FM—CW地质雷达在有损耗的分层介质中的特性(下)

FM—CW地质雷达是一种通过发送周期性的连续调频(FM)线性扫描信号达到探测地下异物目的的仪器。由于其简单的硬件构成以及在较低功耗介质中雷达天线工地下异物的距离可通过FM—CW雷达信号来确定,在一些高分辨率探测的地质任务中,FM—CW地质雷达较为常用。本文针对一维和二维的情况,利用数学解析和数值分析的方法,提出了FM—CW雷达在无损耗和有损耗的地下分层中的模型,并利用FFT(快速傅立叶交换)和“距离等式”,根据接收信号的频谱,讨论了如何利用反演公式同时将距离和介电常数转置的过程。另外,本文还讨论了多层地质结构信号的图像和频谱。     

矿井地质雷达在煤矿中的应用现状分析

在科学技术不断进步的推动之下,雷达探测技术得以诞生。对于这种电磁勘探技术来说,能够实现对地下介质构造与分布的规律情况进行探测的效果。鉴于此项技术不仅便于操控,而且更加直观,所以迅速被运用到煤矿开采工作当中。本文通过阐释地质雷达探测技术的应用原理,分析了矿井地质雷达探测技术具体的应用案例,从而有效提升矿井地质雷达在煤矿中应用的总体水平。     

利用独立分量分析技术对油气富集区进行地震识别

地下地质体可等效地分成地质体几何形态、地质体骨架属性、流体属性和噪音4个相互独立"基本结构因子".地震观测信号可等效地看成是地下地质体4个"基本结构因子"信号源的线性混叠信号,利用独立分量分析技术(ICA)可从混叠信号中提取出这些相互独立的信号源,从而可提取出隐含在地震观测信号中的含油气性(流体属性)和沉积相(骨架属性)等有用的信息.利用ICA技术从地震属性中分离出相互独立信号源的地质解释,主要依靠对工区现有的地质研究成果来赋予它实际的地质含义,这具有一定的主观随意性,可通过信息熵等其他数学方法减小这种解释的主观性.     

影响地质雷达工作的因素分析

广泛用于工程勘查、水文调查、考古探测领域的地质雷达技术日趋成熟.针对不同的勘察目标、不同的地下介质,科学地设计其探测深度和分辨率是技术应用的关键.为此,必须分析、掌握雷达工作的三个重要参数:环境电导率、介电常数和探测频率.环境电导率σ是表征介质导电能力的参数,它决定了电磁波在介质中的穿透深度,其穿透深度随电导率的增加而减小,并与土壤中的含水量有密切的关系;当σ＜10-7S/m,并满足介电极限条件时,电磁波衰减小,最适宜发挥地质雷达应用效果.介电常数是影响应用效果的另一个重要因素,高频电磁波在介质中的传播速度主要取决于介质的相对介电常数,而反射信号的强弱取决于介电常数的差异.探测频率不但是制约探测深度的一个关键因素,同时也决定了探测的分辨率;探测频率越高,探测深度越浅,探测的垂直分辨率和水平分辨率越高.     

复杂环境扇三角洲沉积结构探地雷达精细探测技术研究

以冲积扇、扇三角洲为主的粗粒沉积扇体规模庞大、体系多样、生储盖配置良好,蕴含巨大勘探潜力。以往主要通过观察露头、分析岩心、测井和地震勘探等方法研究扇三角洲的沉积结构与演化规律,存在获取地下信息不连续、效率低和分辨率低等问题。利用探地雷达可进行快速、高分辨率连续探测,有助于精细解剖扇三角洲浅部沉积特征。文中利用探地雷达对青海希里沟湖扇三角洲内部结构进行探测,通过野外采集实验,分析数据特征和属性,阐明复杂环境对探测结果的影响,提出复杂环境下探地雷达精细探测的最优野外数据采集方案。同时,针对数据中道间距不一致、同相轴交叉和地形起伏等问题,提出距离归一化、偏移和静校正三个关键处理手段。实现了水道和坝体边界亚米级精度的定位,给出了水道和坝体的尺寸信息,阐明了洪水对扇三角洲储层结构的影响,为后期埋深数千米的古代扇三角洲储层建模提供了必要的精细构型组合规律和定量地质信息。     

基于高频电磁波的随钻探层测距雷达技术研究

为了提高水平井钻井过程中储集层钻遇率,需要实时探测储集层边界。为此,提出了一种基于高频电磁波的随钻探层测距雷达技术。随钻探层测距雷达在钻具进入煤层后,实时探测煤层的顶底板,实时测量钻具与煤层顶底板之间的距离,实现地质导向,甚至可以实现地层成像功能,从而指导施工人员控制钻头始终穿行在储层中。以煤层气钻井为应用对象,对随钻探层测距雷达测量原理、测量方法及电路系统等方面进行了研究。室内试验中测量距离与实际距离间的相对误差为3.8%。这表明随钻探层测距雷达可以有效提高煤层气储集层的钻遇率。     

雷达探测技术在分离器实时排液上的应用

页岩气藏在储层压裂改造后的测试和试采阶段,从井筒返排出的流体中往往含有大量的压裂砂、岩屑等杂质,这些流体经分离器分离的过程中,容易堵塞分离器液位控制装置,使得浮筒液位感应失真,导致分离器自动排液功能失效。在这种情况下普遍采用人工不定期检查、手动开关阀门的方式排液。本研究利用雷达电磁波探测物质表面距离的功能,通过将雷达液位计的探测电信号转换成分离器Fisher控制阀的压力控制信号,实现雷达液位计与分离器Fisher控制阀联动,解决分离器液位的实时监测和自动排液的问题。该技术是信息化和机械化的有机结合,通过远程监控和自动控制,解决了分离器排液智能化的问题,提高了工作效率,保障了生产安全。     

利用时频域地震信号相位残点特征检测地层连续性

谱分解法是一种重要的频率域属性分析方法,地震信号经过频谱分解后可从特定频率中提取掩盖在宽频信号中反映地质异常信息的信号,从而提高常规地震资料的分辨率。现今常利用频谱分解后的振幅谱开展地层横向连续性检测、地层识别等,而忽略了相位谱的作用。本文主要利用复Morlet小波变换对信号进行频谱分解并计算相位谱的残点,再根据得到的相位残点属性进行地层不连续性检测。通过理论正演分析、实际地震资料的处理及多口井资料验证,表明相位残点属性对地层横向细微的连续性变化较敏感,可揭示一些在常规地震剖面中无法有效识别和刻画的重要地质特征。本文认为相位谱属性是一种适用于地层连续性检测的新技术。     

随钻方位电磁波仪器界面预测影响因素分析

随钻方位电磁波仪器的探测深度决定仪器的界面预测能力,了解随钻电磁波仪器在不同地层环境下的探测特性,对准确进行界面预测和判断有重要意义。模拟了仪器的界面响应特征以及边界走向与仪器工具面角的关系,介绍了随钻电磁波仪器探测深度的定义,通过模拟随钻方位电磁波电阻率的探测特性,分析了不同地层及仪器参数对随钻方位电磁波仪器探测深度以及界面距离反演结果的影响。结果表明,在地质导向过程中,相邻地层的电导率的差决定了随钻方位电磁波仪器的信号幅度,而相邻地层的电阻率对比度和电导率的差同时影响仪器的探测深度,同时仪器对交叉耦合分量电动势(Vzx)的分辨能力也决定了仪器的探测深度;界面距离反演地层模型中,低电阻率地层电阻率的精确度比高电阻率地层电阻率精确度对反演距离的正确性和准确度影响更大。     

综合勘探的发展

综合勘探是勘探我国油田过程中一项行之有效的技术。我们还将继续运用并发展这一技术。我们要认识地下油气藏,就要研究或促使地下油气藏发给我们直接或间接的信号。地下油气藏是我们取得信号的“信源”。但从信源发来的信号,在通过地层和仪器的“传信道”时,受到了严重的干扰,成为模糊不清。所以要利用任何值得利用的“附加(补充)信号”去克服干扰。这就是综合勘探在信息传导上的实质。这些“附加的信号”可以来自全地球和油气藏有关的因子,全盆地石油地质要素和所有勘探方法的成果等。本文提出几个有关综合勘探的基础性问题。     

非线性扫描

常规可控震源都是采用瞬时频率随时间线性变化的扫描信号。如果把瞬时频率作适当的非线性变化,就可以得到一个以地层衰减率的倒数的平均值为输入的频谱。此频谱的时间函数为一对数扫描信号,在其10-100赫的频带内,振幅强度可以增长20分贝。此扫描信号具有很理想的特性,它可以增加记录的高频成分,降低低频和谐波成分,提高地层的分辨率。     

常规可控震源限定频谱高频拓展

常规可控震源因自身因素,工作频宽受到一定的限制。本文通过分析影响可控震源高频出力的关键因素,得出可控震源高频出力特性曲线,基于扫描功率谱和扫描信号频变速率的关系,得到一种限定频谱高频拓展扫描信号设计方法,并对此方法设计高频拓展信号进行了井下对比接收。该限定频谱高频拓展方法不影响其他频段的能量,高频段震源畸变小,具有进一步拓展可控震源高频极限频率的技术优势。     

变扫描技术用于高分辨率采集可能性探讨

常规的变扫描技术，由于发送的信号谱与大地自然响应特性基本一致，频带较窄，不能用来进行高分辨率采集，单纯加宽变扫描组的频带或使变扫描组向高频上移，则因高频易被地层衰减，记录信号频带仍难以拓宽，收效甚微，本文认为，只有吸取联合扫描技术选取扫描组的灵活性，进行拟反转级联式非线性扫描设计，才能赋予变扫描技术新的生命，在高分辨率采集方面发挥作用。     

可控震源资料处理中扫描信号的选择

在可控震源资料处理中,选取扫描信号有三种情况:①处理时用的扫描信号和野外用的扫描信号完全一样,但起、止时间不一样;②扫描信号的起、止时间相同,但起、止频率不同;③野外用的是一个频繁变化的扫描信号,而处理时用的是一个不变的扫描信号。对于情况①要考虑两令扫描信号之间的时移产生的影响。对于情况②要考虑共同频段之间的时差;当频率变化1赫兹时,造成的时移为0.463秒。情况③是无规律可循的。由此可见,扫描信号在可控震源资料处理中的作用。每炮记录相关时必需选用本炮实际记录的扫描信号,绝对不能选用计算机产生的统一扫描信号。野外记录的扫描信号变化时,必须有详细记录。     

可控震源线性扫描信号仿真分析

可控震源技术是地震勘探领域一种重要的勘探技术,扫描技术是可控震源技术的重要组成部分。本文从提高扫描信号自相关函数特性出发,对可控震源中的常用扫描技术——线性扫描信号进行了深入地分析和研究。利用matlab软件通过对自相关函数及幅度谱进行仿真分析,找出了线性扫描信号斜坡参数优化设计的方法,从而为提高勘探分辨率提供了理论依据。     

可控震源非线性扫描在高分辨率地震采集中的应用

可控震源的扫描信号可以控制，对环境破坏较小，特别适合炸药震源禁区的地震数据采集。扫描信号的理论基础是线性信号，但是地下介质对地震波的吸收衰减是非线性的，因此线性扫描不能对高频衰减进行补偿，降低了信号的信噪比，由此发展了非线性扫描技术。非线性扫描技术的扫描速率不再是常数，通过在高频段合理增加扫描时间来实现对高频衰减的补偿，达到提高地震分辨率的目的。在哈萨克斯坦S区的高分辨率地震数据采集中，采用非线性扫描技术，通过对扫描参数的优选，对高频能量进行了有效补偿，取得了较好的效果，实现了高分辨率地震数据采集。     

用时间域希尔伯特变换求取信号的最小相位谱

当一个信号为最小相位时,其振幅谱和相位谱符合希尔伯特变换关系。对一个非最小相位信号,在已知它的振幅谱之后,可以通过希尔伯特变换求出一个与之具有相同振幅谱的最小相位信号。本文讨论一种直接将对敷振幅谱在时间域作希尔伯特变换求取最小相位谱的方法。为了减少希尔伯特因子的截断影响和加快收敛,应用帕曾(Parzen)窗函数镶边。因为帕曾时窗函数的频谱没有旁瓣,也不存在泄漏问题。此法的特点是一种既在频率域又在时间域进行混合运算的方法。以RDS-500计算机为例,此法的运算时间要比全部在频率域的运算时间减少一倍。文中列举了几种不同情况下提取最小相位谱的方法。当反射系数序列为白噪序列时,地震记录的振幅谱与震源子波的振幅谱只差一个常数,这时可用地震记录的振幅谱代替震源子波振幅谱,再用文中提出的方法,求出震源子波的最小相位谱。当输入的是一个混合相位信号,也可以采用本文提出的方法转换成最小相位信号。     

可控震源线性扫描的优化设计

在可控震源技术发展的过程中，许多学者对扫描技术进行了研究，提出了几种新的扫描技术，但由于这些新技术自身的局限性，在实际的野外工作中，线性扫描的应用仍然最为广泛。因此，在便携式高频可控震源系统（ＰＨＶＳ）的研究中，首先研究了线性扫描技术，如何通过优化设计来提高线性扫描的分辨率是该项研究的主要目的。在可控震源法地震勘探中，勘探分辨率取决于相关子波的分辨率，而相关子波又来源于扫描信号的自相关函数。为此我     

旋回层序地层的控制因素

旋回层序是受天文周期控制的,以最大洪泛面为顶、底界的,由进积叠加到退积叠加构成的有成因联系的沉积地层,是天文周期的真实记录。以鄂尔多斯盆地Sh99井延长组为例,应用离散小波变换方法对GR曲线进行了信号分解,并进行了各细节分量的频谱分析。根据各细节分量的优势频率比值与天文频率比值之间的对应关系,确定了与各天文周期对应的沉积旋回,并在延长组绝对地质年龄约束下划分了旋回层序。研究表明,以天文周期为依据、以小波变换及频谱分析为手段可以合理并有效地开展旋回层序划分。