根据变形耗散理论,本文提出了一个长期以来被忽略的问题:地球内部低应力长时间作用下超塑性蠕变会导致黏性流变破坏吗?一些实验表明在纳米相合金和陶瓷中观察到高应变率下的超塑性,因而推断如果存在高应变率和高温在非常细粒的地质材料中也将发现超塑性.事实上对于碳酸盐的实验表明了这一点.从已有大理岩的实验结果,总结出围压在0~500 MPa,温度在0~600 ℃范围的临界耗散能公式.表明这样的黏性流变破坏是存在的.值得注意的是,超塑性达到破坏阶段,它的微观结构将发生变化,因而物理性质也会变化.这就意味着地球内部一些地质现象可能与黏性流变破坏存在一定的关系.如果上地幔的确存在着黏性流变破坏,结合水和熔体作用,就可解释上地幔低速高导层种种争议问题.

本文利用球体位错理论和黏弹性球体位错理论,基于USGS发布的尼泊尔地震断层滑动模型,分别计算该地震造成的同震水平和垂直位移场,两种位错理论计算结果高度吻合,且都与实测GPS同震位移在空间分布和量级上具有较好的一致性,表明了两种位错理论的可靠性和实用性.为了更好的比较和分析这两种位错模型,分别模拟尼泊尔地震同震水平和垂直位移场,两种位错模型模拟结果均验证了尼泊尔地震主要以逆冲滑动为主,该次地震造成的水平位移较大,地震造成的南北方向上的水平位移最突出,且集中在加德满都附近区域;但模拟结果也存在差异,在近场两组结果水平位移和垂直位移差异占同震信号的不足3%,在远场两组结果的水平位移差异占信号的5%~9%左右,而垂直位移差异占信号的比例普遍在10%以上,显示出地球的黏滞性对近场水平同震位移和垂直同震位移影响较小,对远场水平位移影响有限,但是对垂直位移影响较大,即表明在计算远场同震位移时应该考虑地球黏滞性的影响.

以青藏高原地区为研究区域,利用FY-3B/MWRI(Microwave Radiation Imager)一级亮温数据和NCEP(the National Centers for Environmental Prediction) FNL(Final) 全球业务分析资料,通过简化的微波辐射传输方程反演了晴空大气条件下的地表微波发射率.进而根据IGBP(International Geosphere-Biosphere Program) 陆表覆盖分类数据,进一步分析了青藏高原地区微波地表发射率的频谱和空间分布特征,并分析了反演误差的来源.结果表明:青藏高原地区微波地表发射率的空间分布、频谱特征都与地表覆盖类型分布特征高度吻合,呈现出西北部地表发射率极化差异大,东南部极化异差小的分布特征.本研究中地表发射率的反演误差主要来自降水像元判别方案、再分析资料的时空匹配.还需要进一步研究定量误差,以期提高反演精度,进而建立长时间序列的地表发射率数据库,为青藏高原地球物理参数的遥感反演提供数据支持.

松潘—甘孜块体东北端断裂分布复杂,地震活动活跃,1654年以来,该地区孕育了至少9次M>6.5地震.2017年8月8日发生的九寨沟M_W 6.5地震与历史强震活动的关联性,以及九寨沟震后周边区域未来地震趋势如何,均是亟待研究的问题.基于历史地震资料和岩石圈黏弹性分层介质模型,我们计算了1654年以来研究区历史地震序列同震、震后效应对九寨沟地震的影响,获取了九寨沟地震震源处应力状态的演化过程,并分析了历史地震活动对研究区主要活动断裂的应力影响.结果显示1654—2008年历史地震序列同震及震后效应使2017年九寨沟地震震源位置应力升高.基于不同的有效摩擦系数取值的计算结果显示:九寨沟地震震源位置累积库仑应力变化量为正且超过0.01 MPa.当有效摩擦系数取值为0.4时,累积库仑应力变化量为0.2009 MPa.九寨沟地震的发生受到历史地震同震及震后效应所导致累积库仑应力变化的促进作用.1654年天水M 8.0地震和1879年武都南M 8.0地震的同震及震后效应所导致的累积库仑应力变化量超过九寨沟震源处应力累积量的50%,这两次M 8.0地震在九寨沟地震震中应力演化过程中占据主导地位.1654—2017年历史强震活动使东昆仑断裂玛沁—玛曲段、塔藏断裂马家磨段和岷江断裂松潘—叠溪段应力明显上升.以上三处断层段均存在第四纪活动性,且近期均未有强震活动,历史强震活动提升了这些区域未来的地震危险性.历史地震使塔藏断裂西段、虎牙断裂北段、岷江断裂北段应力卸载,降低了这些区域未来的地震发生概率.

本文利用HIMNT台网1年左右的宽频带连续波形记录,利用背景噪声信息的互相关函数提取了6~26 s的瑞利波相速度频散曲线,并反演得到了尼泊尔—喜马拉雅地区中上地壳横波速度结构.成像结果显示尼泊尔—喜马拉雅下方存在10 km左右厚的横波低速层(也是相对的低密度层).根据分析,我们认为这一相对低速度层对应了下插的印度地壳和上伏的喜马拉雅构造楔之间的滑脱面——MHT(Main Himalayan Thrust)附近的高温层.两大板块间沿着滑脱面MHT处摩擦产热,由于较低的热传导,热量积累导致了10 km厚的高温层,初步估算高喜马拉雅和特提斯喜马拉雅交界处下方MHT处温度高达,因此我们认为在高喜马拉雅下方MHT界面可能已经处于蠕滑状态,或者处于蠕滑-黏滑的过渡状态.这也解释了喜马拉雅地区的历史大地震为什么多发生在高喜马拉雅以南一侧.

本文利用海底地震仪(OBS)观测到的2016年6月18日漳浦海域M_S 3.3级地震波形,结合陆地固定台网记录,采用NonLinLoc方法对该地震进行了重定位,结果与福建台网定位结果较为一致.采用两种不同方法研究了震源机制解,P波初动极性方法确定了该次地震的共轭断层面解的走向/倾角/滑动角为 91/85/-176 或 0/87/-5, 是发生在滨海断裂带附近九龙江断裂沿线上的一个走滑型地震,而陆地台站记录的波形拟合反演结果得到的断层面解为179/79/30和83/61/167.为了评估OBS对震源参数反演的贡献,利用自举法(Bootstraping)评估了单独使用陆地台站记录和联合反演得到的定位和断层面解的方差,结果表明OBS数据的加入明显减小了地震水平位置的方差,而由于该次地震的机制解特性,OBS数据对机制解反演结果的改善程度较为有限.综上,OBS可以有效记录到海域地震信号,并用于地震定位、机制解等研究中,对陆地台网形成了较好的补充.

本文选择内蒙古呼伦湖表层沉积物为研究对象,通过测量沉积物样品的室温下χ-T曲线、等温剩磁获得曲线和反向场退磁曲线、一阶反转曲线(FORC图)以及低温(20~300 K)下剩磁随温度变化曲线、Verwey转变温度,结合电子显微镜分析,获得了样品中磁性矿物组成信息.揭示出呼伦湖表层沉积物中磁性矿物含量较低,以假畴磁铁矿为主,含有部分单畴和多畴颗粒.这些结果对于理解呼伦湖沉积物的磁性信号、古环境和古气候重建等具有研究价值.

近地表地层与人类生产生活密切相关,利用地震层析成像方法准确重建浅部地壳速度结构有助于开展高精度地震勘探、探查浅部矿产资源、规避潜在自然灾害,并利于城市地下空间建设.中国大陆地表条件复杂,尤其中西部盆岭结合带地形起伏剧烈,对浅部地壳精确速度建模构成严重挑战.本文系统论述了地震层析成像领域基于高频近似理论的走时成像方法和有限频层析成像方法,阐明两类方法的基本原理、存在问题和发展方向等.依据正演走时有无显式射线追踪,基于高频近似理论的走时成像方法分为传统走时层析成像方法和无射线路径的走时层析成像方法.基于射线追踪的传统走时层析成像方法,在浅层速度强烈变化时,因存在阴影区或多路径现象引起成像失真,严重影响成像效率;而无射线路径的层析成像方法通过程函方程走时场的正传和逆传直接计算敏感核,并利用伴随状态法获得目标函数的梯度,具有快速、稳健的优点.以上两种基于地震射线高频近似理论的走时成像方法由于未考虑地震波频率的带限性,存在波散射、波前愈合及反演约束差等问题.有限频层析成像方法克服了射线理论“无限高频”假设所带来的弊端,已成为重要的研究方向之一.该类方法主要分为射线有限频层析成像方法和基于波动方程的有限频层析成像方法.射线有限频层析成像方法能够提高成像的分辨率,但在方法本质上仍依赖于射线理论,较难处理较复杂的波现象问题;基于波动方程的有限频层析成像方法能准确处理复杂地质问题,提高成像可靠性并能以图像形式直观展示地球内部地震波的速度结构分布,但是该方法在实际应用中强烈依赖于数据中的低频信息及较精确的初始速度模型,其推广应用仍需进一步探索.

绕曲、小型地堑以及陷落柱在地震时间剖面上地震特征容易混淆,相互之间不易识别从而形成地震假象,给地震构造解释带来的困惑.为了识别这些地质现象在地震时间剖面上的真实反映.通过利用正演模拟技术研究这些地震假象的识别方法,采用地质资料设计不同地质现象的地震模型,正演分析了在叠加、叠后偏移和叠前偏移等地震时间剖面上的响应特征以及采用不同初始迭代速度模型处理的叠前偏移剖面上的特征.认为通过分析地震绕射波的响应特征、采用适合的初始迭代速度进行叠前时间偏移处理可以分辨出这些地震假象.最后利用地震勘探实例对总结方法的效果进行了验证.

本文借助线性滑动理论,将裂隙密度、纵横比等不同物性参数等效为正交介质刚度矩阵,建立两组正交直立裂隙介质正演模型.利用基于最小二乘法优化的高精度交错网格高阶有限差分法模拟弹性波在正交介质中的传播过程.模拟结果表明介质各向异性强度与裂隙物性直接相关,正演波场和共炮点显示相比普通交错网格,最小二乘优化方法可以压制数值频散现象,明显提高模拟精度,子波主频较高和模型波速较低时改善效果更为突出.

地质统计学反演具有较高的空间分辨率,在薄储层预测中应用广泛,其反演精度受地质框架模型、纵/横向变程和岩性空间展布趋势的影响较大.传统地质框架模型、变程及岩性空间展布趋势的选取主要通过参数测试来实现,效率低,反演精度不高,并不能完全反应储层空间变化特征,尤其是对于储层横向变化较快的曲流河沉积,其储层叠置特征和空间展布特征刻画难度更大.为此,本文以渤海W油田为例,将层序地层学理论引入地质统计学反演中,以层序地层学理论为指导,建立精细的层序地层格架,并构建相应的地质框架模型,借助储层沉积学分析,进而开展层序地层格架约束下变程及地质框架模型约束下岩性空间展布趋势选取方式及其对反演精度影响的研究.研究认为,基于层序地层学选取反演参数效率高、精度高,所选参数地质含义明确;反演结果空间分辨率高,与井上信息吻合度更高,储层内部砂体的叠置特征及空间展布特征更加清晰,从而为油田开发提供了高品质数据支撑.

青海木里地区地质构造复杂,天然气水合物成藏规律不清,为了大地电磁法探测天然气水合物有更好的应用效果,有必要进行大地电磁法理论模拟研究.本文基于青海木里地区的天然气水合物赋存方式,设计了两种天然气水合物地电模型,采用大地电磁法的有限元法正演及非线性共轭梯度法反演计算,重点分析大地电磁法对冻土层、断裂及水合物储层的分辨率及不同极化模式反演对水合物储层的识别效果.理论模拟结果表明:大地电磁法对冻土层、断裂有较好的探测效果;TE模式的反演结果比TM模式的反演结果对水合物储层异常反映更明显;TE+TM模式中降低TE模式的数据误差值,使TE模式的数据在反演过程中权重加大,反演结果也能显示出水合物储层异常.本次的理论模拟结果对探测天然气水合物的大地电磁数据处理有一定借鉴作用.

长江中下游成矿带是我国重要的铁铜多金属矿产资源基地,基于成矿系统理论,研究其在成矿带尺度,矿集区尺度和矿田尺度上的地球物理场特征,对于发现类似巨型成矿带和寻找同类大型矿床具有重要意义.本文结合区域重磁资料和深反射地震资料,分析了长江中下游成矿带的地球物理特征,发现长江中下游成矿带的地球物理标志是重磁同高的条带状异常,认为地幔流通道是形成此类巨型成矿带的根本原因.通过庐枞矿集区的深地震反射资料分析,认为深反射地震探测能有效识别Moho破裂及地幔流通道,重磁与地震结合寻找地幔流通道是发现此类成矿带的有效途径.在矿集区尺度上,重力高值带上的相对重力低地区对应金属矿床集中分布的拉分盆地.为有效筛选找矿靶区,我们提出了一种改进的重磁交叉梯度方法,通过模型试验,发现该方法能很好的区分不同组合的重磁异常.利用该方法,在九瑞矿集区和铜陵矿集区开展了找矿预测,结果表明该方法是一种圈定找矿靶区的有效方法.

基于双程波动方程的叠前逆时偏移技术是解决复杂构造成像难题的强有力手段.本文首先对该技术的基本原理和实现方法进行简要介绍,该技术主要包括震源波场与检波波场构建、对构建的源、检波场应用互相关成像条件以及成像过程中或成像后低波数噪声压制三个主要环节.在此基础上对其实用化过程中涉及的高性能计算策略、低存储方案和高效低波数噪声压制方法等关键环节所需考虑的因素进行分析并给出相应的解决方案,从而给出了一套存储消耗较低且计算效率较高的逆时偏移实现流程.然后以Sigsbee2A模型和深水盐丘数据为例,与工业上标准的克希霍夫叠前深度偏移方法成像结果进行对比从而验证方法的正确性及对复杂构造的成像优势.最后结合理论分析与实际测试结果对该技术的特点和发展方向进行探讨与总结.

本文以西藏尼玛盆地二维地震勘探工程为基础,系统收集分析了西藏高原地区以往地震勘探成果及存在问题,在充分调研和分析研究基础上,结合该地区地形地貌特点及安全、环境保护需要,提出低频可控震源高密度宽线地震采集攻关试验方案,通过实施其攻关效果明显,地震剖面波组特征清楚,资料信噪比较以往有较大提高,不仅满足油气勘探的需要和地方安全要求,而且减少了地震勘探现场施工对环境的破坏,将有效推动西藏高原地区油气勘探进程.

为弥补传统双源距密度测井仪器纵向分辨率低、受井眼影响大的缺陷以及碘化钠(NaI(Tl))探测器的不足,提高密度测井识别油气层的能力,我们采用MCNP5蒙特卡罗模拟程序模拟研究了密度测井在负源距下增加溴化镧(LaBr₃(Ce))探测器.首先对比研究了LaBr₃(Ce)探测器与NaI(Tl)探测器的探测效率、能谱和响应特征;然后模拟计算LaBr₃(Ce)探测器源距与光子通量的关系、负源距光子通量能谱、负源距探测深度与源距的关系、气层负源距光子通量与密度的关系.结果表明:LaBr₃(Ce)探测器在密度测井中比NaI(Tl)探测器探测效率高、能峰高、峰总比大;负源距探测器与传统长、短源距探测器的响应规律近似相反;负源距探测器源距小,纵向分辨率高;探测深度浅,主要反映泥饼的性质,从而为泥饼校正提供丰富数据.因此,在双源距密度测井负源距区增加LaBr₃(Ce)探测器可以提高地层密度的灵敏度、测量精度、纵向分辨率和改善泥饼及薄层校正效果,为有效勘探开发油气藏提供测井技术支持.

地面微地震记录的信噪比常常很低,微地震走时拾取困难,难以利用基于微震走时的方法进行震源定位,微震逆时成像作为有潜力的地面微震定位方法而成为研究热点.微震逆时成像的效果和效率与所使用的成像条件密切相关.本文通过对不同信噪比微地震记录的逆时成像实验,在分析现有的自相关和互相关成像条件优缺点的基础上,提出分组互相关成像条件,讨论了分组方式对成像结果的影响.结果表明:分组互相关成像兼顾了自相关和互相关成像的优势,避免了它们的缺点.通过采用合适的分组方式,可以在满足计算效率要求的情况下,获得空间分辨率很高的震源成像结果.分组互相关成像对低信噪比资料具有很强的适应性,是一种很有前景的地面微震定位方法.

高频面波技术作为一种先进的地球物理勘探技术可被用来估计近地表横波速度.然而,基于频散曲线反演的高频面波技术对于非层状复杂的地质模型是不适用的.为此,本文对勒夫波进行时间域全波形反演以估计近地表横波速度.有别于经典的伴随状态法,本文基于一阶勒夫波伴随状态法求取模型参数梯度,该伴随状态法可以求取精确的伴随源.为削弱震源与近自由地表的耦合作用,本文对梯度进行适当的预调节.采取共轭梯度算法优化目标函数,并通过三点抛物法确定最优步长.分别对两个模型的无噪声和噪声勒夫波数据,应用本文方法测试.结果表明:经过50次迭代后,真实模型的主要异常已经被精确重建;噪声会加强震源与近自由地表的耦合作用,在近自由地表附近产生假异常;基于伴随状态法的全波形反演对于异常体的边界刻画能力较弱.

注水开发油田储层水淹后的电性特征主要表现为电阻率下降, 准确恢复其原始电阻率是进行水淹级别判断的关键.研究区渤海LD油田地层原始电阻率受沉积环境和构造高度影响, 因此提出了基于解释单元进行水淹层原始电阻率反演方法.该方法以测井资料为基础, 首先通过图论多分辨率聚类分析结合沉积微相将关键井划分测井相, 接着在此基础上细分解释单元, 然后建立每一个解释单元原始地层电阻率模型, 最后将建立的方法模型应用于实际新钻的调整井.准确恢复地层原始电阻率后求取原始含油饱和度, 并结合目前剩余油饱和度得到储层的驱油效率, 达到水淹级别定量评价的目的.新钻21口井的资料处理表明:水淹层定量解释与实际生产情况符合率高达93.7%, 是渤海油田复杂水淹层定量解释的一种有效手段.

电磁法勘探是以地壳中各种类型的岩石矿体导电性、导磁性等电磁学的性质为基本依据,通过对各类电场及电磁场在空间上的分布规律及时间特征进行观测和研究,找到各种有用的矿体、探明区域地质构造以及解决具体地质问题的一种地球物理勘查方法.地球物理电磁法多年来已在世界各处的铜矿、钼矿、铅锌矿、铝土矿、深部铀矿、海底热液多金属硫化物矿等金属矿产资源勘查中起到了重要作用.为了在未来将该地球物理方法更好地应用于金属矿的勘探开发工作,有必要对各种电磁法在应用时表现出的优缺点及未来发展走势作出详细分析.本文主要针对电磁法在金属矿产资源勘查中的应用与发展,对电磁法勘探的原理、仪器、各种分支方法、数据处理技术、反演解释等方面做出比较全面的论述,同时介绍了电磁法在陆地、空中、海洋等不同环境中的找矿实例与应用效果.未来电磁法勘探仪器将朝着高精度高分辨率、集成化采集、实时处理能力强、便于携带的方向发展,数据处理方面将融合多种地球物理方法进行联合反演及开展多学科交叉研究,而且电磁法的应用领域不再局限于地面和井中,航空电磁法和海洋电磁法在未来金属矿勘查工作中有着广阔的应用前景.

常规纵波(P波)油气检测利用单一纵波波场信息进行预测,预测结果多解性较强,而本文实现了多种波场信息综合预测,可减少预测的多解性,提高预测的准确性.多波多分量地震勘探比常规纵波地震勘探可获得到更多的波场信息,包括纵波(P波)波场信息和转换横波(P-SV波、P-SH波)波场信息,这为多波场信息综合运用减少勘探多解性提供了较好的资料基础.首先,对P波进行地震层位解释,可得到P波目的层顶、底时间;其次,对P-SV波进行地震层位解释,可得到P-SV波目的层顶、底时间;再次,对P波做P波AVO分析,可求得P波AVO截距;再次,对P-SV波做P-SV波AVO分析,可求得P-SV波AVO截距;最后,计算机编程研制多波流体因子计算程序,同时输入上述6个参数,计算得到多波多分量流体因子数据体,据此可进行多波多分量油气预测.根据实际工区应用,取得了较好的实际应用效果.实际应用结果表明:本方法技术是可行的、可靠的,可提高油气预测的精度和可靠性.

针对地震反射信号经验模态(EMD)分解过程中出现的混叠及分解重建失真等问题,本文提出一种改进的EMD分解方法.首先对地震信号进行小波转换,对转换分解得到的信号高频部分进行噪声压制处理,然后将转换后的结果再进行EMD分解;针对频带宽度、振幅大小变换,提出了地震信号EMD分解的分段控制停止准则,根据主频带宽,确定相应的时窗长度,并采用各个时窗段部分叠置衔接的方法,最后对每段结果再利用单调函数停止准则进行变换,该方法有效避免了计算结果的时窗效应.通过实际资料处理对比分析,改进的EMD分解方法较以往常规EMD分解方法,在分解结果的可靠性、分解精度及非线性弱信号时频分析能力等方面都具有显著的改善,为提高薄层地质体识别能力提供了有力的技术手段.

通过建立等效加权模型并进行单步向上延拓反Q滤波,减弱目前常规Q值模型对反Q滤波效果的限制,达到进一步提高地震记录分辨率的目的.目前,常规Q值模型包括常Q模型和层状模型,常Q模型与复杂的地下情况相差较大,导致地震波能量衰减补偿效果较差;而基于层状模型进行反Q滤波则会导致噪声逐层放大,降低地震记录信噪比.基于等效加权模型进行单步向上延拓反Q滤波,可以有效补偿地震波振幅衰减并校正相位畸变,在保持信噪比的同时提高地震记录分辨率.通过模型测试,基于等效加权模型进行单步向上延拓反Q滤波,可以在有效压制噪声的同时增强能量衰减补偿效果;实际资料应用的结果表明:该方法不仅能有效补偿深层能量衰减,并且能较好的压制环境噪声,在提高地震资料分辨率的同时保持了信噪比.

苏里格气田属于我国特大型气田之一,地震反演技术广泛应用在气田勘探开发阶段.对研究区已有的资料进行岩石物理分析发现,纵波阻抗不能够识别目的层段砂岩、泥岩以及含气层.为了克服这一困难,采用叠前反演技术对盒₈-山₁段岩性气藏进行了刻画.在测井资料质控下以分角度叠加数据体作为输入,可以输出阻抗剖面以及纵横波速度比、泊松比等岩石弹性参数,综合判储层的岩性、物性及含气性.研究结果表明:(1)纵波阻抗不能区分砂泥岩以及含气砂岩,砂岩含气后,纵波阻抗明显降低,且分偏移距叠加数据体的振幅随偏移距的增加而增加,属于第三类AVO;(2)利用Xu-White模型对缺失横波资料进行反演,反演横波与全波测井实测横波对比发现相似度极高;(3)从反演结果来看,砂岩含气后横波阻抗不变,可以指示砂岩,速度比和泊松比显示异常小值,可以刻画含气砂岩.实钻证明,叠前反演技术为最终的井位优选和储层评价提供了可靠的依据.

本文针对水平井的水平段信息无法直接应用到地震反演中的问题,以委内瑞拉地区从式水平井开发为主的A区块为例,提出水平井正演模拟与直井约束地震反演相结合,通过同位协同克里金融合的方法,实现水平段有效信息在地震反演中的应用,精细刻画了砂岩储层及薄泥岩隔夹层的空间分布,提高了地震反演体的预测精度与可靠性.研究成果应用到12口新开发井的井位设计和开发部署中,全部钻遇砂岩储层,砂岩厚度钻遇符合率为89%,泥岩隔夹层厚度钻探符合率达78%.应用水平井信息提高精度后的地震反演数据体为研究区重油项目的开发方式优化和后续储量复算提供了更为可靠的依据.

过去十年间,广泛应用的多孔介质成像技术给地质与油气勘探开发领域内流体渗流特性以及岩石物理属性的实验与数值模拟研究带来革命性的变革.多孔介质成像技术的应用使得研究介质微观世界成为可能并且取得的一定的进展.成像技术不仅可以直观显示多孔介质微观结构,而且还是建立孔隙介质微观模型的基础.然而,多孔介质成像技术仍然存在挑战,为了了解各种成像技术的挑战以及相应的解决措施,调研多孔介质成像方法:光学显微镜技术,扫描电子显微镜技术,聚焦离子束纳米层析成像技术,X射线计算机层析成像技术,相位对比层析成像技术,小规模层析成像技术.介绍每种成像技术的技术原理,技术局限性和改进措施,各种技术应用范围及其当前重要应用.光学显微镜技术与扫描电镜,聚焦离子束纳米层析成像以及X射线计算机层析成像技术实现光电联用,扫描电子显微镜技术实现矿物识别,泥页岩纳米-微米级孔隙成像以及通过图像拼接构建具有高分辨率大视域的高清图像,X射线计算机层析成像技术实现动态成像与不同分辨率图像的融合.然后总结了各种方法的优缺点,适用性以及未来发展方向.本文旨在使读者了解孔隙介质成像技术的原理、局限,以及每种成像技术在当前石油勘探热点领域中的应用,掌握多孔介质成像技术现状以及未来的发展方向和热点.这些不仅有利于展现多孔介质微观世界,而且有助于研究人员针对多孔介质的特点选取合适的成像技术或技术组合,以期推动多孔介质成像技术进一步的发展和应用.

大地电磁测深的有效信号为天然电磁场,容易受到人文电磁噪声干扰,如何提高大地电磁资料的信噪比,已经成为制约大地电磁应用和发展的一个重要因素.本文利用地磁台站数据,首先将地磁台站数据转化为长周期大地电磁测深所采集的磁场数据格式,利用远参考方法估算长周期大地电磁测点与地磁台站之间的站间传递函数,包括长周期大地电磁测点电场与地磁台站水平磁场之间的拟阻抗,以及长周期大地电磁测点水平磁场与地磁台站水平磁场之间的水平磁场传递函数,将拟阻抗与水平磁场传递函数相乘便可以得到长周期大地电磁测点本地阻抗的无偏估计.实测数据处理结果表明,该方法可以提高本地阻抗估算的数据质量,减小阻抗估算误差.

利用电成像测井图像的直观特征进行岩性识别是目前砂砾岩储层评价的一项主要内容,但是对于电成像的利用研究仅仅停留在定性阶段,缺乏定量的表征,主要成果为基于电成像的图像-岩性识别模式.特别是由于电成像测井资料有限,在缺乏定量数据的前提下,无法将电成像取得的成果推广到常规测井资料,这一难题一直制约着砂砾岩岩性识别的研究.以盐家油田沙四段砂砾岩为例,对其电成像测井图像进行灰度化、盲区充填、图像滤波、图像分割、砾石提取等操作后,电成像图像可转化为连续的岩心砾石信息,进而可以提取纵向的砾石含量、最大粒径、最小粒径、平均粒径等参数.以最大砾石粒径作为砂砾岩储层岩性指示的标志,通过粒径与常规曲线的敏感性分析,建立了砂砾岩岩石粒径与电阻率、自然伽马和密度等常规测井曲线的统计关系,并提出了该地区岩性识别的定量标准.

由于激发、接收及工区现场等导致野外采集的地震数据出现异常道,这时需要对地震记录道编辑处理.当数据量比较大时,人工进行道编辑工作量庞大.非人工做法主要是利用计算机将异常道剔除,没有对异常道细致分类,由此造成了大量的原始数据损失,异常道的产生原因也无从得知.随着计算机性能的提高,深度学习发展迅猛,卷积神经网络(CNN)在深度学习领域起着至关重要的作用.CNN避免了前期很多工作,可以直接输入数据训练模型,将模型用于分类预测.作为一种快速高效的识别算法,可以广泛应用到各个研究领域.本文对极性反转、单频信号、强振幅噪声、空道四种常见的异常道和正常道进行细致分类编号,利用优化的深度卷积神经网络算法识别坏道并进行有效分类,不仅有利于后续对相应道的特殊处理,而且有利于推断产生异常道的原因,在以后的工作中针对产生原因做相应的工作调整.

随着油气田勘探和开发的需求,利用地震绕射波成像探测地下不规则地质体边界和小尺度构造已经成为地震偏移成像的一个热点研究方向.从勘探地球物理学家发现地震绕射波开始,学者们致力于研究如何在常规反射地震记录中分离并提取出绕射波.过去半个多世纪,关于绕射波的研究取得了显著进展并成功应用到实际生产.本文总结了以往关于绕射波分离技术的研究成果,介绍绕射波的概念及其运动学和动力学特征,按照技术方法进行总结和分类并通过选择具有代表性的实例来向读者展示不同方法的分离效果.

地震勘探目标区域环境的复杂多变性导致采集的地震数据存在不完整或者不规则等问题,针对这一问题,本文在压缩感知相关理论的支撑下,提出了基于超完备字典学习的缺失地震数据重构方法.首先利用K-SVD字典学习技术对地震样本数据进行训练,建立超完备字典对地震数据进行稀疏表示,然后引入高斯随机采样矩阵作为测量矩阵对地震数据进行采样;在数据重构阶段采用分段正交匹配追踪算法实现缺失地震数据的重构.通过与传统的地震数据重构方法对比,本文算法的重构效果在峰值信噪比、信噪比等指标上均优于对比算法,证明了超完备字典学习方法能更好的根据地震数据特征进行稀疏表示,从而获得较好的重构效果.

岩石脆性评价方法对于非常规油气资源的勘探开发至关重要,其通过计算岩石脆性指数来量化岩石脆性进而用于表征岩石可压裂性,最终服务于非常规油气资源的工业化生产.尽管脆性指标如此重要,由于其物理内涵的特殊性及复杂性,至今业界对岩石脆性没有统一的定义,因此没有统一的岩石脆性评价方法.研究人员出于各自不同的考虑提出了众多岩石脆性评价方法,例如通过确定岩石中脆性矿物及塑性矿物提出的矿物组分法、利用室内岩石力学实验应力-应变曲线中获得的弹性参数及其他特征参数提出的弹性参数法、全应力-应变曲线特征参数法以及利用硬度或强度测试得到的硬度、强度参数提出的硬度法、强度法等.随着近年来的研究深入,许多基于传统方法、原理或不同于传统方法的新型计算方法也得到了更为长足的发展,研究人员对于岩石脆性的定义有了更加深刻的理解.本文对岩石脆性评价常用的方法进行了分析,对计算方法的原理、优越性及局限性等方面进行讨论,并对岩石脆性评价方法的发展趋势进行了展望.

含油气盆地下生上储式生储盖油气分布明显受到油源断裂输导油气至多套盖层运移区分布的控制,基于油源断裂输导油气至多套盖层运移模式研究的基础上,通过油源断裂、多套盖层封闭区和不封闭区分布的确定,将其叠合建立了一套用于预测油源断裂输导油气至多套盖层运移区的方法,并选取渤海湾盆地南堡凹陷中浅层作为实例利用上述方法对其油源断裂输导天然气至东三段、东二段泥岩和馆三段火山岩3套盖层运移区的进行了预测,结果表明:南堡凹陷油源断裂输导天然气至东三段、东二段泥岩盖层和馆三段火山岩盖层运移区分布特征不同,输导天然气至东三段泥岩盖层运移区主要分布在凹陷的中部和东部局部地区,分布面积相对较大.油源断裂输导天然气至东二段泥岩盖层运移区主要分布在凹陷北部的东部和西部及南部的局部地区,分布面积也相对较大.油源断裂输导天然气至馆三段火山岩盖层运移区主要分布在凹陷西南局部地区,分布面积相对较小.油源断裂输导天然气穿过三套盖层运移区主要分布在凹陷东南地区和北部及西部边部地区,分布面积相对较大.与目前南堡凹陷中浅层已发现天然气分布有着很好的吻合关系,证实利用该方法用于预测油源断裂输导油气至多套盖层运移区是可行的.

提出一种成像精度和分辨率探究思路,考察油井内气—水两相流动下的电磁全息测量适用性.以典型的泡状流为研究对象,检验实验测量与数值模拟结果的吻合程度.在不同半径的居中气泡和不同偏心程度的小气泡等极端情况下,利用测量数据进行电磁全息成像,通过占空比考察成像精度和分辨率.结果表明,当气泡居中时,气泡半径不小于管道半径的1/6时方可初步分辨,不小于1/4时方可准确分辨;当气泡半径为管道半径的1/12时,偏心量不小于管道半径的1/2时方可初步分辨,不小于2/3时方可准确分辨.当气泡半径或偏心程度更大时,分辨率将好于上述极端情况.

裂缝作为油气的重要运移通道,同时可以显著改善致密储层的孔渗特性,因此预测裂缝的发育对于寻找天然气聚集的地质甜点及致密储层压裂施工改造的工程甜点具有非常关键的指导作用.基于叠前纵波地震资料的方位各向异性特性进行裂缝预测技术,由于受多种因素影响裂缝方位与纵波反射系数的关系异常复杂,因此需要通过岩石物理正演模拟实验以及成像测井资料来确定二者之间关系.在此基础上针对鄂尔多斯盆地X区块的致密砂岩储层,利用裂缝相对密度半定量化研究技术,成功预测了X区块的致密砂岩储层的裂缝发育的密度.通过电阻率成像测井、钻井岩心资料及后续压裂试采情况验证表明:高角度高导裂缝与叠前裂缝预测成果吻合度较高,预测精度能够满足勘探开发生产需求,证明该技术在X区块具有实际的应用价值.

由于南苏丹P区块没有可用于确定油层水淹程度的密闭取心新井资料,且单层生产及试油数据非常少,开采与完井时间间隔较长,地层水性质相同导致底水水淹与油水同层难以识别,因此,水淹层解释难度较大.本文首先根据区块地质特征与开发特征及水淹层水源和水进方向,归纳总结出研究区油层的水淹类型为边水与注入水推进水淹型和底水推进水淹型,注水水淹和边底水水淹在电阻率测井响应特征上均表现为电阻率值的明显降低.其次,采用新老井相同层位测井信息对比方法,结合相邻老井生产动态测试结果,确定出新井典型水淹层,分析水淹层测井响应特征,优选出深侧向电阻率、浅侧向电阻率、深浅侧向电阻率幅度差、深侧向电阻率与冲洗带电阻率幅度差等4个水淹敏感参数,其中深侧向电阻率和深浅侧向电阻率幅度差为最有效的水淹识别参数.利用深侧向电阻率值与深浅侧向幅度差交会,建立了水淹层定性识别图版,利用该图版可有效地区分水淹层与水层和油层.基于储层岩性物性测井响应特征分析,采用岩心刻度测井方法,建立了水淹层泥质含量、孔隙度、渗透率、饱和度等参数定量解释模型,利用计算的驱油效率值可有效地划分弱水淹、中水淹、强水淹.综合水淹层定性识别图版法以及定量解释方法,结合邻井生产动态,建立了水淹层综合测井评价方法,经实际井验证证明该方法结合了静态测井解释与动态生产数据在水淹层评价中优势,提高了水淹级别测井综合评价准确性.采用开发初期井连井剖面对比方法,确定出油水同层顶界面海拔深度,再结合邻井开发动态,寻找出新井水源,判断出新井水淹类型.对于底水水淹类型,新井不存在油水同层,只能为水淹层;对于边水水淹类型,将解释油水同层或水淹层海拔深度高于最高油水同层顶界面海拔深度的储层判定为水淹层,而海拔深度低于最高油水同层顶界面海拔深度的储层判定为油水同层,经实际井验证证明该方法可有效地区分底水水淹层与油水同层.

河道储层是我国东部陆相油田的主要储层类型,储层内单一河道砂体宽度窄、横向变化快,砂体之间叠置关系复杂,导致了油田开发中后期面临的注采矛盾突出、剩余油挖潜困难等一系列生产难题.因此,对单一河道砂体进行预测和精细刻画尤为重要.应用传统测井剖面对比方式刻画单一河道砂体,不仅难度高、工作量大,而且井间砂体预测只能依靠推测,可靠性低.而受限于地震资料的主频,常规储层反演的预测结果纵向分辨率低,无法达到描述薄层单一河道砂体的要求.近年来的实践表明:地质统计学反演方法基于井震结合思想,通过数学模拟的手段,可以有效改善薄层砂体的预测效果,在其预测结果中刻画薄层单一河道砂体的精度可以满足开发中后期油田生产的需要.本文以松辽盆地北部榆树林油田树123区块为例,采用地质统计学反演方法,对扶杨油层浅水湖泊三角洲相河道储层单砂体开展了预测和刻画.结果显示:密井区砂体预测符合率达到85.6%,稀井区砂体预测结果与沉积模式吻合.在剖面上可以识别出薄层单一河道砂体间的叠置或接触关系,有效指导了井间砂体对比,揭示砂体连通关系;在平面上相对准确地定量化展现出单一河道砂体的展布形态,为确定剩余油富集区和井位部署提供依据,从而保障油田持续增储上产.

多道瞬态面波方法(MASW)在铁路路基质量及岩溶注浆检测中有许多应用,但分辨率不高限制了MASW更广泛的应用.针对MASW存在的问题,共中心点互相关(CMPCC)二维面波方法显著地提高了横向分辨率.但在复杂地下结构的情况下,CMPCC通过对频散曲线一维反演重构获得的二维横波断面,有可能畸变或损失大量地下信息,造成分析解释错误.通过大量数据对比分析研究,首次定义了表征面波传播的动力学参数——吸收散射系数,提出了基于CMPCC二维面波的吸收散射综合分析法(ASCA):(1)将表征面波传播动力学性质的吸收散射系数(AS)和运动学性质的相速度c一并综合分析,提高了空间分辨率及对异常性质解释的准确性;(2)继承了CMPCC方法优点,放弃了对频散曲线进行一维反演,数据处理没有人为影响,图件简单直接,易于分析;(3)在地基沉降与塌陷、地基处理与注浆检测、黄土湿陷、活动断层位置确定等浅层勘察中有着广泛的应用前景.

本文介绍了一种面向全球海洋地震P波长期探测的新型潜标式海洋地震仪.该地震仪不同于传统的固定式陆地地震台站或者坐底式海底地震仪,而是漂浮在海水中一定深度接收天然地震信号,并随着洋流运动.当接收到地震P波信号后,该地震仪可以自动上浮至海面,并通过卫星将数据传回岸基中心,然后下沉到指定深度继续工作.该潜标式海洋地震仪主要由水听器模块、浮力调节模块、通信与传输模块、能源模块以及中央控制模块组成,同时有安全监测功能,以实现准实时、大范围的天然地震P波信号长期监测.该海洋地震仪将突破现有海洋地震观测技术局限,拓展海洋地震监测的时空覆盖范围及监测尺度,为海洋地震研究和地球深部构造提供准确可靠的数据.

岩溶对工程建设选址和工程灾害预防具有重大影响.但因场地地质条件和地球物理场复杂多变,使岩溶形成发育具有较大随机性和隐蔽性,为了快速、精准定位岩溶空间位置及展布,研究岩溶发育地质机理具有重大意义.基于此,本文以乌东德K25岩溶为例,研究了岩溶形成发育地质机理及综合勘察方法,发现岩溶的形成发育受地质构造、构造运动、可溶岩和地形地貌等内因控制,并受到地下水活动、溶岩出露面积、地表水入渗面积、补给条件和溶蚀时间等外因影响;其中,作为内因的控水地质构造对岩溶的形成特征及空间分布的影响较大;综合多种勘察手段联合探测,克服了单一物探方法多解性并消除假异常,提高了探测范围和精度.结果表明K25岩溶沿可溶岩和非可溶岩地层分界面发育,向可溶岩内部延展,地下水沿分界面不断溶蚀,呈现多种因素影响的规律.本文综合勘察方法可快速圈定易溶蚀区域,探测深度和水平范围更广,耦合的地质-物探联合解译的方法提高了勘察精度和准确性.同时本方法可为其他水利水电工程提供借鉴.

本文通过在广东省湛江市省级生态农业示范区——南木水地区进行地下水探测拟解决当地的生活用水问题.该区域主要为燕山期花岗岩,本文采用了音频大地电磁法(AMT)勘探方法,从构造分析出发,选择三个有利区域(分别为A、B、C、区),布设了10条AMT勘探线,共166个测点,进行野外数据.对野外数据进行了一系列预处理、反演和电阻率成像得到各线的剖面图.分析研究剖面图和切片图,确定了三个可能含水的低阻带以及三口钻井的位置.其中C区已经打井取水,出水50 m ³/h,很好地验证了AMT方法在硬岩地区进行地下水探测的实用性和有效性.

重力正则化倾斜角是断裂划分的常用方法,其为一阶水平与垂直导数的比值函数,计算结果极值对应于断裂的水平位置,该方法具有均衡不同深度构造幅值的优点,提高了对较深地质构造的识别能力.数据测量误差会造成正则化倾斜角结果出现局部干扰极值,且计算结果存在一定的发散,因此直接根据极值特征来判定断裂的存在性和准确位置存在困难.为了获得准确的东海盆地丽水凹陷的断裂分布,基于欧拉方程推导出正则化倾斜角与地质体位置参数对应的线性方程,并根据正则化倾斜角的分布特征制定相应的结果筛选准则来获得准确的构造位置.通过理论模型证明该方法所反演结果能准确地标识地质体范围,将其应用于东海盆地丽水凹陷的断裂划分,相对已有结果新划分出多条近东西走滑断裂,这与凹陷表现为南北分块的特征吻合,也验证了区域太平洋俯冲作用的影响,为下一步油气勘探方案提供了详实的基础资料.

随着仪器科学的进步和发展,使移动平台式地球物理测量方法成为可能.移动平台式的物探测量作为一种高效的地球物理勘探手段,在地质调查、油气资源勘探和固体矿产资源勘探等相关领域扮演着重要的角色.地形情况良好区域的资源已经探明的情况下,地球物理学家们将眼光着眼于未知陆地和海洋资源,随着国家“十三五计划”的进行,未知陆地和深海资源勘探得到了人们的广泛重视.与此同时,航空、航海重力仪器和重力梯度仪器的发展,使地球物理学家们有了可以应对未知陆地、深海以及深远海资源勘探的重要武器.相比于未知陆地和海洋地震勘探,航空、航海重力和重力梯度数据测量具有快速、稳定、低成本的特征,可以快速圈定异常区域,为进一步更高精度的资源探测提供良好靶区.

随着电法勘探在工程勘察领域的不断扩展,对技术方面提出了一系列高难要求.高密度电法以成本低、效率高、信息丰富、解释方便、勘探能力强等特点被广泛应用,但也存在着用视电阻率解释成果异常不明显的问题.在提出用视电阻率比值参数解释成果基础上,从理论上研究了视电阻率比值参数的确反映异常的能力比较强.对废旧矿区采空区的勘探结果表明,视比值参数λ和视比值参数T反映异常的能力都明显比视电阻率参数高.

囿于波动问题空间采样率观念的限制,现有多道瞬态瑞雷波探测方法采用小道间距、多道检波器排列方式观测同一次激发的瞬态瑞雷波,虽然解决了同时观测不同频率成分波动的问题,但一个排列的多道检波器只能得到一条瑞雷波相速度-探测深度曲线,工作效率和横向分辨力受到极大限制,同时,所能够提取的最高频率波动成分也受到了检波器排列最小道间距的限制.经分析发现,忽略两个测点之间瞬态瑞雷波到时差对不同频率波动道间相位差的影响是上述问题的根源.针对现有多道瞬态瑞雷波探测方法的弱点,本文阐明了道间时差相位(TDP)的概念和意义,提出了考虑道间时差相位的测点对间相位差分析技术,形成了一套新的多道瞬态瑞雷波探测方法——TDP法.TDP法摆脱了最小道间距的羁绊,只用两道检波器的瞬态瑞雷波记录即可提取多种频率成分波动的相速度,完成现有方法一个多道检波器排列才能完成的工作,探测工作效率大大提高;同时,根据场地岩土体的横向变化适当调整检波器布置的测点间距,在一条测线上布置多个测点,相邻测点对两两组合获得的多条瑞雷波相速度-深度曲线可以反映岩土体横向变化,这使得探测方法的横向分辨力显著提高;另外,由于引进道间时差相位,高频成分的提取不再受道间距的控制,从而探测方法的高频分辨力也得到了大幅度提高,原则上,激发和测试系统能够产生和记录到的高频成分新方法都可以提取到,事实上,这套方法已经成功地拓展到了超声频段的探测工作中.

渤海A油田火山岩广泛发育,火山通道相的精细识别直接影响着储量计算和后续开发井的实施.针对油田地震资料品质较差,难以对火山通道进行准确刻画的特点,摸索出了叠后去噪、高精度相干、边缘检测等技术方法,对油田发育的中心式火山通道边界开展了精细研究.考虑到常规去噪方法对于火山通道边界信息损失较大的缺点,引入了扩散滤波去噪技术,该方法在有效压制随机噪声的同时,对火山通道边界的信息予以保留,一定程度上实现了保边去噪;根据小波变换的多尺度特征,选择合适的频率区段进行重构,并加入倾角信息约束,最终得到的高精度相干体对火山通道边界的刻画更精确;基于计算机图形学的边缘识别技术,一定程度上能够抑制噪声,降低边缘模糊程度,从而辅助识别火山通道边界;通过设置相干阈值,最终实现目标油田火山通道的空间立体刻画.

研究区位于珠江口盆地文昌坳陷珠三南大断裂下降盘附近,主力气组珠海组二段、三段储层为典型的低孔、低渗储层,储层孔隙结构复杂,非均质性强,纵波阻抗叠置,基于叠后数据的储层预测存在多解性.针对这一问题,本文深入剖析岩石物理建模全过程,在测井资料一致性处理基础上,选用改进的Xu-White模型建立能反映本区岩石物理特征的模型,准确地预测横波曲线、密度曲线等测井曲线,为叠前储层描述提供了可靠的基础资料;同时建立基于岩石物理建模的解释量版优选储层的敏感弹性参数,并结合叠前弹性反演技术提高了气层的识别精度,从而定性或半定量判断低孔渗砂岩储层的含气性,为气田的勘探与开发提供有力技术支撑.

天然气水合物有时会以结核状、层状、脉状或块状等裂隙形态发育在深水盆地的细粒泥质沉积物中, 该类型天然气水合物被称为裂隙充填型. 与孔隙充填型不同, 裂隙充填型天然气水合物储层由于裂隙的出现, 在测井速度、电阻率和地震数据上会呈现明显的各向异性特征. 本文利用细层层状介质模型和有效介质理论(EMT)新估算出印度克里希纳—戈达瓦里(K-G)盆地NGHP-01-10A和10D孔裂隙充填型水合物储层的各向异性饱和度, 纵波(V_p)和垂直极化横波(V_sv)测井速度估算的平均饱和约为20%, 明显优于水平极化横波(V_sh)估算结果, 且与压力取心估算结果更为一致. 倾角随深度变化曲线和不同角度估算的水合物饱和度结果都表明10A孔浅部以高倾角裂隙为主, 深部出现低倾角裂隙;10D孔以垂直裂隙为主, 这说明两口相距10 m的孔中裂隙在空间上延伸长度较小;而10B-08Y岩心的X射线成像定量评价结果显示水平裂隙倾角位于0°~21°, 高倾角裂隙倾角位于68°~89°, 裂隙尺度为厘米级, 最大高度、宽度和纵横比分别为27.66 cm、6.71 cm和170. 此外, 水合物饱和度估算的影响因素分析表明, 地层岩性和方程计算参数对饱和度估算的准确与否至关重要, 与简化三相方程相比, 有效介质理论计算参数的物理意义明确, 参数选择简易, 因此计算也更为准确与便捷.

地下管线是城市生存和发展的基础,近年来随着城市地下空间的开发利用,管线周边形成了各种各样的地质病害体.为了有效预防这些病害体对地下管线安全运行的影响,本文在分析高频电磁波传播机理及影响因素基础上,研究了利用探地雷达检测地下管线周边病害体的技术方法.探地雷达工作参数的配置选择、干扰波的有效处理及雷达图像的精准识别是检测地质病害体的关键,重点从这三个方面进行了分析研究.天线中心频率、采样率、测点点距等工作参数最佳优化组合,确保了检测检测目标体的效果;增益调整、频率滤波、点平均等对干扰波的处理,有助于获得高信噪比,可获得高分辨率的雷达图像;根据雷达剖面图上异常波形特征来判断识别脱空、空洞、疏松体和富水体等地下病害体的位置及大小.这些问题的解决可为探地雷达检测病害体提供可靠技术支撑.最后结合工程实例,与其他方法对异常体的对比分析,验证了高频电磁法在检测地下病害体的的可行有效性,也为开展地下管线周边病害体的治理提供了科学依据.

探地雷达(Ground Penetrating Radar: GPR)不仅可以用于估计土壤含水量,还可以用于探测和监测轻非水相液体(Light Non Aqueous Phase Liquids:LNAPLs)在土壤中的运移.建立接近实际情况的模型是利用GPR正演模拟开展LANPLs迁移和分布研究的关键问题.以往的地球物理模型大都属于概念模型,存在物性突变的界面.而在LNAPLs污染区域的各种物性参数通常是渐变的,大多数情况下并不存在突变的物性界面.因此,为了建立更符合实际的地球物理模型,本文基于多相流渗流理论模拟了LNAPLs在土壤中的泄漏过程,得到了渗漏后不同时刻土壤含水饱和度、含油饱和度的变化分布.然后利用混合介质的介电模型将流体饱和度分布转换为介电常数分布,获得了地球物理模型,显示了因LNAPLs迁移引起的土壤介电常数的细节变化.随后,基于时域有限差分开展了GPR正演模拟.正演模拟结果显示了雷达波对LNAPLs污染区域、潜水面的响应,与实验室实测数据具有很好的一致性.由以上分析、对比可知,本文提出的地球物理建模的方法和流程与污染场地的实际情况更为符合.基于多相流渗流理论建立的地球物理正演模型把地下LNAPLs迁移的水文模型与GPR探测相结合,为复杂的实际场地地球物理建模提供了思路,也为GPR更有效地探测LNAPLs在土壤中的渗流提供了分析和解释手段.

大容量气枪震源由于能量集中在低频段、子波一致性好、绿色环保等优点,广泛应用于广角地震探测中,极大地推进了人们对地壳结构和地球动力学过程的认识.气枪信号的有效频带是地震数据质量评价和精细处理一个重要基础参数,以往研究由于数据源和研究方法的局限,认为最高有效频率在10 Hz以下.本文基于福建省地震局采集的大容量气枪源广角地震数据,根据地震道褶积模型分析了有效频带及其影响因素,对不同类型、不同台基条件的地震接收仪器记录的大容量气枪信号数据进行了分频扫描,结果显示台基条件较好的台站数据,在10~20 Hz频段仍有较高的信噪比,说明大容量气枪激发的地震波在经过深部地层衰减后,仍存在相当可观的高于10 Hz的成分.这些高频成分可以显著提升地震信号的倍频程,减少频带过窄带来的旁瓣效应等不利影响,是准确提取走时的必要条件.值得注意的是大容量气枪源数据中PmP震相的主频可达10~12 Hz,显著高于震源子波的主频,据此推断Moho面的广角反射系数有显著的蓝谱特征,因此10 Hz以上成分对准确提取走时、获取更为精细的地壳结构非常重要.本研究对大容量气枪源广角地震探测的野外采集和数据处理提供了关键质量指标,同时提出从构造反演向岩性反演推进是广角地震探测一个重要的研究方向.

根据单轴压缩低液限黏土试样纵向应变较高时清晰剪切带内最大剪切应变(由数字图像相关方法获得)高值点位置布置曲折测线,并在曲折测线两侧布置平直测线,对测线上主应变轴偏转角和最大剪切应变进行了统计分析.研究发现,随着纵向应变的增加,对于根据左旋剪切带布置的曲折测线,主应变轴偏转角正值(逆时针偏转)所占比例呈增加趋势或保持不变,对于根据右旋剪切带布置的曲折测线,主应变轴偏转角正值所占比例呈减小趋势;对于根据左旋剪切带布置的平直测线,主应变轴偏转角正值所占比例呈减小趋势,对于根据右旋剪切带布置的平直测线,主应变轴偏转角正值所占比例呈增加趋势;当微裂纹刚出现时,右旋剪切带内主应变轴偏转角以负值(顺时针偏转)为主,而左旋剪切带内主应变轴偏转角以正值为主,剪切带两侧附近大部分区域主应变轴偏转方向与剪切带内的相反;剪切带内主应变轴偏转角的高峰和低谷通常与最大剪切应变的高峰或低谷对应或相邻;当较清晰剪切带出现后,剪切带外主应变轴正在偏转方向与剪切带内主应变轴偏转总量方向通常相反.

深海探区蕴含着大量的油气资源,高质量的地震资料是识别有利储层的关键,然而,一些探区由于浅层气云、气烟囱、泥浆带、低速异常体等高吸收异常带的存在,造成深层地震波振幅变弱,频率降低,严重影响构造成像精度.Q偏移技术来补偿深海地震资料的吸收衰减,首先采用谱比法建立时间域的等效Q场;其次,基于等效Q场进行深度域Q层析反演建立准确的Q场模型;最后基于高精度Q场进行克希霍夫Q叠前深度偏移.将该技术在某海外深海探区实际资料处理中应用,浅层低速异常造成的能量吸收现象得到了解决,弱能量区的成像质量得到了明显改善.

渤海广泛分布着油气资源,其中一部分目的层为古近系东营组和沙河街组的中深层油气藏,地震分辨率一般较低,利用常规手段难以准确预测薄层发育情况.本文以渤海中深层的A油田为例研究薄层厚度分布规律,首先利用谱反演技术提高地震资料的分辨率,并详细地分析不同厚度对最大振幅的影响.然后提取不同地震属性,与开发井厚度建立拟合关系,通过优选属性认识到最大振幅属性能够较好刻画薄油层厚度分布规律.最后利用测试探井验证研究结果,吻合较好,证明了地震属性定量预测中深层薄砂体厚度的可行性,发现油田边部潜力储量,为油田挖潜提供了基础.

高密度电法据观测到的视电阻率数据及其反演后的电阻率剖面来推断地下地质结构.传统高密度电法受限于测线长度和电极装置,存在着一些弊端,如探测深度较浅,在测线端点处分辨率差,并且分辨率随深度增加而下降,特别当存在浅层低阻屏蔽时,电流难以向深部传播,分辨率降低.针对上述问题,为提高高密度电法探测的分辨率,本文介绍了一种新型高密度电法野外布极方式:多电极埋入技术(Multi-Electrode Resistivity Implant Technique,MERIT).通过室内模型测试和野外实地检验,将其与传统高密度电法排列进行比较,结果表明MERIT布极方式在测线端点处和地下深部分辨率有显著提高.在相同测线长度下,探测深度增加,对低阻体的反映更灵敏,受到低阻屏蔽效应减小,能够反映深部更丰富的地层信息.故MERIT能够有效地克服传统高密度电法探测存在的缺陷,有效提高探测的分辨率.

莺歌海盆地经过多年的投入已经从浅层常温常压勘探逐渐向中深层高温高压勘探发展.2015年在莺歌海盆地LD10区中深层钻探W1、W2两口井证实目的层为优质含气砂岩.但是受高温高压影响,严重制约了钻井工程中的测试需求,两口井在目的层段均未测到声波时差测井曲线.这就导致无法通过井震标定来准确的获取时深关系,高温高压情况下目的层含气砂体对应的地震响应是波峰还是波谷存在争议.宏观上对LD10区速度展布规律研究发现,LD10区的电阻率、地层速度及压力均与泥岩欠压实有关系,以此为依据建立了电阻率曲线拟合声波曲线的技术路线.分别利用电阻率曲线拟合W1、W2井目的层段的声波时差曲线进行井震标定,结果显示曲线的拼接段合理且井震匹配程度高.证实受高温高压影响,气层顶面为波峰地震响应,与传统含气砂体低速低密表现为波谷的特征完全不同.成果为LD10区进一步的钻井提供指导,后续的实钻井也不断证实应用电阻率曲线拟合声波曲线方法合理可靠.