自适应有限元法的大地电磁二维各向异性正反演

电性各向异性广泛存在于地壳和上地幔范围内,对观测电磁场有不可忽视的影响。大地电磁法能够探测大范围深部电性结构并反映其各向异性特征,但目前关于该方法各向异性二维正反演的研究还有待加深。利用基于非结构网格的自适应有限元法求解对角各向异性情况下大地电磁正演控制方程,既有利于起伏地形和复杂地质构造的建模,又便于模拟包含多种尺寸结构的地电模型;网格的自动细化可避免人为网格划分导致的计算误差并可提高计算效率。反演算法则采取了经典模型空间Occam策略,使得模型的搜索过程非常稳定,能在较少迭代次数内获得合理的反演结果。对经典四层层状模型和二维各向异性块体模型进行了正演模拟试算,并分别与一维准解析解、二维有限差分数值解结果进行对比,验证了正演算法的准确性;最后对一复杂海底起伏各向异性模型进行了反演试算,反演结果准确反映了各向异性异常体的存在,并成功地还原了真实模型的主要电性特征。     

自适应有限元海洋大地电磁场二维正演模拟

自适应有限元海洋大地电磁场二维正演算法是在完全非结构三角单元网格上实现的,这种网格能够真实地拟合地形起伏、倾斜界面等复杂地质构造,并且该方法能够自动细化网格并在不显著增加计算时间的条件下提供可靠的计算结果。通过模拟二维地电模型大地电磁场响应,并与规则矩形网格有限元数值解进行比较,验证了算法和程序的正确性和精度。最后,计算了两个海底起伏地形模型的大地电磁场响应,且与陆地模型的大地电磁场进行对比,讨论了海底地形起伏对海洋大地电磁场响应的影响。     

综合电法技术在江苏J油田勘探中的应用

1991年,在江苏J油田开展综合电法试验,旨在探索电法新技术在寻找含油气构造中的应用效果和前景,确定J油田主要油气藏类型的综合地电模型及其在地面电法勘探中的异常效应。本次试验,用大地电磁法(MT)、声频大地电磁法(AMT)和可控声频大地电磁法(CSAMT)研究地层和构造.用激发极化法(IP)和频谱激电法(SIP)直接寻找油气藏:试验资料与三维地震、钻井、测井结果对比表明.综合电法试验反映的地质构造、油气储集层与实际情况吻合。本文简要介绍CSAMT、IP、SIP三种电法技术的方法原理、关键技术以及试验效果。     

用边有限元法计算三维各向异性介质的电磁响应

用边有限元基函数导出了各向异性介质中麦克斯韦(Maxwell)方程的边有限元关系式,计算了三维各向异性介质中多分量电磁测井的响应.将总场分离成背景场和二次场的处理技术,使该方法适应于有限尺寸和任意方向的源以及倾斜井眼.离散化得到的方程用加不完全乔累斯基分解预处理的Krylov子空间迭代算法实现.利用多层模型检验了该方法.模拟结果表明,不同的发射和接收方式在各向异性介质中电磁测井响应有较大差别,共面垂直线圈发射和接收,视电导率介于各向异性的垂直电导率和水平电导率之间;同轴水平线圈发射和接收,视电导率等于各向异性的水平电导率,用多分量电磁测井可以给出更多和更准确的地层电阻率信息.     

鄂尔多斯盆地南部MT剖面综合地球物理解释

通过对鄂尔多斯盆地南部测量剖面７３个大地电磁测深点料的处理,将各点的测深曲线进行了归纳分类,探讨了曲线类型的电性层划分与地质属性的关系。在ＭＴ资料处理解释的基础上,对模型作了二维正演计算,同时又对对测区的重磁异常作了进一步的处理,并结合地质,钻井资料进行了综合地质与地球物理解释,对查明该区地的地电结构,沉积特征,深部构造和断裂展布以及其底性质提出了新的认识。     

大地电磁激电效应油气检测试验

柴达木盆地A气田主要产气层段因与其上、下段电性差异大,呈现明显的高电阻率特征,应用大地电磁测深方法能够反映这种电性变化。但影响地层电阻率升高的因素较多,通常应用大地电磁测深也不能准确确定引起高电阻率异常的原因。为此,本文开展大地电磁激电效应试验。结合试验区的地质目标,在电磁法中引入频谱激电法中的柯尔—柯尔模型模拟大地激发极化特性,提取激发极化信息。试验结果表明,气田区呈现高电阻率、高极化异常模式,由此可利用极化异常对高电阻率异常的含油气性进行检测评价,有可能指示油气的存在。     

大地电磁全频段偏移成像技术及其应用

改进的有限差分法大地电磁场偏移成像技术，使差分方程精度和成像分辨率有了明显的提高，将以往仅限于模型试验研究推进到了实用阶段，适用于复杂地电模型和实际资料的处理解释，并进一步实现了全频段偏移成像技术。江苏下扬子区及徐闻地区大地电磁测深资料的偏移成像处理和解释，显示了该方法的有效性和实用性。     

大地电磁测深中用一维反演结果近似二维地电断面的效果

一维反演方法仍然是现今大地电磁测探资料解释中最常用的方法。但是利用一维庆演方法所得的等值线图很准确定二维地电断面的形态和大小,若配合截断电阻率,就能基本确定地电断面的形态和大小。文中利用有限元法计算了四种二维地电断面上的大地电磁TE极化和TM极化时的机电阻率测深曲线,反演分别采用Bostick法和最小二乘迭代法。     

用垂直数值模式匹配方法计算多频电磁测井响应

利用垂直数值模式匹配方法计算了轴对称介质模型的电磁测井响应，该算法既可用于低频感应测井仪的响应模拟，也可用于高频电磁波传播测井仪的响应模拟。所用的垂直数值模式匹配（Vertical numeric mode matching,VNMM）方法将电性参数既有径向变化又有垂向变化的轴对称二维介质模型分成多个径向柱和环形区域，各个径向柱环形域的电性参数只有垂向层状变化。介质中的电场表示成垂向上的垂直特征模式与径向解析函数的乘积。垂直特征模式用一维有限元计算。利用介质中柱环形域的界面上电场与磁场切向分量的连续性条件导出了各个柱形界面的透射系数和反射系数。应用该方法对不同泥浆性能的测井环境进行了模拟。计算了电阻率差较小的水淹层、低电阻率储层的高频电磁测井响应，得到了有意义的结果。     

直接消除电场分量静态效应的静改方法

大地电磁测深法(MT)中的静态效应使实测的视电阻率和阻抗相位曲线发生畸变,导致反演解释得出错误的结果。本文基于大地电磁测深响应在高频时应具有一维响应特征这一认识,提出了对实测电场分量直接进行校正,并给出了相应的计算方法。采用电场分量校正法可同时校正静态对MT中诸如电性主轴、二维偏离度、椭率等参数产生的畸变,使其反映出真实的地质意义。     

基于非结构外推多重网格法的带地形二维大地电磁各向异性有限元正演

基于非结构化网格的大地电磁各向异性有限元正演模拟若采用经典迭代法,收敛速度慢,不适用于复杂地电模型的正演计算。多重网格法作为经典迭代法的改进算法,是求解椭圆方程离散线性系统的一种有效算法。然而,经典多重网格法依赖于嵌套的正交网格,无法直接应用于非结构化网格问题的求解。笔者提出一种基于半结构化网格,即通过对一个初始的非结构网格进行逐层二分加密,并利用外推瀑布式多重网格算法(EXCMG)快速求解各向异性介质中二维大地电磁有限元正演大规模复线性系统。EXCMG算法运用三角形网格上的外推和高次插值技术,构造新的多网格延拓算子,通过两层粗网格上的数值解构造下层密网上有限元解的高阶逼近,作为多网格磨光算子BiCGStab的迭代初值,加速迭代收敛。对国际标准测试模型(COMMEMI-2D1和COMMEMI-2D4)运用该方法进行测试,得到的视电阻率和相位相对误差均在1%以内,求解时间较BiCGStab、聚合型代数多网格法(AGMG)大幅缩短。EXCMG算法具有较好的拓展性和适应性,可处理复杂地电模型、任意起伏地形和各向异性问题。     

泥浆侵入电阻率各向异性对多分量感应测井影响分析

泥浆侵入常常会加剧井周围地层电阻率的各向异性。多分量感应测井可用于测量地层各向异性电阻率。从基本的电磁场规律出发,导出电阻率各向异性地层中的电磁场方程,利用三维数值模拟方法,模拟了多分量感应测井的视电导率响应,研究了多分量感应测井仪器在各向异性地层中的测井响应特性,考察了各向异性地层中侵入带电阻率各向异性对其测井响应的影响。研究结果可为多分量感应测井正反演以及更好地应用于油水层识别中消除泥浆侵入的影响提供一定的理论参考。     

裂隙介质中的各向异性研究

本文主要研究地震波在定向分布裂隙介质中的传播规律及其各向导性特征。以往,人们是借助于Hudson求解裂隙介质中等效弹性参数的方法,利用各向导性波动方程来模拟地震波在裂隙介质中的传播特性。这种方法需要巨大数量的计算机内存和极高的运算速度.实现难度较大.文中我们给出了一种新方法。该方法无需求解各向异性波动方程,而是利用有限元网格划分的灵活性,采用分裂节点的方法在均匀介质中设置裂隙,然后.通过求解各向同性波动方程的方法来模拟地震波在裂隙介质中的传播特性。从而使我们利用常规的各向同性有限元模拟方法便可研究裂隙介质中的各向导性问题。数值模拟的结果表明.该方法是可行的。     

MT二维和三维连续介质快速反演

采用有限连续函数集描述二维和三维地电模型，可将ＭＴ二维和三维连续介质反演问题转变为泛函的变化问题，通过取泛函的一阶变分线性化，按测点离散化，得到与测点相等的多个小线性方程组。它们在每次迭代中可逐个求解，而灵敏度矩阵元素则可采用一维等效模型解析公式快速计算。     

基于自适应差分进化算法的MT信号激电信息提取

从MT信号中提取激电信息的研究有助于提高大深度探测技术的勘探精度、深度和范围。针对MT信号激电信息提取中存在的非线性和非凸特征,通过改进混沌自适应差分进化算法中进化参数的自适应策略,提出了一种基于非均匀统计分布的自适应差分进化两阶段最小构造反演方法。一方面该方法利用柯西分布和高斯分布的统计特性自适应获取进化参数F和CR,提高算法的全局搜索能力, 通过记忆以往迭代过程中的优秀进化参数提高算法后期的稳定性;另一方面该方法通过引入第二阶段的反演过程强化极化率对观测数据的影响;通过将正则化参数引入差分进化算法的适应度函数解决反演的多解性问题。对含激电效应的MT一维模型的反演结果表明,本文算法能够较好地重构地电结构和提取激电信息并在加噪环境下具有较强的鲁棒性。与其他非线性算法(混沌自适应差分进化算法,标准差分进化算法和粒子群优化算法)的反演结果对比表明,本文算法具有更为优越的全局搜索能力和较高的反演精度,适于微弱激电信息的提取。     

各向异性含气砂岩模型正演及AVO响应特征分析

为认识和研究各向异性含气砂岩储层中弹性波的多波波场特征,以利于多波地震资料解释。在各向异性弹性波方程基础上,采用高阶交错网格有限差分技术模拟地震波在各向异性含气砂岩模型中的传播,得到该类储层的弹性波场。同时结合AVO分析技术分析了各向异性系数对多波波场特征的影响,比较了地震波在各向同性含气砂岩模型和各向异性含气砂岩模型中的波场响应异同。对比研究结果表明,地层的各向异性对波场特征和AVO响应有明显影响,并且这种影响在纵波和转换波上表现不一致;正演记录中的振幅特征与AVO异常响应是吻合的,说明将正演模拟与AVO分析相结合可为准确识别多波波场提供一种思路。