利用双差定位法对2016年3月泸定地震序列进行了重定位,获得了2221个地震的重定位结果,走时均方根残差平均值为0.0131 s,震源位置平均定位误差在E-W、N-S、U-D方向分别为61.1 m、21.8 m、54.4 m.其中泸定地震序列最大地震M_L 4.2震中位于29.6234°N、102.0175°E,震源深度为8.257 km.序列震中分布长约21 km,宽约15 km,震源深度的优势分布范围在5~9 km,10 km以下地震较少.震源深度剖面显示断层向NNW向倾斜,浅部倾角和深部倾角比较一致,较陡.利用最大振幅比方法计算了本次泸定序列103个M_L≥2.0地震的震源机制解,结果显示两个节面走向分别在近东西向和近南北向存在优势分布,同样倾角较陡.震源机制类型主要以走滑型和斜滑型为主,占所有解的93.1%.根据重定位和震源机制结果,分别讨论了构造地震和水库诱发地震的可能性,认为本次泸定地震序列存在明确的发震构造——在区域NW-SE向挤压应力作用下产生的SWW向磨子沟断裂.由于本区地震活动与水位高低具有一定的相关性,且蓄水后应力场发生逆时针旋转,所以推测大岗山水库蓄水可能加剧了这组断裂活动.

影响GNSS数据质量因素较多,多路径效应是其中重要的因素,本文结合多路径效应数据处理模型与方法,以实测GNSS数据为基础,针对多路径效应的影响相关性进行了研究分析.结果表明:对于连续长时间观测数据而言,多路径效应具有一定的重复性与周期性;由气象变化因素引起的多路径效应可通过数据处理模型有效削弱,由遮挡引起的多路径效应中周跳的分布状态是影响数据质量的重要参考指标;多路径效应与数据质量之间相关性较弱,并呈现一定的随机性,多路径数值大小与定位结果精度之间没有必然联系,仅以多路径、数据有效率指标评定数据质量与定位结果存在一定的不合理性.

为了研究扬马延微陆块中部的构造特征,进而为该区油气远景调查评价提供依据,本文基于最新船测重力测量资料计算了自由空气重力异常,并对自由空气重力异常数据利用正则化滤波方法进行了异常的分解,获取了扬马延微陆块中部的局部重力异常以及区域重力异常.结合已有的地质及地球物理研究成果,对自由空气重力异常、局部异常、水平总梯度异常、欧拉反褶积定位解特征进行了深入分析,确定了该区的断裂构造格架,划分了本区构造单元.研究认为:本区重力高异常与重力低异常相间分布的特征反映了该区凹陷与隆起分布的范围及展布特征.研究区主要发育北东向、北西向(北西西向)2组断裂,这2组断裂对基底结构、性质、隆坳格架及中-新生代盆地展布起重要的控制作用.研究区可划分为扬马延盆地、扬马延西翼构造带、扬马延中部凸起带、扬马延海槽以及扬马延南部复杂构造带等5个构造单元,构造单元之间呈断层接触关系.

随着数据处理精度的不断提高,GPS交点年周期误差对定位精度的影响已不可忽略.本文采用Lomb-Scargle 周期图法对IGS首次处理和两次重新处理的GPS站坐标时间序列进行了频谱分析,研究了IGS数据处理策略的改进对GPS交点年周期误差的影响,并初步分析了其产生机制.频谱分析表明:站坐标残差的NEU方向都存在明显的基频为1.04 cpy的GPS交点年周期误差,而误差改正模型精度的提高使得两次重处理的站坐标残差中的虚假周期性误差更加明显;和第一次重处理相比,第二次重处理奇数频谱的GPS交点年周期误差明显减弱,改进的原因可能与第二次重处理中加入了地球辐射压改正有关.同时,在基于GPS/GLONASS联合解算的站坐标残差序列(CODE与ESA)中还存在与GLONASS轨道重复周期相关的约8天的误差.

面波频散和接收函数是研究地壳上地幔速度结构的重要方法. 面波频散对绝对S波速度较为敏感,但对界面结构约束不强;而接收函数对间断面具有很好的分辨能力. 二者优势互补,通过联合反演,可以得到更为准确的壳幔内部界面及绝对S波速度结构. 近十几年来,随着噪声地震学的迅猛发展以及大量宽频带地震仪的架设,该联合反演方法得到了更进一步的应用.为了便于梳理该研究方向的脉络,本文分别回顾了面波频散与体波接收函数的方法原理及其在壳幔结构反演中的应用,并分析了两种方法的优势与不足. 在此基础上,介绍了二者的联合反演方法,以及在地壳上地幔速度结构研究中的应用.展望了联合反演方法的进一步发展,以及加入多种地球物理观测数据对反演地壳上地幔结构的意义.

基于行星会合指数和行星系日心经度分别获得行星系质心到太阳的距离和日心经度的变化特征, 发现杨学祥等(1999)指出的在1990—1994年太阳轨道运动并没有绕过太阳系质心这一特征具有准179年周期.根据对会合指数K极小值的分析表明,当会合指数向量K_sp>0时,行星系质心和木星在太阳一侧,保持与太阳同步绕太阳系质心运动;当K_sp<0时,则出现行星系质心和木星分别处在太阳质心的两侧,此时行星系质心没有绕过太阳质心,致使太阳质心没能绕过太阳系质心.行星会合指数与行星系质心日心经度两个时间序列的功率谱检测出不同的周期,表明二者指代的物理特征不同.分别对行星会合指数和行星系质心日心经度最强功率谱所标定的19.86年和11.86年周期的物理意义进行澄清,前者是行星会合指数K在极大值附近具有相等K值的频率所表现出的周期,它不是方向周期;后者主要指相对于太阳质心,行星系质心轨迹的封闭曲线旋进和旋出所对应的相同日心经度的频率明显增大所表现出来的周期,它不是理论上K指数相等条件下的周期.这为探索太阳轨道运动与太阳活动的关系研究具有参考价值.

向下延拓是Stokes边值解算中必不可少的环节.为了研究向下延拓的远区影响,本文在泊松实用公式的基础上给出了顾及远区影响的向下延拓算法的推导过程.对4°×4°实验区内5'×5'分辨率模型扰动重力的向下延拓结果表明:对于地面重力数据的向下延拓,积分半径为1°、2°时,顾及远区影响的算法可将精度分别提高0.36 mGal、0.17 mGal;对于4000 m航高的重力数据的向下延拓,积分半径为1°、2°时,该算法可将精度分别提高1.40 mGal、0.67 mGal.延拓高度越高,积分半径越小,顾及远区影响的算法对精度的改善效果越明显.

本文综述了高频GPS单历元精密定位的发展历史、数据处理、恒星日滤波和空间滤波、以及观测精度和噪声特点,并着重介绍了由此衍生的GPS地震学的发展状况.随着观测技术和单历元数据处理方法的不断提高,特别是多系统GNSS(GPS、GLONASS、Galileo和BEIDOU)的融合以及卫星轨道和卫星钟差改正等高精度定位产品的实时发布,高频GPS精密定位技术将在地震科学领域的应用迎来广阔的发展前景.

地震孕育及发生过程中伴随着不同程度的电磁信号,有效的分析方法不仅能成功提取显著异常信号,而且能加深对震磁异常机理的理解.本文从地震电磁扰动机理出发,介绍了动电效应和微破裂机制两种最可能的震磁异常产生机理.此外,从方法原理、震例、重要进展三个方面重点介绍了极化法、主成分分析法、分形分析法和梯度定向法四种异常提取能力较强的分析方法在震磁关系研究中的应用,对各种方法的典型震例进行了总结,并对其展开了相关评述和应用展望.对地震地磁扰动研究具有一定的参考意义.

本文主要总结了近十多年来橄榄岩流变实验的研究成果,介绍了上地幔流变研究的进展和意义.经过多年的实验研究,橄榄岩流变性质在理论和应用方面都已取得重要突破.人们利用高温高压实验深入研究了熔/流体、铁含量、粒径尺度、温压条件等因素对橄榄石流变性质的影响,得到了表征橄榄石流变特性的幂率本构方程的各参数,并从理论方面探讨了橄榄石等矿物在不同深度处可能存在的变形机制.在应用方面,高温高压流变研究为许多地质现象(如软流圈的成因)的解释和地球动力学(如地幔对流)的模拟提供了实验依据和基础数据,如辉石的粒度效应可以解释上地幔板块边界变形及剪切局域化问题等.尽管对上地幔矿物的流变特性进行了深入地研究,但还有许多问题需要人们进一步厘定,如碳酸盐熔体对橄榄石流变性质的影响,橄榄石变形机制的转化等.

地球化学地震预测方法是常见的地震预测方法,该方法通过研究地球化学组分在地震前的异常变化,得到其变化规律,推导其与地震三要素的关系,从而进行地震预测.气体地球化学预测则是通过震前气体异常给出预报意见.因为地球的脱气作用一直存在,震前震源区岩层岩石力学性质会发生很大改变,导致大量流体涌出,渗透性较好的活动断层为深部流体提供了通道,使它们能更容易地到达地表,造成地表断层带土壤气体(简称断层气)组分异常,为地震预测提供了依据.本文主要介绍断层气气体异常、温泉气气体异常、遥感气体异常几部分.常见的气体地球化学异常组分主要有土壤氡、H₂、CO、CO₂等,这些气体测值在震前会出现明显的异常,多数为突跳式升高、降低,异常幅度变大,异常持续时间增加等等.我们分析了这些异常的特征,并且从地震三要素出发,判断二者之间的关系,从而对气体化学地震预测方法进行评价.由于气体的活动性较好,因而容易将地下孕震信息带到地表,气体化学异常的映震性较高,所以该方法极少虚报,但存在漏报的可能性,仍然需要与其他地震预测方法相结合从而增加地震预测的准确性,不能单独完成地震预测.

根据传感器所处位置的不同,闪电观测资料的获取主要有地面观测和卫星观测两种方式,二者各有优势,对两类资料质量的评估与对比是重要的研究课题.为此本文将我国气象部门国家级地基闪电监测网络——国家雷电监测网与低轨道卫星闪电探测器LIS(Lightning Imaging Sensor)在2009—2015年获取的中国区域资料作为研究对象,基于敏感度试验,确立了星地观测数据匹配的原则、方法和时空窗口阈值,提出了星地匹配比例MP(Match Percent)的定义并从年份、季节、昼夜三个维度对比研究了中国区域星地闪电观测数据的特征,分析了二者定位误差的统计规律和分布比例,讨论了影响因素.本文的工作为星地多源闪电观测数据的质量控制与融合分析提供基础,也为新近发射的我国首枚静止轨道平台闪电成像仪的地面真实性检验和算法修正提供数据和技术储备.

利用微测井资料对近地表吸收结构进行观测和估算,消除近地表吸收衰减对地震数据分辨率的影响,是近年来高分辨率地震勘探的重要尝试.为提高近地表Q值建模的可靠性,本文结合微测井资料,指出近地表Q值建模的主要问题,就各个影响因素进行了讨论和分析.分析结果表明:震源子波和检波器耦合响应一致性假设并不成立,激发和接收因素差异对近地表Q值建模的影响不容忽视.另外,利用微测井资料进行Q值建模要合理的选取频带范围,避免近场分量对信号低频端的影响.有效的提取高质量的直达波,避免面波、浅层折射波和虚反射等噪声干扰,是近地表Q值建模成功的关键.在此基础上,针对不同的影响因素,提出了相应的解决策略,这对于提高近地表Q值建模的精度具有重要的现实意义.

研究区发育砂砾岩储层,一般由多期扇体叠置而成,横向变化快,非均质性强,因而给储层预测带来了困难.常规约束稀疏脉冲反演受制于地震频带,纵向分辨率不足,无法清晰地展现出砂体的叠置关系,因此本文确定了以地质统计学反演为核心的储层预测方法重点对WSD区P₃ {{\mathrm{w}}_1}^2 段油组进行储层预测综合研究.首先对基础数据(井数据、地震数据、储层敏感参数、合成记录、子波等)进行质控,确定储层预测的可行性,其次根据井资料、约束稀疏脉冲反演结果以及对该区沉积模式与岩性展布的初步认识,求取地质统计学反演参数,针对研究对象进行地质统计学反演和储层砂体厚度的计算,同时对两种反演方法进行对比分析,然后对反演结果、储层砂体平面分布情况以及沉积微相平面展布特征进行综合研究分析,最后从平面、剖面两个角度对反演结果分别进行定性、定量地验证分析,证明反演结果的可靠性.研究表明地质统计学反演在WSD区具有一定的适用性,为该区有利区的优选和评价提供了依据,同时也为冲积扇储层预测提供了有效的方法.

高原冻土区由于地质条件复杂,对地震波能量尤其是高频信号吸收作用强,一直是地震勘探的一个难点.为探测哈拉湖冻土区的深部结构,分析可能的天然气水合物的分布情况及地球物理响应特征,我们在研究区采用低频可控震源激发进行了高精度二维地震勘探试验.本文通过对原始单炮定性分析以及针对能量分析、频段相对能量比估算、道集间频率分析方面进行定量分析,来确定振动台数、扫描频率、扫描长度、驱动幅度以及覆盖次数等优选参数.文章总结了可控震源在高原冻土区的野外施工方法,对以后类似地区的地震勘探工作有一定的借鉴意义.

低孔低渗储层流体含量较少,流体性质在测井上的响应特征不够明显.因此,需要一套更有效地流体性质识别方法.基于文献调研和案例研究,本文系统考察了低孔低渗储层现有的测井、录井识别技术,给出了综合应用测井、录井资料识别低渗透储层流体性质的工作流程,并对技术发展方向做了展望.研究认为:可依据方法原理、使用资料特点将测井识别技术分为电法、声波、核测井、核磁共振四类;录井技术分为交会图、油气含量对比、参数对比三类;测录井综合识别技术分为简便分析和数据挖掘技术两类;通过选取适当数据挖掘技术进行测录井综合识别,符合率约90%,比单独使用测井资料和录井资料识别符合率提高了约10%,有明显提升;在使用数据挖掘技术时,敏感参数选取、模式识别方法的选择等都是值得考虑的重要问题,这些问题是低孔低渗储层流体性质识别技术的难题和主攻方向.

对于一个已经建立好的三维地质模型,单纯通过地震、井数据对模型进行修正精度不高.地震驱动建模作为一种充分整合地震数据的建模方法,可以充分挖掘地震中潜在的信息,通过地震驱动把地震残差转化为模型误差的修正量,从而实现模型的更新修正.基于此,本文提出地震正演循环迭代模型修正技术,并以实际工区为例阐述了该方法的技术流程.通过地震对比和井对比技术对模型修正结果进行了定性和定量评价,结果表明该方法能够降低模型修正后的累积误差,使模型与真实值更接近,更好的表征了储层,更准确的表征了储层非均质.

煤矿井下巷道煤层中采集的槽波地震数据中包含多种类型地震波,对这些波组认识存在争议.通过正演模拟获得的槽波波场过于理想化,与现场采集槽波数据存在一定偏差.针对煤矿实际采集的典型槽波数据,采用时频域极化滤波方法,利用槽波数据中的纵波在波传播方向能量最强、垂直方向能量最弱的特点,将目前国内煤矿常用的德国SUMMIT槽波地震仪水平双分量检波器接收到的信号,校正到平行波传播方向和垂直波传播方向,有利于判定地震波极化运动特征.经过槽波波场分离,得到三个特征明显的波组,按照时间到达先后顺序,认为分别是折射纵波、瑞利型槽波和勒夫型槽波.其中折射纵波传播速度最快,在共炮点道集上表现为双曲线特征;瑞利型槽波主频最低,水平平行分量和垂直分量都能接收到;勒夫型槽波振动方向垂直波传播方向,只在检波器水平垂直分量有显示.

瞬变电磁正演的常规算法是把频率域响应转化到时间域,通常有三种方法:Guptasma算法、余弦变换折线逼近算法和Gaver-Stehfest逆拉普拉斯变换算法.在计算精度上,余弦变换折线逼近算法难以求出符合精度的感应电动势,误差集中在晚期,但是当频率范围取值合理时,可以得到精度较高的磁感应强度.Guptasma算法和Gaver-Stehfest逆拉普拉斯变换算法在晚期通常有较大误差,而早期的感应电动势和磁感应强度精度都较高.在计算速度上,Guptasma算法最快,折线逼近算法由于需要计算大量频点导致速度很慢.因此,为了能够既快速又有效的完成频率域到时间域的转换,为反演奠定基础,本文以电性源为例,设计出一种新的混合算法,该算法在早期采用Guptasma算法,在误差较大的晚期采用余弦变换多项式近似算法,首先求出磁感应强度,然后采用数值差分的方法求得感应电动势.通过对Guptasma算法、余弦变换折线逼近算法以及混合优化算法的最终结果的误差和运算时间进行比较,说明混合优化算法充分发挥了Guptasma算法和余弦变换折线逼近算法的各自的优势,计算速度较快且精度较高,能够取得较好的效果.

为评价页岩油储层可压裂性,以鄂尔多斯盆地长7页岩油储层为例,利用研究区部分已压裂井测井数据,计算得出脆性指数和断裂韧性指数,绘制了可压裂性剖面图,结合脆性指数和断裂韧性指数建立了一种新的页岩油储层可压裂性评价模型,为压裂选层、选井提供前期指导,为页岩油工程甜点的筛选以及压后产能预测提供依据.利用本文模型对研究区L70井、L58井和L295井进行了工程应用,结合可压裂性剖面图和压裂前后正交偶极各向异性成果图对各井裂缝展布情况和压裂效果进行了评价,并与各井实际压裂效果进行了对比分析.评价结果表明:脆性是储层可压裂性重要的影响因素之一,但是脆性较强的储层段可压裂性不一定很好,结合脆性和断裂韧性更能准确、有效的评价页岩油储层可压裂性,长7页岩油储层段与邻层砂岩段相比普遍存在天然裂缝发育程度较低、地应力较高、脆性较差的问题,工程甜点区应选在地应力较低、脆性较强、断裂韧性较小、可压裂性系数较大的页岩油储层段.

BIF型铁矿是发育于华北克拉通内的主要铁矿类型之一,在鲁西南多地也发育该类型铁矿.通过收集以往地质、物探、矿产等成果资料,本次研究工作优选了成武—曹县航磁异常区开展1:2.5万高精度磁法测量,同时在磁异常重点地段辅以大比例尺重磁精测剖面来进行异常综合解译;上述测量成果查明了研究区磁异常特征和异常较高部位分布范围,即该区磁场表现为“南东、北西低;中部、西部高”的特点,同时该重、磁异常具有同源的特征,与区域上已勘查发现的单县铁矿床物探异常形态相类似.物探数据解译推断了研究区内的构造格架(NW向和NE向2条基岩断裂,分别为曹县断裂和王集断裂),圈定了泰山岩群山草峪组及古近纪地层的分布范围,前者分布于研究区北部地区,后者分布于研究区南侧和西侧地区.本次物探解译工作共圈出了4处磁异常(分别为冉堌镇磁异常、普连集磁异常、九女集磁异常、安仁集磁异常);通过对以上磁异常的对比分析和综合研究,本次研究工作共在该4处磁异常中进一步圈定了4处找矿靶区(分别为冉堌镇找矿靶区、普连集找矿靶区、九女集找矿靶区、安仁集找矿靶区).综合分析上述找矿靶区的勘查前景认为以上找矿靶区具有一定的勘查价值,其中安仁集找矿靶区的铁矿勘查前景较好.

塔里木盆地塔中北坡目标井区志留系柯坪塔格组是典型的超深层致密砂岩薄储层,其埋深大、储层物性差.如何去识别这种超深埋致密砂岩储层“甜点”是本区储层预测的难点.针对这一难题,对该工区的测井曲线进行了分析,找出敏感曲线,并将波形指示反演这一高分辨率反演方法应用于该工区,详细开展了剖面和平面上致密砂岩“甜点”预测研究.结果表明,波形指示反演的砂体预测结果同时提高了纵向和横向分辨率,与已知钻井结果吻合较好,同时也符合工区的沉积规律,证明了波形指示反演应用于超深层致密砂岩薄互层储层预测的有效性.

在系统总结湖南大瑶地区金矿成矿地质条件和区域成矿规律研究的基础上,利用GIS的空间分析功能提取了包括地层、地球物理异常、地球化学元素异常、断裂缓冲区和遥感解译信息等11个证据因子,在MORPAS平台上应用证据权重法对研究区进行建模分析,圈定了三个Ⅰ级成矿远景区和四个Ⅱ级成矿远景区.研究结果表明:大瑶地区已知金矿床(点) 绝大部分都位于成矿远景区,显示了良好的预测效果.该结果指明了大瑶地区今后的找矿方向,为新一轮的找矿工作提供了重要的科学依据.

三维大地电磁测深正演所用的时间长与占用的内存大的缺陷是如今国内外学者一直致力研究的问题.本文首先开展基于拟线性积分方程的大地电磁三维正演研究,通过压缩格林系数矩阵减少了庞大的计算量,达到了快速生成系数矩阵的目的,实现了快速拟线性近似的方法.然后,本文设计了不同背景的理论模型,对理论模型进行了快速拟线性积分方程法和积分方程法的正演模拟试算.正演模拟结果表明:采用快速拟线性积分方程法的正演视电阻率曲线与积分方程法求得的视电阻率曲线结果基本相同,表现出较高的准确性,并且快速拟线性积分方程法具有更快的计算速度,特别当地下剖分块数增大时,正演计算效率更为明显.

为了研究单轴加载过程煤样破裂声波特征.采用实验测试的方法,对研究区煤样进行了单轴加载过程声波特征测试.并采用声发射计数、小波变换、时频分析等分析方法对测试结果进行了分析.分析结果显示:在煤样变形过程中,声发射变化特征与煤样变形特征具有较好的一致性.并且,在煤样发生破坏时,有明显的次声波异常变化.因此,可以采用次声波与声发射相结合的方法,对煤矿煤岩体的破坏进行预测.这对提高煤矿地质灾害预测的准确性具有重要意义.

刚度矩阵是表征传播介质特性的重要参数.TTI介质的刚度矩阵由VTI/HTI介质的刚度矩阵转换而得,因而TTI介质与VTI/HTI介质之间存在着某种联系.本文将TTI介质的刚度矩阵表示成VTI/HTI介质的刚度矩阵与一个‘扰动’矩阵之和的形式,从另一个角度揭示了TTI介质与VTI/HTI介质的关系.本文在TTI介质刚度矩阵分解的基础上,将TTI介质的波动方程分解成VTI/HTI介质波动方程和‘扰动介质’波动方程,然后对VTI/HTI介质波动方程和‘扰动’介质波动方程分别进行了模拟.将两个模拟结果进行合成并与TTI介质的波动方程模拟结果进行了对比,验证了方法的准确性和有效性.理论分析与数值模拟结果表明,TTI介质可认为是VTI/HTI介质的一种延伸.

孔隙级的渗流数值模拟是研究岩心渗流的重要方法,随着近年来 CT扫描等微观成像和数字岩心的发展,渗流模拟研究能更好的贴近真实微观结构,而孔隙网络模型长久以来就是研究孔隙级渗流的经典平台,因此数字岩心和孔隙网络模型两者结合是目前微观渗流研究的重要发展方向之一.从数字岩心中提取孔隙网络信息的两种主要方法,居中轴线法和最大球法均可以有效的获取真实岩心的孔隙结构参数,两者在可靠性等方面各有优劣.以孔隙结构信息构建的孔隙网络模型与逾渗理论相结合是经典的渗流模拟方法和渗透率计算方法,具有计算效率高、可控性强、易于理解的优点.随着技术的发展,孔隙网络模型的应用也更加广阔和深入,包括在页岩、碳酸岩等的渗流研究.

马扎拉金锑矿是西藏藏南地区特提斯喜马拉雅成矿带上典型的受构造控制的蚀变岩型矿床.为了查明工作区控矿构造的空间展布以及为找矿评价提供依据,在前人总结的区域成矿模式的指导下,以物性为桥梁,将成矿模式转化为地质-地球物理模型,并以此模型为指导思想,综合分析了工作区地质资料和面积性的地球物理和地球化学资料,圈定了找矿有利的靶区,然后在靶区开展大比例尺的音频大地电磁测深和联合剖面测量工作.对音频大地电磁反演解译的断层进行了评价,推测与容矿相关的构造主要为F7、F12、Ft1、Ft2、Ft3.最后通过钻探对Ft1进行验证,成功发现了矿化破碎带.从而证明了综合信息找矿的合理性,为区内相似地质背景下的找矿工作提供了成功的经验.

本文使用炮并行和区域分解(物理上分割模型,使用基于MPI的分布式存储架构的计算集群,节约单个CPU内核的内存使用量,快速进行正演数值模拟)两种并行算法.该方法的每一步迭代都能确保近似海森矩阵的正定,因此,算法稳健.将时间正向传播的炮波场和反向逆时间传播的残差波场(伴随波场)进行零延迟互相关计算,得到误差泛函的梯度,然后对梯度乘以一个预条件算子,从而加快反演的收敛速度.通过抛物线搜索方法而估计步长,使用L-BFGS算法(限定内存的BFGS算法)求解模型的更新量,进行二维时间空间域弹性波全波形反演.将该反演方法应用到Marmousi2弹性波理论模型,分别反演Marmousi2理论模型的纵波速度、横波速度以及密度等三个参数.

数字岩心是进行岩石物理数值模拟实验的重要平台,可以广泛地应用于固体力学、声学、电学、流体力学及流固耦合等数值模拟实验,但进行各种数值模拟实验的前提是要建立一个准确的三维数字岩心模型.通过系统调研国内外数字岩心建模方法,将数字岩心建模方法划分为三大类:物理实验法、数值重建法和混合法.在简要介绍不同建模方法的基本原理和优缺点的基础上,对今后建模方法的发展进行了展望.研究结果表明:序列切片成像法与聚焦离子束等技术相结合将会是研究致密岩石孔喉结构特征的重要手段;X射线CT扫描法具有快速、精确、无损的优点,它会是最主要的建模方法,更适用于常规和低渗透岩心.随机模拟法具有成本低效率高的优势,在所建模型准确性较高的前提下,它将是重要的建模方法;过程法模拟了沉积岩石的形成过程,具有独特的建模优势,适用于成岩作用简单的岩石;混合法结合多种建模方法的优点,是建立双孔隙网络或含裂缝等复杂数字岩心模型的最佳选择.

在交叉偶极子横波各向异性反演中,通常先利用波形反演法得到各向异性目标函数,再采用二维的全局寻优方法来求取地层方位横波各向异性参数,但对于低各向异性地层,存在搜索效率低、低精度解的问题.本文结合Alford旋转法和波形反演法,以两个分别沿着方位轴和各向异性参数轴的一维搜索代替了原有的二维搜索方法,这种一维搜索方法使用布伦特(Brent)算法有效地实现对各向异性参数的求取.使用该方法处理了现场测井数据,我们获得了和原先的二维搜索方法相似的结果.新方法的优点是很大程度上提高了数据处理的效率和稳定性.

页岩储层基质渗透率普遍较低,已超出了常规方法的测量下限,需要发展新的渗透率测量方法,脉冲衰减法可满足页岩渗透率测量的要求,因此本文为了研究页岩储层脉冲衰减渗透率测量的影响因素,采用宜宾地区龙马溪组页岩岩心,利用美国NDP-605脉冲衰减渗透率测量仪,在不同测量条件对同一块岩心进行了反复测量,分析总结了脉冲衰减渗透率的变化规律,研究了三种主要因素(长度、有效压力、压差)对渗透率测量的影响,最终形成了“三控制”测量工艺:(1)岩心长度对测量过程影响较大,长度应控制在1 cm以内;(2)有效压力对测量结果影响较大,应控制在地层条件下进行测量;(3)压差太小会产生较大误差,压差较大会产生不可忽略的流动惯性阻力,建议控制为10 psi的压差进行测量(1 psi=0.0068948 MPa).

产出剖面测井技术是页岩气井生产动态监测及压裂后评估的有效方法,能够认识压裂层段产出、返排规律,了解井下生产动态情况,为完井和生产优化提供依据.目前,国内水平井产出剖面测井工艺相对成熟,但是资料解释多解性强及解释结果应用程度较低是存在的主要问题.针对以上问题,本文首先根据阵列仪器的特点,分析了水平井产出剖面测井资料解释方法,给出了资料解释的一般步骤及需要注意的问题,并对四川地区一口页岩气井的测井资料进行了解释分析,计算出每个压裂段的产量贡献率和连续流量.根据资料解释结果进行了井筒内流型流态识别和动液面分析,进而了解井筒内的生产动态,为后续生产优化提供依据.完成了裸眼井测井数据和压裂施工数据与每段产气贡献率的相关性分析,优选出了裸眼井测井及压裂施工相对产气量的敏感性参数.最后根据测井结果,建立了不规则裂缝试井分析模型,优化了产能预测分析.通过对测井资料的分析及应用,了解了测试井各压裂段的产气情况,分析了各段产量分布不均的主要控制因素,并为后期完井和生产优化提供了合理化建议.

井间地震角道集是地震资料偏移成像和地震资料解释的重要资料,在井间地震成像速度建模中有重要用途.针对井间地震观测系统的特殊性,研究了井间地震角道集提取方法.考虑到井间地震记录中包含上行反射波和下行反射波,从逆时偏移方程出发,推导了井间地震观测系统下的局部偏移距成像点道集提取公式,进而给出了角度计算公式和角道集提取流程.基于模型数据测试在速度正确时得到了拉平的共成像点道集,测试了速度误差对井间共成像点道集的影响,实际资料试处理也得到了较好的效果,表明本方法是合理可行的,为后续的速度分析等地震数据处理与解释工作奠定了基础.

天然气水合物是一种新的非常规清洁能源,一直受到各国的重视.近期我国在南海天然气水合物地质调查和开采中取得突破性进展,使得天然气水合物在国际能源中的重要性更加突出.为促进我国天然气水合物测井评价的发展,本文在前人研究的基础上,通过对南海神狐海域的天然气水合物资料进行调研,结合国内外对天然气水合物的研究,从三个方面展开对天然气水合物的论述:首先介绍了天然气水合物三种常见的晶格结构、四种宏观分布形式及六种赋存模型;然后根据南海神狐海域地质特征,总结了南海神狐海域含天然气水合物层的测井响应规律特征;最后基于不同的岩石物理模型、测井数据和模拟实验,对天然气水合物储层的孔隙度和饱和度等物性参数进行定量评价.本文详细地综述了天然气水合物及其储层参数的地球物理测井方法,为天然气水合物的深入研究提供帮助.

在油藏开发中,三维地质模型的精度直接影响油藏模拟的可靠性,而三维地震高分辨率反演的岩性体、物性体等结果在传统地质建模方法中并没有得到充分利用.为此本文将基于Bayesian-MCMC(贝叶斯推理-马尔科夫链蒙特卡罗)算法的地质统计学反演成果直接用于三维地质模型的建立和后续的油藏模拟当中.基于Bayesian-MCMC算法的地质统计学反演技术将约束稀疏脉冲反演和地质统计学模拟技术的优势相结合,以地震数据体、测井曲线和以概率密度函数、变差函数表达的地质信息为基础,反演得到纵、横向均具有高分辨率的三维岩性体、孔隙度体、饱和度体、泥质含量体等.这些结果通过时深转换直接建立高精度的三维岩性模型、物性模型,为后续的油藏模拟提供了高精度的基础数据.基于该方法重新建立的三维地质模型细节更加丰富、重新计算的气田静态储量与动态储量吻合好、生产井的历史拟合效果得到了明显的改善.充分说明重新建立的地质模型具有更高的精度、其增加的细节更符合地下的实际地质情况.文章首先简要介绍了基于Bayesian-MCMC算法的地质统计学反演的方法原理和实现流程,随后通过实例展示了该技术的在三维地质建模和油藏数值模拟中的应用效果.

古近系薄砂岩是塔里木盆地玉东地区盐下主力产气储层段,薄砂岩储层的准确预测是玉东地区勘探成功的关键.本文通过岩心、测井、地震等资料综合研究及储层岩石物理分析建立了薄砂岩正演地质模型,正演模拟与地震响应特征分析发现玉东三维8种敏感地震属性与薄砂岩厚度呈4类(线性正相关、线性负相关、指数负相关、对数正相关)强相关,其中交流分量、道积分与薄层指示因子等敏感属性经RGB-HIS信息融合具有最佳的薄砂岩分辨能力.经地震属性信息融合、地质统计学高分辨反演和地震沉积学预测,古近系薄砂岩储层砂体主要分布于玉东北部的YT5井至YD1井、YD4井一带,薄砂岩发育三期透镜状水下分流河道和砂坝叠加砂体,砂体相互叠置连通.研究形成了一套薄砂岩储层预测新方法,为塔里木盆地古近系盐下薄砂岩储层预测和岩性圈闭勘探提供技术指导.

时间域电磁响应的正演计算多是由频率域响应经逆Laplace变换而得到.逆Laplace变换的计算精度和效率是时间域电磁响应计算中方法选择的重要指标.论文分析了几种逆Laplace变换的算法机制,并优选出Talbot算法计算了水平电偶源层状模型的时间域电磁响应.逆Laplace变换常用的算法有折线法、数字滤波算法和Gaver-Stehfest算法(简称G-S算法).折线法需要精细地确定分割步长以提高精度,数字滤波算法系数很多,适应频率范围受计算问题所限,而G-S算法受计算机字长和问题对象的影响大.本文在64位计算平台中计算比较了G-S算法、Euler算法和Talbot算法的节点数对于精度的影响,发现Talbot算法受节点数影响小,计算精度高,适应频率范围宽.最后利用21点Talbot算法计算了水平电偶源轴向偶极装置均匀大地模型径向电场的阶跃响应和冲激响应,计算精度及响应时间范围均优于G-S算法.计算了水平电偶源赤道偶极装置均匀大地模型垂直磁场的阶跃响应和冲激响应,冲激响应峰值时刻对于电阻率的变化响应灵敏,与轴向偶极径向电场响应能力相当,但垂直磁场随收发距增大,衰减较快.根据层状模型阶跃响应晚期渐近值计算的视电阻率,水平电偶源轴向偶极径向电场有能力发现大埋深高阻或低阻薄层,收发距应大于中间目标层埋深的5~6倍方可完整探测,类似的,采用水平电偶源赤道偶极装置测量垂直磁场也能达到与之相当的探测能力.计算结果证实了21点Talbot算法适应不同地电模型、不同观测方式的时间域电磁响应计算.

为落实储层分布特征、实现排66块石炭系火成岩油藏有效动用,应用地质统计学方法开展岩相和储层特征研究;结合投产井产能影响因素的分析,以叠前资料为基础针对裂缝开展预测.结果表明:本区岩相可划分为爆发相、溢流相和火山沉积相,沉积主体以溢流相的安山岩沉积为主,纵向上在石炭系顶部存在30 m左右的致密带,有利储层主要分布在不整合之下30~250 m范围内.利用井点解释的裂缝强度和地震预测结果,动静结合确定了火成岩储层预测结果的定量评价标准.以该标准为基础部署的评价井取得了良好的生产效果,可以应用于类似油藏的开发.

为研究煤层中夹矸、构造煤对煤层AVO特征的影响,本文建立了4类典型模型并以岩石物理实验数据为依据确定了模型参数,基于反射系数谱理论计算了模型PP波、PS波的反射系数和相位,分析了煤层中夹矸和构造煤对煤层AVO特征的影响.模拟结果表明:夹矸层在煤层中所处空间位置和分层情况对煤层反射系数没有影响,但随夹矸层厚度的增大,煤层PP波PS波反射系数和相位均发生变化;构造煤对煤层PP波、PS波反射系数和相位影响大于夹矸层,构造煤和夹矸层对煤层AVO结果的影响相反;对于即含有夹矸又含有构造煤的厚煤层,夹矸层和构造煤在煤层中所处空间位置对煤层反射系数没有影响;夹矸层与构造煤相对厚度变化会对构造煤AVO地震响应产生影响.煤层中夹矸会减弱构造煤响应识别,在进行构造煤反演时,应结合实际地质资料,排除夹矸影响,提高构造煤预测精度.

压制噪声的同时能够最大程度的保留有效信号是滤波处理过程中的难点.在对地震记录频谱进行分析的基础上,认为基于GCV准则的离散小波变换自适应阈值萎缩方法可以有效分离地震记录在低频区的有效信号和面波噪声.通过该方法滤波处理,有效压制了地震记录的面波噪声,使得地震记录的信噪比得到大幅度提高.且自适应阈值处理降低了人工数据处理对地震记录造成的主观偏差,使得处理结果更为精确可靠.在前述方法研究的基础上,进一步分析讨论了地震信号小波变换滤波算法的GPU/CPU协同计算模式,并将其应用于实际地震记录的滤波处理.通过对比单独使用CPU计算和GPU/CPU协同计算模式的时间花销,后者计算效率得到显著提升,整体加速比最高达到了22倍.

本文以地震精细解释为基础,利用研究区已有的地震和测井资料,采用地震波形指示反演的方法,对研究区主要目的层段进行了储层的精细预测.在预测中通过对地震波形指示反演方法的适用性及主要相关参数(有效样本数,最佳截止频率)的优选,综合分析不同方向的反演成果剖面,东西走向的反演成果剖面横向上砂岩的连续性相对于南北走向反演成果剖面较好,没有发生较为明显的间断,砂岩整体厚度左厚右薄;但是纵向上东西走向反演成果剖面砂岩出现的叠置现象较少或者没有出现;平面上,研究区目的层段砂岩储层经历了水进和水退的沉积变化,并在不同的沉积环境中,发育了不同规模和不同位置的砂岩储层,通过切片演化分析砂岩储层的变化特征,为下一步油气勘探提供储层预测的依据.

孔隙度和渗透率是岩石和测井储层评价的两个重要参数.通过大量的学术调研,对影响孔隙度和渗透率测量的实验条件进行分析和总结.影响的因素主要有实验的温度和各种压力条件.但不同孔渗条件的岩样,温度和压力影响的程度不同.总的来说,随着温度和压力的升高,孔隙度和渗透率稍稍降低,整体变化幅度很小.岩样孔隙度和渗透率越低,温度和压力敏感性越强.研究温度和压力对孔隙度渗透率测量的影响因素,为准确测量岩样的孔隙度和渗透率提供实验依据,也为研究储层温度和压力条件下的多场耦合问题提供理论基础,同时为石油热开采提高渗透率和核废料地下安全性处理提供技术支持.

为探讨综合物探方法在石膏矿采空区探测应用的适宜性和局限性,本文以荆门市石膏矿采空区为研究对象,选用高密度电法、激电中梯法以及地震映射法等综合物探方法开展石膏矿采空区探测工作,辅以钻探工作加以验证,对以上三种物探方法在石膏矿采空区探测的适用性和优缺点进行了对比分析.分析结果表明:高密度电法高效便捷,但其精度有限,可以用于圈定采空区的大致分布和范围;激电中梯法能简单直观地查明采空区充水现状,其勘查结果对石膏矿采空区稳定性分析及发展趋势预测十分重要;地震映射法精度高,探测效果好,可用于石膏矿采空区治理靶区的详细勘查,但其工作效率低,且无法查清采空区的充水特征.综上可知,在石膏矿采空区勘查实际应用中,应根据不同的地质条件以及勘查目的,合理选用物探方法组合及试验参数,对各方法的成果要相互验证,取长补短,才能有效提高勘查成果准确性和可靠性.

七里海畔俵口村南拥有一片距今7700年至1100年的牡蛎滩,是迄今世界上发现的规模最为壮观、排序清晰、密集程度高、保存完好的古牡蛎堆积体.采用高密度电阻率法对天津市七里海湿地保护区内俵口村一带牡蛎礁进行勘查,目的是依据高密度电法剖面反映的电性特征,利用牡蛎层和围岩的物性差异,分析研究地下牡蛎层的分布特征和空间赋存形态,为建设牡蛎礁博物馆提供科学依据.通过在工区布设的多条高密度电法剖面,进行二维反演后绘制电阻率剖面图,结合已有钻孔和地质资料对牡蛎层的地下分布特征进行了推断解释,查明了工区内牡蛎层具有自南西至北东逐渐增厚的趋势,并对牡蛎层的完整性及水平连续性进行了分析解释,由此划定了建设牡蛎礁博物馆的优选区域.

针对直升机时间域航空电磁(Helicopter Transient Electromagnetic,HTEM)系统对发射宽频带一次场信号的技术要求,论文提出一种新颖的基于LC谐振原理的桥式组合波形发射机电路,详细论述了多脉冲发射的原理和电路设计方法,重点分析了桥式电路发射半正弦与梯形波过程中能量转化的动态过程和电路参数计算. 研制完成发射主脉冲500 A、梯形波50 A的双极性多脉冲组合波样机电路,并通过测试实验验证. 测试结果表明:在高感性发射线圈的情况下,论文提出的发射控制方法实现了大磁矩脉冲与陡边沿小磁矩脉冲的组合发射,其中小脉冲边沿线性关断,持续时间可控,提高了HTEM发射系统的探测能力. 论文提出的控制方法通过复用同一套发射电路简化了电路结构,提高了稳定性.

近年来,城区供水管道发生破裂的现象屡见不鲜,给居民生活造成了极大的影响,解决城市管道漏水问题迫在眉睫.文章采用异常响应更为稳定、解释方便、低成本的直流电阻率法,基于直流电阻探测方法原理,提出利用电位异常方法探测管道漏点位置技术.首先利用数值模拟方法研究了高阻管道漏点电位异常响应,采用有限差分技术,将漏点位置设为源点,分别计算表面位置沿x方向和y方向电位差,数值模拟结果表明,该方法可以有效地定位漏点位置.利用物理实验对理论数值模拟结果进行验证,在实验过程中,分别在地表面沿管道方向以及垂直管道方向进行电位差测量,物理模拟结果与数值模拟结果相吻合,表明该方法合理有效.与其他管道探测相比,直流电位方法原理简单,抗干扰能力强,异常响应特征明显.

涠洲M油田位于北部湾盆地涠西南凹陷,研究区岩性复杂,储层孔隙结构差异较大.在双对数坐标下,储层电阻率增大指数随含水饱和度变化关系呈现弯曲现象,且关系较为分散,给区域含水饱和度求解带来一定困难.研究从岩石导电机理出发,实际模拟分析了弯曲现象产生的原因及影响因素,曲线弯曲程度随毛管束缚水孔隙、黏土束缚水孔隙的增大而增大.在此认识的基础之上,根据常规物性分析资料将区域储层类型划分为五类,采用分类回归的方法获取了五类储层的岩电参数,并推导建立了区域含水饱和度精细解释模型,通过与岩心实验分析束缚水饱和度进行对比,验证了新方法的正确性与适用性,对区域油气勘探开发具有一定的实用价值和指导意义.

由于跨孔电阻率法的测量区域在两孔之间,对其测量装置的排列方式、灵敏度及分辨率等的研究,与常规地面电阻率法有较大的不同;影响其分辨率的因素也比常规地面电阻率法多.跨孔电阻率法的装置排列方式不同,其灵敏度范围和分辨率不同.针对跨孔电阻率法的二极、三极、四极装置,通过Fréchet导数分析了各装置的灵敏度,并确定了适用于跨孔探测的装置排列方式.在此基础上,本文建立不同的异常体模型,以四极装置为例进行了数值模拟,并综合灵敏度剖面图,讨论了相关装置的横向、纵向分辨率和影响因素.研究表明:灵敏度与分辨率的关联,灵敏度等值线剖面图的疏密、形态、正负值范围等对分辨率有着直接的影响.在跨孔电阻率法探测中,对各种复杂异常体在反演图中所呈现的不同形态进行区别分析归类,具有实际意义,这为提高现场勘探效率,增强采集数据的分析、解释的准确性,提供了理论依据和实验指导.

微动勘查方法基于微动数据满足平稳性的理论假设.检验数据平稳性的方法较多,各种方法有各自的适用性.本文研究了图检验法、轮次检验、逆序数检验、单位根检验、Space Time-Index等方法在微动数据平稳性检验中的适用性.测试了两组微动数据,一组没有受到干扰,另一组受到过往车辆的干扰.测试结果表明:图检验法不能保证准确性;单位根检验出现误判;轮次检验和逆序数检验计算简单,效率高,但分段数和子段长度不合理时出现误判;Space Time-Index方法准确性高,但计算时间长,效率低.因此,准确判别微动数据的平稳性不宜用图检验法和单位根检验,可以根据微动数据的数量用轮次检验、逆序数检验或Space Time-Index方法.

复杂地形条件下,瞬态瑞雷波法对软弱夹层的探测精度会受到影响.文章采用交错网格高阶有限差分法,构建不同地表条件下三组瑞雷波数值模型,讨论地表条件对瑞雷波传播波场的响应特征,以及对软弱夹层频散曲线中“之”字形结构的影响.结果表明:利用“之”字形结构拐点可较为准确的判断软弱夹层的存在及其位置,但在不同地表条件下,向下台阶型及凹陷型对瑞雷波探测软弱层影响程度较大,在现场探查应用中应加以校正或避免.

近年来,大数以其蕴含的丰富价值,得到了学术界和企业界的广泛关注.对大数据进行管理利用并构建大数据服务,是挖掘大数据价值的关键途径.本文从地震信息化工作即将进入大数据时代的角度出发,以大数据(Big Data)、物联网(Internet of Things)、云计算(Cloud Computing)等前沿技术在地震监测及预警领域信息化工作的应用作为研究对象,深入研究了各种技术对推动地震信息化产生的影响及应用方案,提出了包括地震物联网、地震云计算平台、一体化显示等内容,探讨了相关的技术路线、框架体系、应用模式等.针对当前地震数字化观测存在的监测数据传输和震后应急调度支撑不足的问题.研究将新型传感物联网技术应用在地震监测区域,结合云计算技术提高地震大数据的实时处理与应急调度能力,设计了一套基于物联网与云计算架构为核心的地震大数据应急调度平台的解决方案.详细介绍了平台的功能架构及技术实现.系统搭建于宁夏电子政务公共云平台上,该体系架构节约了传统海量大数据处理所需的昂贵基础设施投入和维护成本;另一方面,基于云计算的大数据存储、管理与分析等技术,为快速构建大数据服务提供了技术支撑.实验结果表明,平台在数据传输及应急调度方面效率很高,平台体系架构得到初步应用,以期为地震应急提供决策依据.

3D打印技术是一种先进的快速成型技术,已给艺术、工程、医学、科学等领域带来巨大变革,在岩石试验中也展现出了良好的应用前景.本文详细介绍了3D打印技术的基本概念、分类和流程,综合分析前人已有的研究,阐述了3D打印技术在岩石试验中的新应用,包括岩石内部结构重构、岩体结构面自由设计和岩体内裂隙动态扩展试验样品制备三个方面.此外利用3D打印技术制作的试样相对于传统的自然界采集的岩样或者是人工合成的类岩石样品,具有得天独厚的优势,例如试验结果可重复性更高,岩石内部结构和应力场的可视化,能打破尺寸效应的限制,也更有助于研究结果的展示和教学,不过3D打印材料现阶段也存在材料强度和精确度的不足.最后对3D打印技术在岩石试验中的应用前景进行展望.

“地质云1.0”是我国地质调查领域第一个云端的综合性集成应用平台,于2017年11月上线服务,实现了地学数据集成、地质业务集成、产品应用集成的服务效果.为了保证“地质云”能够稳定健康地运行,持续地为用户提供高质量的服务,需要对“地质云”中近400台各种类型的服务器、上万个软硬件指标进行实时监测.本文透彻分析了地质云中软硬件资源的相互关系,提出并确定了地质云中各种资源的量化监测参数,首次提出了在云中监测“地质云”的“全云化”监控的新模式,开创了一种云端资源监控的新思路;基于大数据技术设计了一个透明化的地质云监控平台,采用Hadoop、HDFS、HBase等研发了一种生于“地质云”中、存在于“地质云”内、全部使命为监测“地质云”的崭新的监控软件与分析系统,可完成地质云监控数据的一站式采集、解析、存储、展示、查询、分析、挖掘与服务.经在线运行结果表明,地质云监控平台将监控工作量缩减为原来的四分之一,能够自动地完成业务服务情况分析、稳定性评价、故障和错误诊断、问题点快速定位等功能,为“地质云”稳定运行提供了重要保障.

为防治西北地区由于采煤活动引起的浅表层水资源流失,对浅部含水层下方直接隔水层的采动破坏研究尤为重要.本文选择陕西省榆神矿区小保当二号井作为研究区,以N₂红土层(直接隔水层)为研究对象.在分析研究区地质概况的基础上,构建了N₂红土层采动破坏评价模型.充分利用研究区三维地震与测井资料,结合波阻抗反演与概率神经网络反演,查明了N₂红土层厚度、波阻抗分布、孔隙度分布以及与主采煤层的间距.并通过层次分析法整合了以上多元信息,得到N₂红土层采动破坏系数.最后,根据采动破坏系数将研究区分为相对安全区、过渡区以及破坏危险区三类.本次研究充分利用了三维地震勘探大面积连续采集的优势以及三维地震资料中丰富的岩性信息,为西北地区保水采煤实践提供了一种新的分析评价方法.

现有广域电磁接收机采集监控设备便携性、人机交互、续航能力不佳给野外数据采集带来一定困难,为此可借助Android智能手机在普及率高、用户基础好、便携性佳、计算能力相对较强、人机交互好、续航能力佳、随时随地的无线通信能力等方面的优势实现监控设备朝轻量化和移动化发展,而实现该目标的关键在于设计一款针对通用Android平台智能手机的采集监控软件.该文在搭载Android系统的通用智能手机上设计开发了集WiFi(Wireless Fidelity)通信、多线程并行、实时监控、数据可视化、SQLite存储、文件存储于一体的应用程序,在其中可设置或接入WLAN(Wireless Local Area Network)无线局域网,设置测点、测线、采集周期、工作次数等采集任务参数,实时监控多台电磁接收机的运行状态,实现处理数据的双对数坐标显示等.经过试验表明该监控软件功能高效、便携性好,能极大方便工作人员的野外数据采集,具有一定的实际应用价值.

随钻方位电磁波仪器往往采用倾斜或水平天线,使测量结果具备方位特性以满足地质导向需求.不同的天线组合可以测量不同的电磁场分量,不同电磁场分量对地层参数的敏感性不同.通过数学建模,模拟不同电磁场分量对地层界面方位、相对井斜角、电阻率各向异性等地层参数响应的敏感性.模拟结果表明:在可测量的九个电磁场分量中,电磁场分量xx、xy、xz、yx、yy、yz、zx、zy都能准确反应地层界面方位,其中分量xx、xy、yy、yx的层界面方位响应周期为π,xz、yz、zx、zy层界面响应周期为2π;九个分量对电阻率各向异性都有一定敏感性,不同分量在不同相对井斜角条件下的敏感性不同;交叉耦合分量xz、yz、zx、zy在大斜度井水平井中相对井斜角有很好的响应敏感性.模拟分析方位天线对地层参数的响应敏感性可以为方位电磁波仪器设计和资料解释提供理论依据.

南海西部海域涠洲W油田经过多年的注水开发已进入开发中后期,如何求准水淹层剩余油饱和度对开发调整具有重大意义.水淹层混合液地层水电阻率是计算剩余油饱和度的关键参数,从水淹层不同注入水驱替实验研究出发,提出一种新的水淹层动态混合导电模型,该方法首次引入动态的未被注入水混合的毛管束缚水变量,这个变量随着储层水淹程度变强逐渐从原生束缚水变为零.该方法数值模拟计算结果与岩心水驱油实验数据结果对比,表明新方法计算结果比常规物质平衡方法和并联导电方法精度高,研究结果可用于分析水驱油各种影响因素,并可在实际咸水、淡水水淹储层评价中定量确定剩余油饱和度.经南海西部油田涠洲W油田密闭取心资料的饱和度数据验证,文中新方法计算的含水饱和度符合实际情况,且简单实用.

随着渤海新近系勘探由构造圈闭逐渐向构造-岩性、岩性圈闭的转变,油气成藏情况越来越复杂,因此精确而有效的储层含油气性预测,对提高勘探成功率至关重要.渤海C构造明化镇组砂体非常发育,但是由于受到复杂断裂活动的综合影响,不同断块储层含油气性差异大,尽管前人对渤海新近系储层油气预测方法进行过大量研究,但每种方法都有其使用的局限性,因此探索适合该区的油气预测技术对该区的勘探评价具有重要意义.在对不同流体时频谱特征研究的基础上,引入分频反演技术进行油气预测研究,首次将对油、气、水区分明显的电阻率曲线融入到分频反演中,并对反演过程进行约束,来进一步提高油气预测的精度.实钻证实:油气预测结果与井具有更高的吻合度,为后期井位部署及储量计算提供了重要依据,对类似地区储层含油气检测研究具有一定的推广和借鉴意义.

According to the common TSP interference and typical bad geological body may be encountered in the construction of tunnel engineering, we discusses the common causes of interference and their influence on data interpretation, determine the reflected interference information on the original data, and we gives examples of poor quality of data caused by poor source and receiver. we puts forward precautions to avoid the interference in the process of acquisition of TSP data. Cite two engineering examples, respectively introduces TSP on the prediction of fracture water, rock interlayer and other adverse geological characteristics, through the analysis of the typical mechanical parameters of surrounding rock, longitudinal offset profile maps and 2D maps, the spatial distribution characteristics of the type, location and structure of the potential bad geological body are predicted. The results are basically consistent with the distribution range of the bad geological bodies, which is proved by the actual excavation, and the feasibility and effectiveness of the TSP in the prediction of the common bad geological bodies are verified. Through summarizing and analyzing the causes of the common TSP interference and the TSP map of the typical bad geological body, it is helpful to provide a reference for the geophysical workers to explain the complex geological body more precisely, and to ensure the safety of the tunnel construction.

磁共振探测反演近些年得到较多的关注.传统的磁共振反演多为基于地面大线圈采集,基于初始振幅的反演,这种方法未考虑地下复杂的多孔地质环境,且限制了磁共振方法的应用范围.针对上述问题,本文尝试建立了基于隧道磁共振全弛豫信号的三维反演方法,在传统的磁共振三维正演核函数基础上,加入指数衰减项,在充分考虑地下电阻率不均匀体的情况下,采用有限元方法模拟了磁共振全弛豫信号响应.针对三维磁共振灵敏度矩阵的病态性和隧道中的电磁干扰,建立了考虑罚项的最小二乘目标函数,并结合实际对函数的解加以约束,利用基于不等式约束的最优化算法实现了三维反演.模型计算表明:本文的三维反演效果良好,不仅能实现掌子面前方含水异常体定位,而且能给出不同弛豫时间下的含水量信息,从而间接获知灾害水赋存状态,为隧道磁共振数据处理提供了一个可供借鉴的方法.