用于声波测井的大型三维有限差分模拟程序

采用四阶空间中心差分和二阶时间中心差分方法和Higdon吸收边界条件,开发了用于声波测井的三维有限差分模拟程序,用交错网络实现差分模拟,可以用来在586微机和大型并行机上模拟各种复杂条件下的声波测井响应,最后给出了单极子和偶极子声波仪器在裸眼井和套管吉中的计算实例。     

声波测井三维交错网格有限差分模拟的漂移失稳及改进方案

交错网格的三维有限差分方法是当前模拟井眼条件下弹性波场传播和声波测井响应的最有效方法之一。在其典型算法中，交错网格的离散方案能够自动地满足流固边界条件。实际情况有时并非如此。在流固边界上流体一侧，这种离散方案给出的差分方程有时并不成立。当计算低频声场时，计算步数少，所以由此引起的累积误差比较小；当模拟高频声场时，计算步数大，这种累积误差变得不可忽略。在实际应用中表现为低频段能给出比较好的模拟结果，当模拟高频声场时存在漂移失稳问题。数值实验显示漂移失稳主要发生在流固边界上。为了消除漂移失稳，提出了一种简单易行的解决方法，计算实例表明该方法能够很好地消除漂移失稳．     

规模勘探三维地震燃料的有限差分深度偏移

大多数偏移方法是以波动方程的各种单向近似法为基础，一个明显的例外是有限差分逆时深度偏移的算法，与其它的偏移算法相比，由于这种方法需要庞大的计算机设备，所以其最初应用只局限于二信资料的合成处理。因此，对于用波前相长干涉进行实际资料叠后偏移和复杂三维构造成像来说，此方法的潜力一直未能发挥出来。     

有限差分法弹性波数值模拟

本从应力-位移速度波动方程出发，对一阶线性微分方程建立了四阶空间精度和二阶时间精度差分公式，该方法采用显格式计算。网格频散对泊松比的影响极小，算法的稳定性适应于任何泊松比的地质模型。     

上风有限差分计算旅行时

用上风(upwind)有限差分法可以高效地计算规则网格上的地震旅时。在其应用中要求解描述时间场各样度分量变化的守恒方程,再用数值积分就可容易地从守恒方程的解中得到旅时场。此守恒方程是从程函方程导出的,它的解就是初至时间场。与Vidale最近提出的类似方案不同之处在于,上风有限差分格式可完全以向量化形式实现。所得的旅时场可用于克希霍夫偏移和地震模拟,也可用于地震层析成像。现有很多可靠的方法可用于求解守恒方程。守恒原理起源于流体力学用来描述质量、动量的守恒。已经证明,地震勘探应用一阶上风有限差分格式已足够精确。上风格式模拟流体的变化过程,它只使用上游的信息因而它是稳定的。其他常用的差分格式在受到冲击时(即流体变量发生间断时),或表现不稳定,或损耗过多。在我们的方法解程函方程时出现的是时间梯度的间断现象。     

三维几何中感应仪的有限差分正演模型

在复杂的三维构造中，例如不同侵入剖面的层状储层，用基于有限差分法的计算机代码来模拟多线圈系感应仪的响应。则在频域中通过Spectal Lancxos分解法得出线性系统的解。这里介绍计算机代码的一些主要特性，包括网格生成和Lancxos分解处理中常用的收敛算法。这个代码能够模拟高倾斜层中感应测井和水平井中不同侵入模式下的感应测井，这里不同的侵入模式为阶状剖面、斜坡、斜面、或是环状剖面等。而且也能够模拟非圆形的井眼和侵入剖面。文中例举了几个数值样例来说明那些侵入剖面对感应测井曲线的影响。此代码由一维和二维代码在不同侵入的地层中测试过，得到了满意结果。而且必来在侵入带存在的倾斜层上生成人工的ILD和ILM曲线。在与陈列感应曲线比较时，可以提出ILM响应近似于30英雨的AIT曲线，而LID曲线近似于60和90英寸的ATM曲线。在计算机上此代码需要至少24兆字节的RAM空间和近似60秒的的CPU时间，这个时间是在主频300MHz个人计算机上从一个发射器发射到几个接收器响应的时间。     

有限差分法波场延拓海水层基准面校正

在海上多波地震勘探中,野外施工设计采用海水中激发,海底接收的观测方式.由于炮点和检波点不在一个基准面上,就带来了基准面校正问题.在选定海底为基准面后,通常将炮点校正到海底,若海水层的深度超过100m,简单时移校正的误差比较大,应该采用更精确的波场延拓基准面校正方式.对理论合成记录和莺歌海地区的实际资料进行了方法测试,效果令人满意.     

垂直井多分量感应测井大型三维有限差分模拟

电性各向异性低电阻率储层的含水饱和度评价经常出现偏差，其原因在于对这种储层的评价没有综合考虑测井仪器的测量特性和地层电阻率方向上的差异。对垂直井，表征各向异性地层的参数主要有水平电阻率和垂直电阻率，但常规电法测井只提供地层水平方向的电阻率信息，不能直接测量地层垂直方向的电阻率。多分量感应测井直接用来测量电性各向异性地层的水平电阻率和垂直电阻率，从而可对各向异性储层进行较为客观的评价。简单介绍了多分量感应测井原理，推导了垂直井中进行三维有限差分模拟的计算公式。计算结果表明，该算法能较好地模拟三维地层模型。它对更深入研究多分量感应测井方法以及进行仪器研制打下了较好的基础。     

三维地下埋藏点电流源有限差分正演计算

研究了地下埋藏点电流源三维地电介质的有限差分数值方法。首先讨论了三维埋藏直流点电源场方程及边界条件；然后讨论了微分方程的离散化，对于数值求解时电导率应具有一定连续性的要求，采用斯托克斯定理将体积分化为面积分的方法来消除，求解方程利用有限差分技术构成。为了提高计算精度和计算速度以及避免由源奇异性引起的差分计算复杂性，计算时将电位分成二次异常电位和背景电位2部分。在背景场计算中，对地下均匀半空间和水平均匀层状模型的背景场对二次异常场的影响进行讨论。结果发现，将地电模型中各层的电导率和异常体电导率取加权平均，以此作为均匀半空间模型的电导率进行背景场计算时，二次异常场计算结果较差；利用水平层状模型计算背景场，以此为基础计算三维地电场，二次异常场的计算结果有明显的改善。研究表明，利用有限差分数值方法进行复杂地电模型的正演计算，计算速度快，计算结果精度较高。     

声波全波列测井中反射波成像分析

通过波场分离技术，把声波全波列测井记录中的反射波信息分离出来，并加以成像显示。根据声波全波列中的反射波信息，利用地震资料处理中的椭圆法原理计算了井外的裂缝或声阻抗界面的视倾角。与ＣＢＩＬ计算的视倾角进行对比，结果基本一致。此项结果对取得井孔附近三维成像资料和烃水界面的确定具有重要意义。     

电阻率成象测井有限元分析

电阻率成象测井是石油测井中最新一代的测井方法。对测井仪器响应的精确模拟，可以为此类仪器的优化设计和资料解释提供依据。针对电阻率成象仪的激励条件比较复杂以及井下地层的非均质性，选用适于处理复杂条件问题的三维有限元方法对仪器产生的位场进行分析；基于电阻率成象仪器的测量原理，给出了利用有限元分析得到视电阻率的方法；通过对水平、倾斜等典型地层模型的数值模拟测量，得出相应的电阻率井壁成象结果，从而直观地反映井壁地层特征。     

压力载荷对声波测井圆管换能器影响有限元分析

基于有限元方法数值分析压力载荷对声波测井圆管换能器的影响,研究不同压力条件下换能器频率响应、发射特性的变化。随着对换能器上下两底面施加压力的增加,换能器各振动模态谐振频率降低,当压力增大到一定数值某些振动模态消失,产生新的振动模态。随着压力的增加,在空气中换能器谐振频率逐渐降低,在21.82kHz谐振点处的电导值上升,在16.01kHz谐振点的电导值先升高后降低并逐渐消失,在14.64kHz谐振点处的电导值降低并逐渐消失;在流体中换能器谐振频率降低,对应的电导值均降低。随着压力的增加,换能器在流体中的发射电压响应值在高频段会上升,在低频段会先略有上升后下降。数值模拟结果可以对正确制作、装配圆管换能器起到良好的指导作用。     

声波测井中首波的临界折射波至模型

张金钟．声波测并中首波的临界折射波至模型，测并技术，１９９４，１８（２）：１１０～１１５首波的临界折射波至模型避开了繁杂的数学公式，不但能解释首波形成和传播的直观图象，也可以解释范围相当广泛的声波测井中常见的诸多现象，并在此基础上，引入多次反射一临界折射模型。本文阐明了声波首波的共振规律，讨论了共振模型与临界折射模型的关系。     

起伏地表条件下2.5维声波方程有限差分法数值模拟

针对三维数值模拟难以应对的大尺度模拟或快速计算问题,2.5维数值模拟是一种能兼顾模拟精度和计算效率的有效折中手段。基于L型2.5维声波近似方程,通过纵向坐标变换,采用有限差分法实现了起伏地表条件下2.5维声波方程数值模拟。理论模型试算结果表明,2.5维声波方程有限差分数值模拟方法能够很好地处理起伏地表问题;与起伏地表二维声波方程数值模拟结果相比,两者在地震波运动学特征上基本一致,而在地震波动力学特征模拟上2.5维数值模拟更具优势;通过不同炮检距模拟记录的振幅对比,验证了2.5维声波方程数值模拟在时间和空间上的衰减特性。     

三维快速高精度地震波正演数值模拟方法及其应用

如何有效提高三维地震波正演数值模拟精度和计算效率一直是勘探地球物理学研究的重要问题。为了克服常规中心有限差分法较难快速提高差分精度的缺陷和一阶双曲型波动方程内存占用多、计算量大、引入变量较多的困难,采用高阶交错网格有限差分法直接求解三维地震波动方程,推导的高阶差分格式计算形式简单,可以推广于求解任意偶数阶时空导数,同时给出其稳定性条件。在人工边界处,对比了镶边法和常规旁轴近似法两种吸收边界条件。从三维似French模型的正演结果看出,采用的高阶交错网格差分算法在快速有效地提高数值模拟精度的同时,大大提高了计算效率,同时结合镶边法吸收边界条件还可有效压制边界反射,提高整个计算域内波场的信噪比。     

微电阻率成像测井三维数值模拟

采用有限元素法进行三维数值模拟研究微电阻率成像测井响应。模拟过程在全井眼里进行。将井眼、仪器及共周地层划分成适当的三维网络,然后用拉普拉斯微分方程在三维网络的每个小单元中离散成一个个线性方程,求解这些线性方程形成的方程组得到微分方程的解。网络划分的同时权衡了计算精度、计算时间和计算机容量等因素。对典型地质特征的微电阻率成像测井响应进行了模拟计算,结果证明效果良好,其方法亦适用于如倾斜裂缝、复合裂缝     

复电阻率测井响应的数值模拟

简要介绍了复电阻率测井的方法原理，推导出了适用于模拟复电阻率测井响应的数学模型，运用有限元法研制了复电阻率测井的数值模拟程序，进行了验证；并用该程序计算了复电阻率测井环境校正图版；考察了仪器的探测特性，频率响应和油水层的响应特征，结果表明，复电阻率测井方法可行，且具有与双侧向仪器相当的探测特性，能用于识别油水层。