层状介质中大斜度井感应测井响应计算新方法

针对大斜度井环境中的测井响应计算问题,感应测井仪器发射源简化为一系列的磁偶极子,将其在层状地层中产生的电磁场分解成彼此独立的横电波(TE)和横磁波(TM),得到层状地层电磁场含有Bessel函数的解析解.引进高斯积分方法来计算无穷复数域的Bessel函数积分,方便地解决了这类积分问题.根据此方法计算并分析了当前常用的1503型双感应仪器在大斜度井中的测井响应特征,为正确认识和评价大斜度井感应测井资料提供重要依据.     

轴向各向异性地-井瞬变电磁三分量响应特征

基于三维时域有限差分算法,引入电导率张量构建控制方程,采用空间上后向差分、时间上中心差分进行离散,以电流密度的形式加入安培环路定理实现电流源的加载,通过轴向各向异性三维瞬变电磁正演研究地层电导率轴向各向异性对地-井瞬变电磁(BHTEM)三分量响应的影响规律。同时,与各向异性半空间模型一维解析解对比验证算法的准确性,然后建立各向异性三维模型并计算其回线源地-井瞬变电磁三分量响应特征。结果表明:在地表激发条件下,水平轴电导率各向异性对地-井瞬变电磁三分量响应的影响大于垂直轴电导率各向异性; x轴各向异性对B_y/t分量响应影响大于y轴各向异性,y轴各向异性对B_x/t分量响应影响大于x轴各向异性。研究成果为地-井瞬变电磁各向异性数据解释提供指导,也为地-井瞬变电磁各向异性反演奠定基础。     

瞬变电磁法在基岩裸露地区探测煤系水的应用研究

瞬变电磁法是利用不接地回线或接地电极向地下发送脉冲式一次电磁场,用线圈或接地电极观测由该脉冲电磁场感应的地下涡流产生的二次电磁场的空间和时间分布,从而来解决有关地质问题的时间域电磁法.电法勘探也叫电阻率勘探法,其主要参照依据是电阻率值的大小.含水地层及构造的电阻率值较不含水地层电阻率明显变小,尤其是对低阻反映灵敏、勘探深度大等优点,分析利用瞬变电磁法进行地下水探测是行之有效的.     

基于改进Iserles渐进法的大斜度井感应测井正演计算

大斜度井环境中,感应测井仪器发射线圈可用磁偶极子等效,磁偶极子在接收线圈上产生的电磁场,为含有Bessel函数在无穷域的积分表达式.分析了Bessel函数的振荡衰减特性及积分核函数的构成,考虑这类积分的复杂性,引入改进的Iserles渐进法,非常有效地解决了这类积分问题,利用该方法计算了当前常用的双感应仪器在大斜度井中的测井响应,验证了该方法的高效实用性,为大斜度井感应测井响应正演快速准确计算提供了理论参考.     

大功率牵引交流感应电动机的混合控制方法

在低速区采用圆形磁链轨迹的间接定子量控制,通过计算定子磁链的周期变化量来获得定子电压矢量信息,从感应电动机的数学模型入手,建立交流感应电动机的磁链观测器模型,利用电磁转矩脉动理论分析间接定子量控制适宜于低速范围;在高速区采用十八边形磁链轨迹的转矩控制方法,以实现交流感应电动机全速域控制。试验结果验证了该方式的有效性。     

若干物探技术的最新进展

评介了若干物探技术的惊人的或革命性的进展,这些进展是航空重力张量测量,航空时间域电磁法系统(特别是直升机时间域电磁法系统),航空磁力全张量SQUID梯度仪系统以及高温SQUID在地面时间域电磁法(瞬变电磁法)中的应用。     

测井法探测剩余油方法研究

本文简单介绍了探测剩余油饱和度和分布的方法,对比各自方法的优缺点,最终选择测井方法探测剩余油。从理论出发建立了基于瞬变电磁法的三层柱状介质模型,通过对模型理论的推导及求解,计算出了地层的感应电动势。并通过软件的仿真,直观地说明了发射电流、发射线圈匝数、收发距对感应电动势的影响,验证了此方法探测剩余油的可行性。     

低阻层覆盖下采空区瞬变电磁场三维响应特征分析

浅部含水层的电阻率相对较低,会降低瞬变电磁探测下方采空区的准确性。为揭示瞬变电磁场在低阻覆盖层下三维含采空区地质模型中的传播规律,指导该条件下瞬变电磁法探测采空区结果的合理解释,通过建立三维地质模型,利用数值模拟方法,分析不同充水程度采空区、不同低阻层厚度和不同采空区埋深三维模型的电磁场响应特征。研究表明,低阻层对电磁场向下扩散有延缓现象,当传播至相同深度时,上方低阻层越厚,电磁场的传播时间越长。低阻层下采空区两侧等值线发生明显弯曲变形,底部则表现为下凹特征。然而,采空区顶部电磁场响应与低阻覆盖层相融,难以识别采空区的顶部埋深。当低阻层厚度每增加约50 m时,电磁场响应幅度约增加2.5倍;当采空区埋深增大约2倍时,下方采空区的电磁响应幅度降低速率相近,并且变化幅度微弱;采空区富水程度增加时,电磁场响应幅度变化相对微弱。以上研究揭示了低阻覆盖层对下方采空区电磁场传播的影响规律和电磁场的传播特征,能够指导相同地质条件下瞬变电磁法探测采空区资料的合理解释。     

电性源短偏移距瞬变电磁场扩散规律三维数值模拟

电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)采用近源探测形式,极大地提高了信号强度,目前对电性源短偏移距瞬变电磁响应特征的研究主要基于一维模型,且主要讨论电场E_x分量和磁场H_z分量的响应特征和探测能力,不利于复杂目标体的精细探查。基于以上问题,采用三维时域有限差分法,对电性源短偏移距瞬变电磁场在地层中的扩散规律进行了模拟,并研究了三维异常体对电性源短偏移距瞬变电磁场扩散的影响。结果表明:电场E_x分量的正极值区域主要集中在发射源附近,并随着时间的推移逐渐向下扩散; 电场E_y分量正极值区域和负极值区域分别位于发射源两端,并随着时间的推移逐渐向下、向外扩散; 电场E_z分量在地层分界面产生跃变; 磁场H_x分量正极值区域和负极值区域分别位于发射源两端,并随着时间的推移逐渐向下、向外扩散; 磁场H_y分量上部为负值区域,下部为正值区域,说明H_y分量也会受到返回电流影响; 磁场H_z分量极值区域主要位于发射源下方,并随着时间的推移逐渐向下移动; 对于三维异常体,电场E_x分量和磁场H_y分量的灵敏区域位于异常体上方,而电场E_y分量和磁场H_x分量的灵敏区域位于异常体外部,且分布在异常体四周,磁场H_z分量的灵敏区域位于异常体两侧(靠近发射源和远离发射源位置),说明电性源短偏移距瞬变电磁场的5个分量对三维异常体的灵敏区域不同,不同的分量应选择不同的区域进行观测。     

CSAMT电磁场各分量对中间层响应特征分析

最近CSAMT单分量数据采集模式被提出来,迫切需要就CSAMT电磁场各分量响应特征进行分析与探讨,为单分量CSAMT测量的开展与数据处理提供理论基础和技术保证。本文以电偶极激发下的电磁场为基础,通过在均匀半空间加入一个夹层构建三层地电模型,对不同夹层电阻率、厚度、埋深的地电模型进行模拟,通过对电磁场各分量的响应结果进行分析,结果表明:在夹层厚度埋深比值较小的情况下,电磁场各分量对低阻夹层的响应要优于对高阻夹层的响应,且磁场各分量对夹层厚度和埋深变化不敏感;电场x、y分量振幅响应基本能反映地下地质体情况。     

电性源瞬变电磁快速反演解释方法

电性源瞬变电磁法是俄罗斯等国家油气勘探的主要手段,国内相关解释和应用技术研究较少.在现有条件下,瞬变电磁法观测的是场源变化在接收线圈里产生的感应电动势,但是利用感应电动势计算全区电阻率往往出现双解或无解现象.实际计算中将实测的感应电动势转换成磁场,利用磁场计算全区视电阻率和电阻率反演.目前瞬变电磁反演主要采用“烟圈”反演方法,“烟圈”反演方法把感应涡流场在地表引起的磁场看作为地下各个涡流层的总效应,并认为近似等效于向下传播的一个个简单的电流环,地表瞬变电磁响应可以由某时刻地下的镜像电流环作为源来进行计算.文中给出电性源瞬变电磁测深一维“烟圈”反演解释方法的基本原理、计算方法和应用实例.     

任意形状水平电性源瞬变电磁全区视电阻率计算

传统电性源瞬变电磁法的资料解释多采用反函数迭代法计算长直导线源的全区视电阻率,该方法计算效率低,适用性有限。考虑到野外实际工作中水平接地导线源形状可能发生变化,给出了一种适应于复杂电性源发射的全区视电阻率定义方法。首先,利用电偶极子叠加原理得到了任意形状水平电性源瞬变电磁场的表达式; 接着,研究了均匀半空间下磁场强度及其时间导数的平移特性,通过理论公式推导给出了基于两种方式定义的全区视电阻率计算方法,该方法无需迭代,计算精度高、速度快; 最后,通过设计几种不同的地电模型,验证了用该方法求取全区视电阻率的可行性及有效性。结果表明:全区视电阻率能够很好地反映目标体的地电断面信息,对于低阻异常体的分辨能力要明显优于高阻异常体; 相比于磁场强度,用磁场强度时间导数定义的全区视电阻率有更大的异常幅值,且更接近地层的真实电阻率; 另外,全区视电阻率只与地层的电性结构特征有关,与装置的收发距无关。在对陕西省渭南市华州区华阳乡的实测数据处理中,将观测的二次感应电压转换成磁场强度时间导数,再运用平移算法求取全区视电阻率,取得了较好的应用效果。     

水平层状介质中瞬变波动电磁场入射波直接时域响应式

通过有源Maxwell方程对应的电磁场矢量波动方程,利用时域Green函数方法,结合电磁场边界条件,推导出线性、均匀、各向同性的水平层状介质中瞬变波动场入射波的直接时域解析公式。避免了传统偶极子假设和时频转换引起的误差,为解决全场区瞬变电磁精细探测直接时域解析问题提供了理论基础。     

电磁装置非线性动态过程的数值计算

本文阐述了一种直接耦合模型。可以用于分析由电压源激励的电磁装置中二维非线性暂态磁场,提出了计算电磁装置动态特性的有关数值方法。在这方法中,对机械运动、涡流、激磁电路和磁性材料的非线性问题进行了综合考虑。这一直接耦合方法可用于求解暂态磁场。采用将非对称系数矩阵转化为对称带状加边矩阵的数值技术可以大大减少所需计算机存储量和CPU时间。文中给出了对制动电磁铁的应用实例。     

Some issues on 2.5-D transient electromagnetic forward

Numerical calculation for two integral transforms in 2.5-D transient electromagnetic forward is a difficult and key task, namely, the inverse Fourier transform and the inverse Laplace transform. Some effective algorithms for them were described. Based on the known algorithms in DC resistivity on wave-number distribution and selection, we proposed a principle on how to choose the least wave-number concerning the central-loop transient electromagnetic method. First, observe the behavior of transformation function curve with regard to wave-number in Fourier domain. In the light of its asymptote, ascertain the coverage scope of wave-number. Compared with analytic solution, the least wave-number in Fourier domain can be derived. Furthermore, the Laplace numerical inversion algorithm which needs only a few Laplace variables in pure real domain was also introduced here. The procedure was applied to forward modeling on transient electromagnetic field of a vertical magnetic dipole over uniform half-space to demonstrate them effectiveness and general applicability.     

均匀水平大地上频率域垂直磁偶源电磁场数值滤波解法

给出了垂直磁偶源和测量点在水平均匀大地的地上、地面时频率域电磁场数值滤波求解方法，介绍了Guptasarma和Singh给出的汉克尔J0变换线性滤波器(61点和120点)和汉克尔J1变换线性滤波器(47点和140点)，并计算了水平均匀大地上垂直磁偶源的场．     

Some issues on 2.5-D transient electromagnetic forward

Numerical calculation for two integral transforms in 2.5-D transient electromagnetic forward is a difficult and key task, namely, the inverse Fourier transform and the inverse Laplace transform. Some effective algorithms for them were described. Based on the known algorithms in DC resistivity on wave-number distribution and selection, we proposed a principle on how to choose the least wave-number concerning the central-loop transient electromagnetic method. First, observe the behavior of transformation function curve with regard to wave-number in Fourier domain. In the light of its asymptote, ascertain the coverage scope of wave-number. Compared with analytic solution, the least wave-number in Fourier domain can be derived. Furthermore, the Laplace numerical inversion algorithm which needs only a few Laplace variables in pure real domain was also introduced here. The procedure was applied to forward modeling on transient electromagnetic field of a vertical magnetic dipole over uniform half-space to demonstrate them effectiveness and general applicability. Foundation item: Project (40344022) supported by the National Natural Science Foundation of China     

斜阶跃场源关断时间对测量结果的影响及校正研究

论文推导了斜阶跃场源激励下,采样延时零时刻在发射电流关断起始点的高阻围岩中导电球体、不导电基底上水平薄板和均匀导电半空间的瞬变响应解析式,分析了发射电流关断时间对三种模型全程瞬变响应的影响。根据均匀半空间瞬变响应解析式,讨论了斜阶跃场源激励下的磁场、感应电压与全程视电阻率的对应关系,提出了一种全程视电阻率直接计算方法。此方法将发射电流关断时间作为系统参数参与视电阻率的计算,无需关断效应校正,可以方便地直接计算出中心回线装置下测量目标的全程视电阻率。理论模型及实例计算数据都证明了这种数值算法的可行性。由于斜阶跃场源技术的成熟,该算法具有一定的实用价值。     

层状介质中大地电磁场信号时域阻抗分析

在大地电磁测深中观测得到的电磁场信号十分微弱,具有非稳定特性,观测信号易受到噪声的干扰,使用基于稳定电磁信号稳定的频率域阻抗张量的估计方法,导致计算的电阻率准确度差。为了能保证非稳定信号阻抗的准确性和可靠性,从频率域传递函数出发并对其求解,利用傅里叶变换得到时域传递函数,经过推导得到时间域中求解阻抗的表达式。最后模拟得到了层状介质中时域大地电磁测深曲线,并与频率域大地电磁理论曲线对比分析。结果表明:时域比频域估算阻抗或电阻率更准确。