激励及地电条件与天然气水合物的电偶源电场响应

海底天然气水合物电磁勘探采用动态水平电偶源发射与静态阵列式海底偶极接收的测量方式。基于一维地电模型,求解海底水平层状介质的电偶源电场响应,得到海底两个水平正交电场的传播表达式,据此研究天然气水合物电场响应的影响因素。对供电频率、电偶源离地高度、海水深度、覆盖层厚度以及天然气水合物地层自身的物理化学结构等因素与归一化电场幅值的关系分别进行了计算分析,结果显示:调整供电频率可使归一化电场幅值变化于10-16~10-10V/(A.m2);将电偶源施放至离海底数十米高度进行拖曳可获得较好的作业效果,且不改变信号采集的质量;深水及浅薄覆盖层属于有利的探测环境,该环境下的感应场源具有较高的信噪比;天然气水合物的孔隙度、饱和度影响介质电阻率值,其电阻率越高,电场响应幅值越大。正演模拟结果可对天然气水合物探测设备研制及海洋作业提出切实可行的设计方案。图7参22     

层状各向异性介质中任意取向电偶源的海洋电磁响应

从麦克斯韦方程组出发,利用双重傅里叶变换和矢量势函数,详细推导出了层状各向异性介质中任意取向电偶源的电磁场计算公式,利用汉克尔数值滤波方法计算得到电磁场,并验证了算法的正确性和精度.有限长电偶源不能作为电偶极子源计算其电磁场响应,尤其是在收发距较小的情况下,可以采用积分法或者将有限长电偶源剖分成足够多的电偶极子源计算其电磁响应后累加得到有限长电偶源的电磁响应.针对海底油气模型,分析了覆盖层和油气层的垂向电阻率在不同姿态发射源下电磁场的变化情况,发现覆盖层和油气层的垂向电阻率对水平电场有很大影响,且轴向装置要比赤道装置受覆盖层和油气层垂向电阻率的影响大.     

阵列感应测井资料的快速迭代反演

本文研究并建立了水平层状介质中阵列感应测井资料的快速迭代反演算法，以便快速有效地重构地层原状电阻率，侵入带电阻率，侵入半径以及层界面深度，首先，利用摄动原理和半解析正演模拟技术，建立Frechet导数矩阵的快速算法，该矩阵包含了测井响应对所有模型参数的偏导数，且通过规范化处理技术确定测井资料相对摄动与模型向量相对变化之间的一般关系，从而克服了模型参数物理量纲的不同对反演算法的影响。在此基础上建立了一种新的快速迭代反演算法，即充分利用子线圈系分辨率和探测深度的差异，将反演过程分解成两个部分：（1）对短源矩线圈系和长源距线圈系视电导率分别进行一维迭代反演，确定出与实际模型真值更加接近的模型向量；（2）再对整个阵列感应测井资料进行二维迭代反演，实现理论模拟与整个测井资料的最佳拟合，通过数值反演结果验证了该反演算法的有效性与抗干扰能力。     

层状介质中重力,地震联合反演的迭代算法

本文提出一种用于层状介质中重力、地震资料联合反演层速度、层密度及弯曲界面深度的迭代算法。该方法通过引入加权最小平方目标泛函,将层状介质中的重力、地震资料联合反演问题转化成具体的优化问题。为了得到反问题的最优解,文中系统地研究了层状介质中双摄动处理技术,以及层状介质中波场摄动的一阶 Born 近似解与理论重力异常摄动解。并应用 Tarantola 的反演理论,导出了梯度算子的计算公式。然后应用最速下降法给出了求取最优解的具体算法,得到了一种类似于地震偏移与空间更投影的迭代反演方法。对理论模型进行重力、地震联合反演的结果表明,该方法不仅可碱少未知参数的个数,提高反演的收敛速度,而且可减少反演的不适定性,不失为一种可行的多参数反演方法。     

层状介质中磁性源频率测深的一种视电阻率算法

参考国外有关文献介绍的方法，通过两个不同方式的磁场测量求取了水平层状介质表面上垂直磁偶极源电磁场及其全频域视电阻率的表达式，简介了视电阻率的数值计算方法，并且用自编程序计算了几种地电断面的视电阻率曲线，以此说明所介绍方法的有效性。     

浅海可控源电磁法数据一维时频联合反演

一维海洋电磁正演数值模拟表明,在浅海区使用水平电偶极源时,无论频率域数据还是时间域数据都存在一定的局限性。为了使海洋可控源电磁法(MCSEM)能够在中国近海油气勘探中得到更好的应用,借鉴陆地时频电磁法(TFEM)的思路,同时接收频率域和时间域信号,结合两类数据的特点,利用正则化反演思想,实现了MCSEM数据的一维时频联合反演。理论模型的反演测试表明,对于300m水深环境下的深层模型,频率域数据足以反演出储层的位置和电阻率,增加时间域数据无助于提高对异常体的识别能力;而对于水深为100m环境下的深层模型,联合反演的结果明显好于单一数据的反演结果。     

基于非结构网格的三种CSEM有限元三维正演系统分析

高精度、高效率的CSEM三维正演算法一直是电磁场正演研究的核心和热点问题之一。当前,求解CSEM的三维正演公式包含电场公式和两种结构的A-Φ耦合势公式,文中采用有限元技术对这三类求解公式的应用效果进行分析。首先,从CSEM满足的边值问题出发,推导了有限元系统下的电场方程及双旋度结构和拉普拉斯结构的A-Φ耦合势方程;然后,为了消除场源奇异问题,采用非结构化四面体网格对求解区域进行离散,并结合场源局部细化技术,实现了统一形式的场源积分精确求解;最后,采用Krylov子空间迭代算法和PARDISO直接求解器实现了这三种方程的CSEM三维快速求解。利用均匀半空间地电模型,分别用这三种方程计算磁偶源和电偶源的电磁响应,验证了文中算法的正确性。最后,对低阻异常体地电模型对比了这三种方程的收敛性、内存消耗和求解精度。测试结果表明,在计算规模较小的情况下,基于矢量有限元的电场方程具有较高的求解精度和效率;在计算规模较大的情形下,基于拉普拉斯结构的A-Φ耦合势方程比另外两种方程更适合开展后期的CSEM三维反演研究。     

二维海底地层可控源海洋电磁响应的数值模拟

利用等参有限元方法对不同类型的偶极子源在二维海底地层上方产生的电磁场响应进行了数值模拟。通过对构造走向进行Fourier变换,将全三维电磁问题转化为一系列二维电磁问题,并在波数域求解,极大地减小了计算量;导出了适用于二维海底地层中任意方向的电偶极子或磁偶极子响应的波数域电磁场方程,并在x-z平面内采用等参有限元方法求解,利用Fourier逆变换得到空间域海洋电磁响应;采用具有一定面积的伪δ函数表达源电流分布,提高了数值解的精度;利用层状含高阻油气储层和低阻水层模型的数值模拟结果,分析了不同方向的电偶极子源和磁偶极子源的敏感性。模拟结果表明,水平电偶极子激发测得的两个电场分量和一个水平磁场分量,均对海底高阻层响应灵敏,适合于油气储层直接探测;水平磁偶极子激发的两个磁场分量和一个水平电场分量,尽管响应幅度较低,但在高阻储层能产生一定的异常,可以为水平电偶极子激发油气探测提供补充信息。     

基于Gaver-Stehfest算法的矩形发射回线激发的瞬变电磁场

文中将矩形发射回线看作由无数磁偶源组成,并利用由垂直磁偶源激发的电场对磁矩按回线面积积分,推导出了矩形回线激发的频率域电场表达式,采用G-S(Gaver-Stehfest)算法求得时间域电场表达式,根据法拉第电磁感应定律,利用电场强度阶跃响应最终求得磁感应强度脉冲响应。将不同系数的G-S算法计算的感应电动势与张成范等计算的感应电动势相比较可知:采用14个系数时的G-S算法计算的感应电动势精度最高,最大相对误差为-3.8%,且表现出计算感应电动势的精度早期较高、晚期较低的特点。     

海上数据的频率—波数域弹性反演

本文提出了一种确定水平层状介质中速度,密度及层厚度的反演方法,层状介质的顶层为声学介质层。其下方为一组弹性介质层。将介质中纵波点源产生的多偏移距反射响应由时空域变换到频率—波数域后,应用最小平方法使参考数据与模拟数据间差异达到最小,在此基础上完成反演运算。正演模拟以反     

在τ—ρ域用特征积分法反演层状介质的速度和密度

本文提出一种在τ-p 域内用特征积分法反演层状介质速度与密度的方法。该方法首先把有偏移距的地震资料变换到截取时间τ和水平慢度 P 域内,然后,对任取的二道平面波地震记录,分别用特征积分法反演波阻抗,再用这对波阻抗分离层状介质的速度和密度。文中讨论了误差对反演结果的影响,并对理论模型进行了试算,效果令人满意。     

复杂形态回线源激发电磁场的矢量有限元解

回线源瞬变电磁法实际工作中,发射回线易发生形变,这将影响资料处理解释的精度。为此,基于电磁场数值模拟的总场算法,利用矢量有限元法实现了铺设于水平地表的复杂回线源电磁场的三维正演。复杂回线源可视为由一系列首尾相接的电偶源组成,这些电偶源可进一步分解为与笛卡尔坐标系中水平坐标轴平行的一对正交电偶源。通过对比铺设于均匀半空间表面的圆形回线圆心处磁场脉冲响应的一维解析解和矢量有限元法解,验证了三维正演算法的正确性。对于复杂形态高导体地电模型,计算了矩形回线、圆形回线和普通四边形回线激发的磁场脉冲响应。结果表明,发射回线形状主要影响早期电磁响应。     

瞬变电磁测深一维反演及结果分析

利用Ｇ－Ｓ（Ｇａｖｅｒ－Ｓｔｅｈｆｅｓｔ）拉氏逆变换方法对层状地电模型阶跃电流偶极源激发下的瞬变电磁响应作了正演计算。以该正演结果为试验数据，采用一种随机搜索方法进行反演计算，以较高的分辨率得到了地电模型的参数．反演结果表明，该方法对初始模型的依赖性不强，较为稳定可靠．     

可控源时域电磁剖面成像方法与应用

为了提高可控源时域电磁成像方法的分辨能力,实现对油气储层的有效识别,在多道瞬变电磁法的研究基础上,开展可控源时域电磁剖面成像方法与实际应用研究,以期提高视电阻率成像的稳定性与可靠性,解决油气储层与油水分界面识别难题。首先,以瞬变电磁场扩散理论为基础,将阶跃电流激发条件下得到的电场响应做微分运算,得到电场分量二次场波峰幅值与其走时的对应关系,定义了该方法视电阻率计算公式及其成像方法;其次,确立了该方法的野外资料采集方式,即保持地面观测点不动,依次移动发射源,将采集到的数据进行归一化处理,结合视电阻率成像方法,获取地下地质构造视电阻率剖面;最后,利用该成像方法对大庆宋芳屯油田可控源时域电磁法试验资料进行了处理,获取了试验区视电阻率拟断面图。结果表明,通过与试验区测井资料及瞬变电磁二维反演电阻率剖面对比认为,该方法成像简单快速,降低了反演的非唯一性,增强了资料解释的可靠性,成像结果具有良好的地质效果。     

谱反演在地震属性解释中的应用

任何一个反射系数序列都可以分解成奇、偶分量,奇分量不利于检测薄层,而少量的偶分量可以提高薄层的分辨能力,谱反演的实质就是利用偶分量在厚度趋于零时的有效干涉提高地震资料的分辨率。谱反演是在谱分解的基础上,通过反演方法使频率域目标函数达到极小而反演出反射系数、薄层厚度,在没有噪声和地震子波已知的情况下,可以识别任意薄层,并精确地反演出反射系数值。其主要特点是只采用部分频谱资料就可反演稀疏反射系数或层厚。文中利用谱反演方法对大庆油田的三维地震数据体进行了反演,得到反射系数体,并用该反射系数体与给定的宽频带子波褶积,得到提高分辨率后的地震数据体,再对其进行地震属性分析。与常规资料的地震属性分析结果相比,应用谱反演方法可提高识别沉积相和小断层的能力。     

基于三分量的微地震震源反演方法与效果

微地震检测的关键是确定微震源的位置。本文讨论了利用井下多级三分量检波器资料反演微震源位置的新方法。首先用射孔直达纵波水平分量确定检波器的方位角;再在三维空间逐点对检波器组计算直达波旅行时并通过沿直达纵波时距曲线进行能量叠加,反演得到微地震震源位置的分布范围;针对微震源反演存在的多解性问题,利用微地震直达纵波水平检波器分量变换和震—检地理方位角的关系确定微震源的方位角;最后采用两种空间点集的统计方法确定微震源点的位置坐标。在均匀介质、斜井直线观测系统的三分量微地震正演模拟记录上所作的微震源反演试验表明,在信噪比较低的情况下,利用这些方法可以有效与稳定地反演微震源的位置。     

复合源电磁测深法的实现和解释方法研究

论述了复合源的类型、接收电磁信号探头的类型。列出了垂直、水平磁偶极子源和水平电偶极子源激发情况下电磁场的解。提出频率域复合源的几种组合方式。重点对多源多分量法响应函数的数学物理特性作了研究,同时分析了复合源电磁测深法的技术特点。探讨了多源多分量观测情况下,电磁测深资料的处理和解释方法。     

利用重磁震联合反演研究南黄海地质结构

单一地球物理方法解决问题的局限性及反问题的多解性增加了认识地质问题的难度,因此利用物性随机分布共网格模型的重磁震同步联合反演技术,对南黄海崂山隆起地区地震资料品质低且构造复杂的典型地段进行了反演.在先验信息约束下的两种解释的方案结果表明,基于统一框架下的联合反演适用于复杂模型,可以确定复杂物性界面的密度、速度结构及磁性...     

重磁电震联合反演技术及应用

在重磁场源精细分离及电场和地震速度场综合研究的基础上，以地震资料解释的主观地质模型为约束条件，通过平面叠代反演，模拟反演出与各种地球物理资料一致的地质模型，定量分析不同地球物理场之间的内在联系。该方法突破了目前广为使用的重磁电震剖面联合反演模式，实现了平面重磁电震统计推断联合反演。     

非零井源距VSP旅行时反演

VSP旅行时反演是提取地震速度参数的一种有效方法。本文采用广义反演法对非零井源距VSP数据进行了最小平方旅行时反演,并用Marguardt-Levenberg方法求解,获得了较好的层速度信息。方法中由于引入了阻尼因子,避免了解的奇异性,提高了运算速度。理论模型试算表明,算法是正确的。实际资料处理的结果也说明本文反演方法是有效的。