三维井间电磁最小二乘法反演

引入积分方程法对空间位置变化的井间电磁三维油气藏模型进行模拟研究,指出不同井孔中油气藏电磁场异常特征各不相同,是开展井间异常体三维反演的基础。采用最小二乘法对四个油气田注水进程电阻率变化模型及考虑储层电阻率三维井间电磁场进行反演研究,反演结果表明,三维井间电磁最小二乘法反演可用于确定油气藏的空间分布和物性参数及其储层电阻率参数,可为井间电磁探测技术应用于油气田开采动态监测和探测剩余油气藏提供了新的途径。     

油田开发中后期井间电磁成像技术研究

根据分层介质中波的传播规律,由均匀介质中的三维张量格林函数得到频率域中柱状分层介质的张量格林函数表达式,经过傅立叶变换,可以得到空间域的格林函数,它是一个关于波数的奇异积分.通过改造积分路径,利用广义函数束方法对频率域格林函数进行采样,用复指数项将积分核近似,实现了积分的快速准确求取.通过积分方程方法,对水井和油井间在径向上有4个分层的模型进行了计算,反演结果和原模型结果吻合很好.将水平层状介质和柱状分层介质进行耦合,有效地实现了正韵律性地层的二维井间电磁成像.     

基于不等式约束的井中激电三维反演研究

井中激电三维反演存在多解性且计算时间长,制约了其由理论走向实际应用。针对这一问题,采用非线性共轭梯度(NLCG)反演方法,在反演目标函数中直接施加约束条件压制其解的非唯一性,也就是将介质电阻率取值范围作为先验信息和约束条件以惩罚函数法的方式引入到反演目标函数中。与常规三维电阻率反演目标函数相比,增加了不等式约束项的目标函数理论上可以压制反演的多解性。理论模型的反演结果表明,基于不等式约束的井中激电三维反演方法有效地改善了反演结果的精度,以惩罚函数法施加不等式约束条件的方式现实可行。     

控制源电磁测深中视电阻率曲线直接反映了层状介质的电阻率

由于ρa数据可提供界面电阻率随深度变化的信息,在直流电阻率测深法中,将实测电压值换算成电阻率ρa是一个有效的步骤。然后,这种电阻率信息有助于选择测深数据的反演模型。在控制源电磁法中(CSEM),把实测电磁场转换为视电阻率值仍未流行。引起这种局面的原因可能是由电磁场分量反演半空间电阻率存在困难,且反演具有非唯一性,单     

MT资料反演的定量解释

在地震资料欠佳的情况下,利用MT资料来确定有利构造是地球物理勘探的重要手段,下面展示的利面就是新疆喀什拗陷某MT测线的资料。上图是视电阻率利面图,表示视电阻率沿频率方向等值钱变化剖面图。视电阻率随频率由高到低及沿剖面方向等值线走向变化,反映了断裂分布特征和基底起伏形态以及沿深度方向和水平方向地层的变化特征。中留足BOSTIC反演剖面,近似地将视电阻率和阻抗相位通过一简单的公式交换成“真”电阻车随深度变化的情况。下图是一维连续介质及演剖面,通过迭代反演的方法将视电阻车曲线转换为电阻率随深度的变化,是进行…     

应用快速富里叶,汉克尔变换方法计算二维介质中的电磁场

本文应用快速富里叶和快速汉克尔变换方法正演计算二维介质中的电磁场。在计算过程中，采用格林函数法，对二维介质中的电磁场满足的方程，进接进行积分变换，建立起格林函数的积分方程。通过逐次逼近迭代的方法，计算上述方程的数值解。     

井间电磁测量数据的模拟与处理解释

用有限元法模拟了偶极子源在二维介质中的频率域井间电磁响应.针对测量区域的层状地层分布特征,沿构造走向(y-轴方向)作Fourier变换,将全三维电磁场问题转化为一系列二维问题在波数域求解,极大地减小了计算量,使实际测量数据的处理解释成为可能.针对波数域中波数取值对模拟结果的影响,采用三次样条插值加密波数域数据,用高斯积分实现Fourier逆变换将波数域解变换为空间域电磁场.采用具有一定面积的伪δ函数表示源电流分布,避开了源点的奇异性,使数值解精度得以提高.通过对中国东部某油田2口井的实测井间电磁数据的模拟与处理解释,验证了该算法的有效性,为井间电磁数据的反演解释奠定了基础.     

高斯束偏移与高斯束层析反演速度建模

当前的层析反演速度建模方法大多基于射线传播算子,以射线长度为层析反演敏感度核函数,对复杂构造偏移成像的适应性不强,反演精度有待提高。基于波动方程的一阶Born近似和Rytov近似,从高斯束偏移成像条件出发,推导了成像域波动方程线性化走时层析反演核函数,该核函数的本质是有限频核函数,可通过高斯束积分表达的格林函数计算得到。利用该核函数替换常规射线层析核函数能提高层析反演精度。发展的高斯束层析反演速度建模方法通过方位-反射角度域共成像点道集与高斯束偏移串联并迭代实现复杂构造成像,该技术路线实用化程度高,能进一步提高当前工业界广泛应用的常规射线层析及射线偏移的成像精度,尤其是改善了低信噪比资料的成像质量。数值计算及实际数据应用证明了基于高斯束算子的偏移成像与成像域走时层析方法的有效性。     

水平井中双侧向测井的偏心井眼校正

点电流源位于井内任意一点时，将在井眼，地层两个区域中求解泊松方程的边问题化为在半径小于源到井轴距离的圆柱、源到壁间的圆筒以及地层三个区域中求解拉普拉斯方程的边值问题，电流源的贡献则体现在源所在柱面的边界条件上，由此得到电位的偏心格林函数，水平井中偏心以侧向测井仪器在井内产生的电位可由偏心格林函数沿电极系积分得到，从而求得视电阻率响应。通过数值计算，绘制了深、浅侧向的偏心井眼校正图板。     

用数字滤波方法计算电、磁偶极子的场

在计算水平层状地层上由电、磁偶极子产生的电磁场分量的公式中,涉及一积分限为无穷大的积分。其被积函数是两个函数的乘积。一个称为核函数,它和地电断面的参数、频率及积分常数λ有关,在数字滤波计算中被视为输入函数。另一个是不同阶数的第一类贝塞耳函数。由于它们具有振荡性质且衰减很慢,故用数值方法求这一积分是很费时间的。在用数字滤波方法时,这一部分构成数字滤波器系数。由于此滤波器系数只与装置的类型有关,不随地电断面的性质变化,故对各种装置只需计算一次,因而,使用起来比较方便。与数字积分方法相比,数字滤波方法大约可以提高功效四倍。本文包括三部分内容:第一部分总结了文献中用数字滤波器计算垂直磁偶极子场的方法;第二部分给出了利用已有的数字滤波器计算水平电偶极子的电场;第三部分介绍具体实现步骤及计算结果的对比。     

多先验信息约束的三维电阻率反演方法

先验约束信息可以有效提高直流电阻率三维反演精度,多数约束信息的施加是通过修改目标函数实现的,具有约束信息单一、施加约束信息繁琐的不足。为了改进上述问题,修改迭代重加权最小二乘法反演方程,将数据加权矩阵中的重加权函数修改为误差函数和互补误差函数的形式,增加结构度量、权重均值和标准偏差等参数,通过修改地下空间不同区域的重加权函数参数,达到施加不同先验约束信息目的;反演方程计算采用并行共轭梯度最小二乘法,以提高反演速度。在合成数据算例中,分别施加了平滑约束、块状约束和多信息混合约束,反演结果表明多信息约束的成像精度远大于单一信息约束。工程项目中可根据地质结构状况合理选择权函数参数,达到提高三维电阻率反演精度和计算速度的目的。     

基于高斯束的初至波菲涅尔体地震层析成像

在中心射线路径作为唯一已知条件的前提下,利用动力学射线追踪可以方便地实现射线路径上格林函数的计算,但傍轴格林函数则难以计算。高斯束是动力学射线追踪的一个重要应用。在高频假设前提下,本文将高斯束作为源点产生的格林函数,进而实现菲涅尔体地震层析成像中核函数的快速计算,最后应用此方法进行菲涅尔体走时地震层析成像的理论模型试验。与波动方程菲涅尔体走时地震层析成像反演结果的对比表明,在高频假设前提下,基于动力学射线追踪进行菲涅尔体地震层析成像反演是可行的。     

复杂介质环境中梯度电极系测井成像

用变形玻恩迭代法处理了轴对称二维非均匀介质中梯度电极系测井数据的反演问题。在每次迭代过程中，采用了高效数值模式匹配的正演计算方法；利用其半解析的格林函数可半解析地求出格林函数的偏导数，并可以推导出离散非线性积分方程时积分运算的半解析表达式，大大提高了计算速度，改善了成像质量。     

用于波形层析成象的平滑算子

空-时域中声波波形数据相对于慢度模型变化Frechet导数的解析核可通过波形散射积分方程的Born近似解求出。解正演问题时,预先给出能将先验信息与近似解结合起来的算子。在成象问题中,即在慢度模型非线性反演的初次迭代时,该算子为平滑算子。为了解抛物型波动方程,我们预先确定了一些处理算子,而后用来产生新的灵敏度函数,在正演计算     

三维大地电磁数据的二维反演解释

鉴于现今三维电磁反演方法尚不成熟，探讨提高二维反演方法解释三维大地电磁数据仍有必要。文中给出3D／1D和3D／2D两种模型的二维反演结果，通过对三维棱柱导体地质模型与二维长方形导体地质模型的大地电磁视电阻率与相位响应的比较发现，二维TM模式的响应与对应的三维YX模式响应很接近，且可通过单一TM模式反演确定导体赋存位置，但反演的电阻率值要比真实值偏大；二维TE模式的响应与对应的三维XY模式响应在低频时相差较大，TE模式的反演结果能够反映导体的电阻率值，但是在垂直方向上有拉伸导体的现象。而TE和TM联合反演结果则结合了TE与TM模式反演的优点，可以较好地反演出导体的赋存位置及电阻率值。随着三维良导体埋深的增大，二维反演结果很难反映真实三维构造，若增大三维异常体的走向长度和尺度，使用二维反演仍可以有效地反映三维异常体的存在．     

多频电磁波测井数据的反演成像技术及应用

针对测井数据反演成像问题的不适应定性，采用了带不等式约束的正则化最小二乘迭代反演，模型响应的正演计算用有限元方法实现，模型响应对电阻率及介电常数的偏导数用格林函数和互换原理计算，对高低频电磁波测井数据的反演分两步进行，首先用低频数据得到电阻率的大致分布，再以此为初值，用高频电磁波数据同时反演电阻率和介电常数，通过对模型的数值模拟和某地热田1口井的实际资料的应用表明，电磁波测井数据的反演厉像能给出井周近旁介质的电性参数分布，而在离井较远的区域不能得到稳定可靠的解释结果，无论高频还是低频测井数据，要得到高质量的成像结果，工作频率的适当选择及接收器灵敏度的提高是至关重要的。     

直流电测深曲线的自动解释

本文阐述用电子计算机解决直流电测深法正、反演问题的数学模型,给出相应的程序框图及计算实例。用数字滤波法计算任意层数的水平均匀介质的电测深理论曲线。用核函数拟合和视电阻率拟合两种方法求取电性层参数。建议将两种拟合方法有机地结合在一起,相互取长补短,以形成更为合理的反演解释流程。     

电阻率和极化率测深法的正演修正法反演

提出了电阻率和极化率测深法。该方法采用同一野外装置(直流电测深)同时进行直流效应和激发极化效应观测，测深点沿一条测线呈密集分布。对单一测深点的观测结果进行一维层状介质反演，得到地下电性介质层界面的深度、每层的电阻率和极化率参数。一维反演采用正演修正法，即通过比较电阻率转换函数的实测值和一维正演计算的理论(拟合)值，依次修正每一个电性层的电阻率、极化率和厚度。该方法将地下介质划分成与积分变量点数一样多的介质层，在纵向上能最大限度地反映观测资料分辨介质层的能力。在电法固有的等值性范围内，正演修正法能恢复各电性层的电阻率、极化率和厚度。模型试验表明，正演修正方法是一种稳定收敛和实用的方法。     

三轴各向异性层状介质磁偶极子源电磁场递推算法及应用

为快速、精确模拟复杂三轴各向异性介质中的电磁波测井响应规律,研究了一种适用于水平层状地层的磁偶极子源电磁场伪解析递推算法。该算法通过双重傅里叶变换,将空间域的三维电磁场正演转换为一系列对一维谱域场的求解,将地层上、下界面位置引入谱域电磁场通解公式,克服了传统方法存在的数值溢出问题;进一步利用传播矩阵方法,递推获得各个地层界面处的幅度系数;针对积分核函数存在的强烈振荡问题,提出了一种双重正余弦数值滤波积分方法,实现了谱域到空间域电磁场的准确、快速转换。模拟结果表明：三轴各向异性导致电测井响应更为复杂,传统各向异性电测井解释模型不再适用。新递推算法是复杂各向异性储层测井响应分析的基础,也为电性参数准确提取和精准地质导向提供了正演手段。     

复杂形体重磁位场三维高效高精度数值模拟

重磁位场正演是反演成像及解释的基础,目前已有的正演算法对复杂形体很难同时兼顾计算精度与计算效率。针对这一问题,提出一种高效、高精度的重磁位场三维数值模拟方法。该方法对重磁位场三维空间域积分沿水平方向进行二维傅里叶变换,把空间域重磁位满足的三维积分问题转化为不同波数之间相互独立的一维积分问题。在垂向上可离散为多个单元积分之和,单元内采用形函数插值,计算精度和效率都较高。该方法充分利用形函数积分的高精度及傅里叶变换的高效性,实现了高效、高精度的重磁位场数值模拟。设计棱柱体模型,模型解析解与所提方法数值解对比表明,该方法理论正确、精度高。设计了垂向连续变化的复杂模型,对比、分析了传统棱柱体均匀剖分与所提方法的计算精度,验证了该方法对于复杂模型具有较强的适用性。