊松方程为例研究了支持域无量纲尺寸、场节点与背景网格设置对无网格法计算精度的影响。将RPIM与EFGM应用于频率域线源二维正演，给出了RPIM形状参数的推荐值；分析了均匀介质模型大地电磁（MT）二维正演无网格法边界条件直接加载与罚函数法加载的精度差异，结合PIM与RPIM边界条件加载便利及EFGM计算复杂模型精度高的优势，提出了EFG—PIM及EFG．RPIM耦合算法，数值计算结果验证了耦合算法的有效性。研究发现：无网格法及其耦合方法适用于电磁法数值模拟；支持域无量纲尺寸取1．0时无网格法精度与效率高，场节点与背景网格重合时计算效果佳；泊松方程求解PIM及RPIM精度较EFGM低，计算均匀介质MT响应精度较EFGM高；RPIM改善了PIM计算涉及的奇异性问题，对应支持域无量纲尺寸选择空间大。

简介：震源定位是微地震监测关键技术之一。本文提出用于微地震定位的弹性波和加权弹性波（WEW）干涉成像方法。该方法在保证定位精度的同时，还可避免震源假象。通过各向同性水平层介质状模型的数值试验，初步表明该方法可适应低信噪比微震信号、速度随机扰动、较稀疏的检波器分布等情况，并在速度模型存在一定的系统误差时也仍保持较高的定位精度。由于干涉成像方法不需要进行初至拾取，定位效率相对传统走时方法也得到了提高。采用二维断层模型试算Nnumericalresultsofusingatwo-dimensionalfaultmodel，表明方法还能实现多震源定位，且比逆时成像有更高的定位精度。

简介：本文介绍了在B隧道勘查中应用高分辨电磁成像技术探测隐伏构造的一个成功实例.数据采集采用高频电磁成像系统(STRATAGEMEH4,频率范围从1Hz到90kHz).野外采集正交的电磁场分量,从地磁成像剖面中提取目标体有关电磁学信息.为获取高质量的采集数据,野外采用包含天然场源和全张量可控源的混合场源.B隧道坐落在位于中国中部的湖北省的西部,隧道埋深不到200m,但区域地质作用导致它的地质机构十分复杂.第一次勘查过程中,勘探人员误把一个脱落体的露头当成基岩面,施工过程中出现了冒顶.第二次勘探时采用高分辨电磁法和折射地震法,这次勘探找到了隐伏的基岩面和一个隐伏断裂.勘探结果与后来隧道挖掘揭示的构造吻合.

简介：电磁全息测量数据包含两种模态，因此重建流动图像也需采用“双模”融合的敏感场。首先，通过电磁全息探测物理场分析，结合层析成像数学理论Radon反变换，从定解问题推导了全息测量敏感场函数表达式。其次，将有限元仿真计算得到的全息测量敏感场应用于模拟流动试验和全息成像。结果表明，基于复电位φ关于极径r的偏导数的全息测量敏感场契合了Radon反变换的数学表达，且充分体现了幅度、相位测量敏感性；反演所得流动图像更加吻合实际流型。全息测量敏感场构建有效克服了传统单模敏感场在计算精度和计算效率等方面的局限性。

简介：常规的重力梯度法对地质体位置划分很模糊,当深度越大,地质体越小时,对Vzz和Vzx求导的误差也越大,导致结果与实际偏差很大。本文提出状态判别因子对角点位置进行优化确定,比常规高阶重力导数法更精确,使重力梯度法在对小地质体和断裂上有更好的分辨率,理论模型试算和实际资料处理效果很好,为找矿或划分地下地质体产状提供了更有利的依据。

简介：Inthispaper,wetheoreticallyandnumericallystudyacombinedmonopole–dipolemeasurementmodetoshowitscapabilitytoovercometheissuesencounteredinconventionalsingle-wellimaging,i.e.,thelowsignal-to-noiseratioofthereflectionsandazimuthambiguity.First,theazimuthambiguity,whichexistsextensivelyinconventionalsingle-wellimaging,issolvedwithanimprovedimagingprocedureusingcombinedmonopole–dipoleloggingdatainadditiontoconventionalloggingdata.Furthermore,wedemonstratethatthedirectwavespropagatingalongtheboreholeswithstrongenergy,canbeeffectivelyeliminatedwiththeproposedcombinedmonopole–dipolemeasurementmode.Thereflectionsarethereforepredominantinthecombinedmonopole–dipoledataevenbeforethesignalsarefiltered;thus,thereflections’arrivaltimesineachreceiverareidentified,whichmayhelpminimizethedifficultiesinfilteringconventionalloggingdata.Theoptimizedprocessingflowofthecombinedmeasurementmodeloggingimageisgiveninthispaper.Theproposedcombinedmonopole–dipolemeasurementmodemayimprovetheaccuracyofsingle-wellimaging.

简介：随着煤矿的深部开采，多层积水采空区探测成为煤田水文物探工作的新内容。中心回线瞬变电磁（简称TEM）法因场结构与地层的耦合关系，对低阻层探测有利。但低阻层的屏蔽作用不仅使得探测同样的深度需要更长的观测时间，而且还会减弱下伏地层的异常响应。本文通过直接时域数值模拟和水平分层大地的模型正演，估算了探测目的层所需要的时间长度，根据噪声对观测数据造成的影响，给出了多层积水采空区可分辨的标准。山西大同达子沟煤矿水文勘探中获得的TEM实测曲线，表现了对多层积水采空区的探测能力。在实测曲线的定量反演解释中，利用电测井资料作为初始参数进行定量反演，约束了煤系薄层的等值性。所推断的三层和两层积水采空区，为钻孔所证实。研究结果表明，当观测时间有足够的长度、下伏地层的异常显示大于观测误差，中心回线TEM法探测多层采空区积水是可行性的。

简介：Theattenuationfactororqualityfactor(Q-factororQ)hasbeenusedtomeasuretheenergyattenuationofseismicwavespropagatinginundergroundmedia.ManymethodsareusedtoestimatetheQ-factor.WeproposeamethodtocalculatetheQ-factorbasedontheprestackQ-factorinversionandthegeneralizedS-transform.TheproposedmethodspecifiesastandardprimarywaveletandcalculatesthecumulativeQ-factors;then,itfindstheinterlaminarQ-factorsusingtherelationbetweenQandoffset(QVO)andtheDixformula.TheproposedmethodisalternativetomethodsthatcalculateinterlaminarQ-factorsafterhorizonpicking.Becausethefrequencyspectrumofeachhorizoncanbeextractedcontinuouslyona2Dtime–frequencyspectrum,themethodiscalledthecontinuousspectralratioslope(CSRS)method.ComparedwiththeotherQ-inversionmethods,themethodoffersnearlyeffortlesscomputationsandstability,andhasmathematicalandphysicalsignificance.WeusenumericalmodelingtoverifythefeasibilityofthemethodandapplyittorealdatafromanoilfieldinAhdeb,Iraq.TheresultssuggestthattheresolutionandspatialstabilityoftheQ-profileareoptimalandcontainabundantinterlaminarinformationthatisextremelyhelpfulinmakinglithologyandfluidpredictions.

简介：为了有效处理人工源的影响,本文开发了带源的CSAMT二维正反演算法,可用于全区（近区、过渡区和远区）资料的反演。引入正则化因子完成磁法二维反演,并且将模型参数调整为磁化率的对数,保证反演过程中磁化率始终为正值。本文基于交叉梯度原理,将CSAMT和磁法进行联合反演,通过搜索交叉梯度项权重的方法,避免了不同异常源引起的两种异常相互干扰的问题。理论模型算例表明基于交叉梯度的联合反演方法优于单独反演。本文开发的带源CSAMT二维正反演算法,有效处理了人工源的影响,保证了最终联合反演算法的可靠性。

简介：标量CSAMT只适合一维及测量方向与构造方向垂直的二维情况,对于复杂的三维地电结构,CSAMT需采用张量测量。本文试图采用矢量有限元法实现三维张量CSAMT的正演模拟。为了验证算法的正确性,本文在层状介质中计算了三维CSAMT远区的电场,磁场及阻抗张量,并且与层状介质中的理论解进行了比较,接着还模拟了均匀半空间中含有三维异常体的模型,并且分析了四个阻抗张量、视电阻率及阻抗相位的响应特征。得出如下结论：采用矢量有限元法来模拟三维张量CSAMT,其电磁场及阻抗张量的实虚部计算精度都比较高,并且该方法本身满足电场法向不连续,不用进行散度校正。

简介：在直流电法有限元数值模拟中，针对常规结构化网格源点附近网格节点数值精度低的问题，并考虑计算效率和反演成像的需求，本文在二维点源问题中提出一种新的网格加密一收缩方法。其核心思想是在结构化网格计算区域中先后引入网格节点加密和网格节点收缩两个环节。通过在计算区域水平方向上均匀加密网格节点密度，降低源点奇异性的影响范围，并提升对地形的模拟能力；通过在计算区域垂向方向上将多个网格收缩到一个网格中，降低网格节点的规模，进而提高数值计算的效率。理论模型检验表明，网格加密-收缩方法能有效地解决源的奇异性问题，与均匀加密网格相比，网格节点总数降低了约80％。

简介：本文提出了一种基于Kirchhoff积分偏移和逆时偏移的联合速度分析及成像方法,采用剩余曲率分析及层剥离策略进行偏移速度建模。本文方法改善了Kirchhoff积分偏移在复杂构造时计算精度不高和逆时偏移计算效率慢的缺点,兼有计算效率高、成像精度高的优点,并将其应用在反射波法隧道超前预报中。通过模型试算,发现隧道中使用逆时偏移的成像结果在多方面优于Kirchhoff积分偏移的成像结果;通过对实测数据的处理,验证本方法计算效率较高,建立的速度模型合理,成像剖面清晰,结合地质调绘资料可对隧道开挖前方地质构造做出较准确预报。