海洋可控源电磁法三维数值模拟

 本文利用美国Sandia国家实验室Weiss编写的3D有限差分程序,通过建立的正演模型,开展3D水平电偶源电磁场特征与异常体空间展布特征（几何特征、埋藏特征）关系的实例研究,并对模型进行了正演数值模拟,得到以下几点认识：①同一位置处接收到的电场强度随着异常体半径的增大而增大,高阻体的存在能够增大电场强度,且异常体越大,场强也越大;②归一化后的电场曲线特征表明,随着发射电流频率的降低,异常体引起的异常越来越小;随着异常体半径增大,引起的异常也逐渐增大;③当异常体半径不变而埋深改变时,随着埋深的增加电场强度逐渐减小,对异常体的分辨力越来越小。文中所得结果对MCSEM电磁场基本传播特性的认识和MCSEM观测资料的解释提供了依据。     

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。     

海洋可控源电磁法三维模拟电性模型研究

海洋可控源电磁法(MCSEM)是实现海洋油气圈闭评价和精确勘探的有效手段。目前,关于准确、高效、稳定的MCSEM数据三维正演模拟研究已取得长足进步。文中针对MCSEM正演的三维精确建模,从海洋地层岩石分类特征出发,细化三维网格电性表征,建立基于孔隙度和岩石物性特征的网格单元函数,给出了海洋可控源电磁回路中包括铜棒电极的网格单元和海水层、海底沉积层、油气储层及其盖层等五种类型介质的电阻率表征,同时通过对上述五类介质的频散测试数据进行复电阻率等效模型拟合,进一步获得其复电阻率最优表征。考虑储层岩石孔隙度及海水分层特征、充分利用已知信息的建模方法能够提高三维模拟精度,为直接反演储层含油饱和度提供了一种思路,这必将推动MCSEM在油气勘探领域更广泛的应用。     

海洋可控源电磁法深海油藏开采监测仿真

海洋可控源电磁法在油气藏开采过程监测方面具有一定的应用价值.基于二维海洋地电模型,利用二维海洋可控源正演程序计算了不同地电模型的电磁响应,对不同环境、不同工作方式下的海洋可控源电磁法监测油气储层开采过程进行仿真分析,对比了"海底发射,海底接收"、"海底发射,井中接收"和"井中发射,井中接收"三种观测方式的监测效果.结果...     

海洋油气勘探中可控源电磁探测法(CSEM)的发展与启示

 基于含油储层与其周围饱含水地层之间的巨大电阻率差异,为海洋CSEM方法直接探测油气储层,并取得良好效果提供了条件,此法采用船载可移动水平电偶极子源和置于海底的陈列电磁接收器接收来自海底地层的电磁信号,通过对接收到的电磁场信号进行处理、解释,得到地下地层的电阻率分布,借助电阻率与储层含油气饱和度的密切关系,直接探测地层的含油气性。本文通过对近年在国际学术会议及相关学术期刊关于可控源海洋电磁法文献的追踪分析,介绍了可控源海洋电磁探测方法(CSEM)的基本原理、发展历史、采集与处理解释技术,并对研究现状、应用中存在的挑战与问题进行了分析,指出了海洋CSEM未来的发展与研究方向,以供国内油气勘探业界及相关研究人员参考。     

系统参数对海洋油气可控源电磁勘探的影响

对海洋油气可控源电磁探测仪器研发和勘探方案设计中影响测量结果的主要参数,如收发距、发射天线长度、发射天线高度、发射电流、发射频率、接收天线长度和接收天线高度等进行了理论仿真研究。研究结果表明,无论在深海环境还是在浅海环境,探测系统参数对测量结果均有相似的影响特点,只是影响程度有所差异。发射电流和接收天线长度仅决定信号幅度,两者呈正比关系,收发距和发射频率对测量结果影响最为显著,过大过小都不能得到明显的油气异常,需取中等值。发射天线长度、发射天线高度和接收天线高度对测量结果影响较小,油气引起的电场异常幅度随这3个参数值的增大而逐渐降低,通常这3个参数取值不大,可忽略其影响。在浅海环境下,发射和接收天线可贴近海面布置,此时天线高度仍然较小,这种方式不适用于深海环境。图7参21     

激电效应对海洋可控源电磁响应的影响

在海洋可控源电磁法数值模拟和反演解释中,通常没有考虑激电效应的影响。本文基于Cole-Cole模型,在一维和二维海洋可控源电磁正演模拟中考虑了激电效应,计算海洋可控源电磁场响应,并定义一个新的参数——IP强度,用以表征激电效应的强弱。在一维海洋可控源电磁反演中也考虑了激电效应,分析激电效应对反演结果的影响。计算结果表明:激电参数、观测频率、储层厚度等参数会影响激电效应的强度,激电效应会导致反演结果中油气储层电阻率偏大,但是影响不是非常显著。     

瞬变电磁法对薄层的探测能力

 为了正确认识瞬变电磁法对薄层的分辨能力，文中设计了不同的地电模型，进行了瞬变电磁法响应正演计算，对有无薄层存在时相应视电阻率曲线进行了对比，并计算两者之间的相对误差，根据误差大小分析瞬变电磁法对薄层结构体的分辨能力，得出有实际指导意义的结论。对于同样的薄层地电模型，进行了瞬变电磁法与可控源音频大地电磁法探测能力的比较，认为瞬变电磁法对薄层的分辨能力强于可控源音频大地电磁法。     

寻找地下水的可控源大地电磁法

为了对浅层地下介质进行高分辨率的电导率填图，开发了进行张量ＡＭＴ（声频大地电磁）和张量ＣＳＡＭＴ（可控大地电磁）测量的电磁勘探方法。这种方法使用便携式垂直线圈发射器以补偿１ｋＨｚ以上频率的天然源场，能够实现１Ｈｚ￣１００ｋＨｚ连续频率范围的勘探，在加利福尼亚州的Ｓａｌｉｎａｓ Ｖａｌｌｅｙ地区为研究盐水侵入而采集的观测数据确定的水文地质构造特征与测井资料吻合得很好。     

可燃冰与油气双储层模型的海洋可控源电磁响应特征模拟分析

利用海洋可控源电磁(MCSEM)法可识别海底电阻率异常体,在海洋油气探测中得到了广泛的应用。基于复杂电性结构海底地层模型,提出一种基于预条件迭代求解的频率域矢量有限元电磁正演模拟方法,基于不完全LU分解的预条件方法,提高了迭代求解效率,层状模型模拟结果验证了方法的有效性。基于结构化任意六面体单元建立了真实的南海某海域地电模型,并针对不同构造矿藏储层特征,分别建立了深埋藏油气储层模型、可燃冰矿体模型及复杂基底地质模型,得到了不同激发、接收模式下的MCSEM响应特征：收发距较小时,地形影响较明显;对于埋藏较浅的可燃冰矿体,收发距较小时异常明显,而埋藏较深的油气储层则在收发距较大时异常明显。     

海洋可控源电磁数据中海水扰动噪声的小波校正方法研究

海洋可控源电磁法(Marine controlled-source electectromagnetic method,MCSEM)采集的信号极易受多种噪声的干扰,其中由海浪、暗流运动引起的海水扰动噪声是影响信号质量与后期处理解释的主要噪声之一。针对海水扰动噪声,提出了一种基于小波多分辨率分析的校正方法:根据水平电偶极源发射波形与小波基特点,选取最优小波基并研究其最佳分解层数,利用最高分解层数所对应的近似序列估计出海水扰动噪声并从原始信号中去除,达到消除海水扰动噪声的目的。对比校正前、后MCSEM信号的振幅随偏移距变化(Magnitude versus offset,MVO)曲线,表明方法有效。     

起伏地形对三维可控源电磁响应的影响研究

可控源电磁法是油气和矿产资源勘探的重要手段之一.目前常规可控源电磁数据的资料解释多是假设平坦地形条件,这会导致反演异常体的位置和形态发生畸变,甚至产生虚假异常.为探究起伏地形对三维可控源电磁场传播的影响,提高资料处理解释质量,采用基于非结构化网格的矢量有限元算法,对起伏地形条件下的三维可控源电磁场进行数值模拟研究,讨论...     

基于节点有限元与矢量有限元的可控源电磁三维正演对比

基于电场的可控源电磁三维有限元正演模拟早期主要采用节点有限元法,但因存在伪解问题而影响求解效率和精度;避免出现伪解的有效手段之一是采用基于棱边元的矢量有限元法,该方法近年在电磁三维模拟中逐步得到应用推广。为了更具体地了解两种方法在三维电磁正演中的实际应用效果,开展了两种方法的对比试验。首先从边值问题的建立进行讨论,之后分别通过一个水平层状介质模型和单一低阻体模型对两种方法的正演结果及效率进行比较。实际模拟结果表明：同等条件下,矢量有限元法计算精度更高,但其计算速度较节点有限元法约慢一半。     

电磁传播电阻率测井阵列仪探测特性的对比分析

MPR和VIKIZ是目前西方和俄罗斯应用最广泛的电磁传播电阻率测井阵列仪器.利用响应函数、信息丰度矩阵以及视电阻率曲线对MPR和VIKIZ的探测特性做了对比考察分析,发现VIKIZ的仪器参数选择比MPR的合理,应用效果更好.VIKIZ的各探头具有不同的探测深度,分布合理,其探头具有极高分辨率,它的测井曲线数虽然比MPR少了3条,但其探测性能和视值解释效果却明显优于MPR;VIKIZ只测相位差Δφ,不测幅度比S;VIKIZ的仪器参数是根据等参数条件选取的,其14 MHz的高频率对地层介电常数的影响一般不能忽略.分析的结果可为阵列仪器的改进及其资料处理方法研究提供依据.     

基于二次电场的可控源电磁法三维矢量有限元正演模拟

可控源电磁法作为地震勘探的重要补充手段,可通过研究地下介质电性的变化达到监测油藏的目的。为了从理论上研究可控源电磁法在油藏监测方面的应用前景,在前人研究的基础上,对三维可控源电磁法的正演模拟算法开展了进一步的研究。为克服场源附近总场变化快、基于总场求解时难以精确模拟的问题,采用均匀半空间或水平层状介质模拟的一次场作为场源;针对传统的节点型有限元模拟电场时存在散度条件不满足的问题,采用矢量有限元对基于二次电场的偏微分方程进行离散求解;多频点正演时引入频率适应网格,可以在保持正演精度的同时提高计算速度。对比3层电导率模型的有限元数值解与解析解,验证了算法的正确性。通过一个简单的油藏模型正演模拟,从理论上证明了可控源电磁法应用于油藏监测的可能性。     

地球物理目标体电磁响应的FDTD法3D模拟

本文应用现有电磁法有限差分时间域算法(FDTD)程序,对一个垂直偶极源激励的1D.2D和3D地球物理目标异常体进行了正演模拟。在1MHz     

阻流器对海底管道自埋效果的数值模拟分析

在杭州湾海底管道的埋设中应用自埋技术,取得了防止产生管跨和增加管道的稳定性的理想效果。鉴于此,介绍了海底管道埋设的自埋原理;用数值模拟的方法分析了有无阻流器2种情况下海水对管道冲刷产生的不同影响。通过对比发现,有阻流器的管道表面的压力系数在阻流器的两侧产生剧烈变化,沿水流方向由正值变为负值;升力系数变为负值;管道与海床间隙中水流的速度增大,从而使海床受到海水的剪应力也相应增大,海床易于受冲蚀,有利于实现海底管道自埋。     

基于源汇法和数学解析法的轴流式止回阀阀芯流线型设计及流阻系数分析

采用源汇法和数学解析法相结合的方法设计轴流式止回阀的阀芯线型,利用等强度线源与直线均匀流叠加法以及精确数学表达法,分析推导了阀芯中阀瓣和导流罩的表面曲线数学表达式,解析推导了轴流式止回阀的流阻系数。以此方法对某型号的轴流式止回阀阀芯的线型进行改进设计,计算了改进前后的阀门流阻系数,通过对比分析可知流阻系数降低明显,此研究结果可为轴流式止回阀阀芯的线型设计提供一定的理论分析和计算方法。     

不同砂体特征的裂缝性低渗透油藏井网适应性分析

以榆树林东16井区升371和东160两相邻断块为例，根据两断块井网形式一致，但井排方向和裂缝主方向略有不同、砂体特征差异大的特点，在分析两断块油井不同的生产动态基础上．对该区井网的适应性进行了评价。并根据两断块的不同地质特点以及该区加密试验区的动态生产情况，以低渗透油藏的合理排距为依据，提出了井网加密和注水调整方式，符合该区的实际特点，利用数值模拟技术进行了研究，结果表明该加密调整方式可以取得较好的效果。     

CO2 驱不同注入方式对低渗透储层渗流能力的影响

CO₂ 驱是提高低渗透储层采收率有效的技术手段。CO₂ 与原油接触后使体系中的沥青质以固体形式沉积下来,对储层造成一定堵塞,但同时发生的溶蚀作用整体上提高了储层渗流能力,且不同注入方式下CO2驱对低渗透储层渗流能力的影响具有一定差异。开展了CO₂ 连续注入及CO₂ -水交替注入后有机垢堵塞机理实验、储层润湿性实验及CO₂ -水溶液对岩石的溶蚀评价实验,并对相对渗透率曲线参数变化特征进行评价,定量表征了CO₂ 驱不同注入方式对低渗透储层渗流能力的影响程度。结果表明：CO₂ 驱产生的有机垢会对岩石孔喉造成堵塞,但整体上CO₂ 与绿泥石反应导致的溶蚀作用更强,使得低渗透储层采收率有效提高;且CO₂ -水交替注入比CO₂ 连续注入引起的有机垢堵塞要弱,溶蚀作用效果更好,渗透率损失率更低,能够在中、大孔隙中取得更好的驱油效果,整体上更能增大岩石孔隙空间和渗流通道,使得低渗透储层采收率有效提高。