一种利用频谱激电数据实部和虚部加权反演Cole-Cole模型参数的方法

频谱激电法(SIP)因具有多参数(Cole-Cole参数)解释异常的能力,一直受到电法工作者的关注.一些学者提出了用电场振幅和相位反演Cole-Cole参数的方法,但由于电场振幅和相位对不同Cole-Cole参数的敏感程度不同,往往导致有些Cole-Cole参数较难反演,特别是频率相关系数和时间常数.本文提出了利用视复电阻率的实部和虚部加权反演的方法.该方法采用视复电阻率实部和虚部联合反演的策略,并在反演不同Cole-Cole参数时对实部和虚部的目标函数进行不同的加权.模型试算结果表明:这种反演方法不仅可以很好的反演零频电阻率和极化率,还可以显著提高频率相关系数和时间常数的反演效果.     

黔东页岩复电阻率各向异性及其与页岩气储层参数关系研究

电法勘探因其成本低、效率高的优势,常被作为寻找页岩气储层的辅助手段.然而,到目前为止,页岩的电性特征,特别是复电阻率各向异性特征,以及其与页岩气储层参数的关系研究甚少,这在一定程度上阻碍了电法勘探在页岩气勘探中的应用.基于此,本文采集了黔东地区几种典型黑色页岩岩样,并测量了 6块黑色页岩在走向、倾向和垂直层理方向的复电阻率,分析了其各向异性特性,讨论了电阻率与总有机碳(TOC)含量、脆性矿物含量、最大镜质组反射率等页岩气储层参数之间的关系.研究表明:(1)页岩复电阻率振幅各向异性存在频率依赖的特征,在中低频阶段,页岩复电阻率振幅各向异性明显,垂直层理方向复电阻率振幅显著大于走向、倾向方向复电阻率振幅,但随频率增加,页岩复电阻率振幅各向异性差异减小,甚至趋于各向同性;(2)复Cole-Cole模型能很好地拟合页岩三方向的复电阻率数据;(3)走向、倾向方向电阻率与TOC含量存在显著的线性正相关关系,通过走向、倾向方向电阻率预测TOC含量有一定可行性;(4)电阻率与脆性矿物含量、黏土矿物含量、最大镜质组反射率关系复杂,未发现简单的线性相关关系.上述研究结果对我们全面了解黔东地区黑色页岩的电性特征,促进电法勘探在页岩气勘探中的应用大有裨益.     

利用Cole-Cole模型组合得到SIP真参数的联合频谱最优化反演

利用Cole-Cole模型组合和稀释系数理论，可以描述测量得到的视复电阻率频谱与地下多个电性体SIP真参数之间的正演关系。本利用此正演关系进行反演试算，并比较了几种Cole-Cole模型反演方案的效果；提出固定极化目标体和围岩体的极化率同时反演其它各SIP真参数的反演方案。结果表明在固定极化率为真值时，利用此反演方案可以稳定、准确、快速地得出地下电性体SIP真参数。     

基于最小二乘的岩石频谱参数反演初始值选取的讨论

频谱激电法作为地球物理勘探的有效手段,在寻找激电异常体以及探寻深部矿产方面有重大贡献,岩石频谱参数的确定是实现该方法的重要步骤。在利用最小二乘法对复电阻率、相位参数进行反演时,各频谱参数初始值选取不同对反演效果影响较大,选取不好甚至会发散。在各频谱参数所属范围内采用随机选取初始值的方法进行反演,对复电阻率幅值曲线以及相位曲线拟合效果较好,不易陷入局部极小值的特点,能克服了较为盲目选取初始值而对结果带来的不良影响。     

基于最小二乘的岩石频谱参数反演初始值选取的讨论

频谱激电法作为地球物理勘探的有效手段,在寻找激电异常体以及探寻深部矿产方面有重大贡献,岩石频谱参数的确定是实现该方法的重要步骤。在利用最小二乘法对复电阻率、相位参数进行反演时,各频谱参数初始值选取不同对反演效果影响较大,选取不好甚至会发散。在各频谱参数所属范围内采用随机选取初始值的方法进行反演,对复电阻率幅值曲线以及相位曲线拟合效果较好,不易陷入局部极小值的特点,能克服了较为盲目选取初始值而对结果带来的不良影响。     

MT激电效应的模拟研究及在油气检测中的应用

本文引入Cole-Cole模型来模拟大地的激发极化效应,对三层水平地层且中间层为极化层的大地电磁测深的视电阻率进行了理论计算,分析了极化参数对视电阻率曲线的影响规律.采用广义逆方法对三层水平地层且中间层为极化层的模型进行了反演研究,结果表明该反演方法能够较好地确定地层电阻率的同时获得地层激电参数,应用于实际资料的反演时,反演结果与已知含油气地层的实际参数十分吻合.     

基于Cole-Cole模型的中间极化水平层大地电磁IP效应研究

利用Cole-Cole模型的复电阻率公式表征的介质激电效应,对一维层状介质O型、H型、A型、K型和Q型地电断面中间极化的大地电磁模型进行了正演计算.利用视电阻率比值和相位比值参数来表征IP效应,详细讨论了各地电类型的激发极化效应.对大地电磁场激发极化效应与极化体厚度和埋深的关系进行了讨论.     

基于页岩线性岩石物理模型的TOC反演方法研究

总有机碳含量(TOC)是评价页岩有机质丰度和生烃能力的重要指标.常规TOC预测方法是通过对弹性参数体(例如密度反演体)进行线性拟合得到的,该方法具有地区经验性,并且缺乏有效的理论支撑.针对此问题,本文以岩石物理驱动的物性参数反演作为技术手段,首先对典型页岩的矿物组分以及孔隙流体特征进行分析,得出影响页岩弹性参数变化的四个主要因素分别是等效脆性矿物体积分数、黏土体积分数、TOC以及总孔隙度,进而可有效减少待反演参数个数,提高物性参数反演算法的可行性.在此基础上,将Grana提出的线性化岩石物理模型推广至页岩,建立线性化页岩岩石物理模型,并在贝叶斯理论框架下建立页岩物性参数反演,实现从弹性参数反演体直接提取TOC、总孔隙度以及等效脆性矿物体积分数等多个页岩物性参数,为后续的页岩气甜点(最佳的页岩气勘探与开发的区域或层位)评价提供可靠的数据支撑.模型数据和实际数据测试验证了该反演算法的有效性.     

复电阻率法二维数据空间反演并行算法研究（英文）

传统的复电阻率法二维正演是基于泊松方程完成的,而实际的频谱激电数据包括激电效应和电磁效应双重作用的影响,特别是频率较高时电磁效应甚至大于激电效应,因此只考虑激电效应的做法会降低反演结果的可靠性。本文的研究从麦克斯韦方程出发,引入Cole-Cole模型,同时考虑了激电效应和电磁效应,采用有限单元法实现了复电阻率法二维数值模拟。反演采用二维数据空间OCCAM方法,通过施加不同的模型光滑约束和参数界限约束,利用多排列电场数据同时反演Cole-Cole模型四个参数,既提高了反演的稳定性又降低了反演的多解性。为了提高计算效率,我们选用MPI实现了频谱激电二维正反演并行算法。通过理论模型的试算,对比串行程序和并行程序的计算结果和效率,验证了并行算法的稳定性、可靠性和高效性。     

地震约束下时频电磁法识别富有机质页岩层系研究

湘西北试验区属于典型南方碳酸盐岩山区,富有机质页岩与围岩电性差异及流体极化效应明显,有利于应用大功率时频电磁法勘探.通过采集并测定试验区页岩和其他岩石标本,分析富有机质页岩的物性特征,研究富有机质页岩电磁特性和极化机理,总结了时频电磁法针对富有机质页岩层系的资料处理和异常提取方法.试验区在时频电磁法采集测线上又覆盖了二维地震工作,在地震约束下时频电磁法反演能更好地描述试验区页岩层系展布特征,预测TOC高值异常区.通过反演结果进行分析,结合前期富有机质页岩物性特征研究,时频电磁法具有圈定富有机质页岩层系的能力.     

复电阻率法二维有限元数值模拟

伴随着复电阻率法的广泛应用，发展精确和快速的正演和反演算法成为复电阻率法研究的重点.本文采用基于三角单元剖分的有限单元法进行了复电阻率二维数值模拟研究.为了提高计算速度，对无穷远边界进行了近似处理.整个正演计算过程分为两步，首先采用有限单元法计算四个不同频率的视复电阻率数据，然后对前一步得到的视复电阻率数据采用递推算法计算视Cole-Cole参数.采用这种正演算法与一维正演的结果进行了对比，验证了本文方法的正确性.设计了两个二维极化模型，数值模拟结果表明视复电阻率和Cole-Cole视参数等值线断面图对于异常目标体都有比较明显的反映.     

含激电效应的航空瞬变电磁数据横向约束反演

受激电效应影响,航空瞬变电磁响应曲线经常出现异常快速衰减和符号反转现象,使用Cole-Cole模型的等效电阻率代替原模型实电阻率能很好的解释该现象,但由于激电多个参数的引入,使得反演多解性问题更加严重.本文基于Cole-Cole模型实现了航空瞬变电磁一维正演,采用横向约束反演同时计算激电参数及层厚,增加约束条件改善多解...     

湖相泥页岩岩相类型划分及测井精细识别方法——以济阳坳陷沾化凹陷沙三下亚段为例

湖相页岩油气重点关注富含Ⅰ或Ⅱ_1型有机质纹层状灰质岩相,因此,泥页岩岩相划分除了应考虑矿物组分、层理构造之外,还应特别重视有机质类型及丰度的差异。以济阳坳陷沾化凹陷沙三下亚段(Es_3~下)湖相泥页岩为例,综合利用岩心描述、薄片、电镜、核磁及测井等资料进行岩相类型划分、特征分析及识别方法研究。首先,从层理构造、岩性角度区分泥页岩岩相,并考虑将有机质信息融入到岩相分类中,提出了"构造+岩性+有机质"三重信息结合的湖相泥页岩岩相划分方案。然后,针对岩相三重信息分别进行识别研究,利用测井变量最优滤波分析获得的敏感测井数据三维交会可提高岩性识别精度,同时鉴于曲线分形对层理构造有较好的指示,将敏感无铀伽马曲线分形维数作为交会变量,优化了岩相构造识别方法。最后,通过测井反演的有机碳含量(TOC)、热解烃(S_2)地化参数,进一步可得到氢指数(HI),借助氢指数-最大热解峰温度(HI-T_(max))图版能够识别不同岩相中的有机质类型。由此综合建立的湖相泥页岩岩相测井精细分析方法,能够准确地提取泥页岩岩相中构造、岩性、有机质三种信息,为在连续井筒中识别有效页岩储层与寻找油气甜点提供了依据。     

时间域航空电磁法激电信息提取研究

时间域航空电磁晚期道数据中常出现符号反转现象,该现象被证明是由激电效应引起.鉴于利用传统实电阻率模型的成像和反演技术处理该类数据无法得到正确的反演结果,本文提出基于Occam理论的反演方法,对层状模型电阻率和充电率参数进行同时反演.本文首先通过正演模拟极化介质中电流密度的分布情况,对时间域航空电磁信号出现多次符号反转现象做出合理解释;然后通过链式法则和波形褶积技术计算Cole-Cole模型参数灵敏度,进而探讨不同Cole-Cole模型参数灵敏度差异及其对反演结果的影响.为了提高多参数反演的稳定性和准确性,在反演过程中对参数采取上下限约束,最后对B_z、dB_z/dt响应单独反演结果和联合反演结果进行对比和分析,发现联合反演可以有效地降低反演结果的多解性.     

测井预测TOC方法在页岩储层评价中的运用

总有机碳含量(TOC)是页岩储层评价中的一个重要参数,同时也是烃源岩评价的重要指标.本论文在测井原理的指导下,基于不同岩石类型对测井参数的响应特征,运用自然伽马能谱测井法、多元回归法和△ LogR 法对四川盆地南部龙马溪组页岩的TOC含量进行预测,通过数理统计和误差分析,选出最佳预测方法.研究结果表明:四川盆地南部页岩储层中应用多元回归法和自然伽马能谱测井法预测有机碳含量的效果最好.自然伽马能谱测井法中运用钍/铀比与TOC含量拟合出来的模型比只运用单个放射性元素U与TOC含量拟合出来的模型吻合度高,拟合相关系数高达0.9011,平均绝对误差为29.27％,平均相对误差为19.55％.运用多元回归法的预测结果相关性较高,R2 =0.8934,平均绝对误差为34.59％,平均相对误差为16.81％.两种方法精度都相对较高,满足精度要求.     

广域电磁法在我国南方海相页岩气勘探中的应用（英文）

在中国页岩气勘探开发仍处于起步阶段,为了降低勘探风险和勘探成本,选择广域电磁法具有分辨率高,抗干扰能力强,勘探深度大,工作效率高等优势。我们选择湖南花垣区块叭岩向斜作为试验区,进行广域电磁法勘探。首先我们在试验区系统地采集了相关岩石标本,分析了岩石标本的电阻率和极化率参数,并针对地质条件建立了系列二维模型,以研究广域电磁法探测对不同地质结构的勘探能力,最后研究了页岩含碳量(TOC)与电阻率和极化率之间的相关性,找到了识别目标层电阻率和极化率参数的阈值,并据此划分了页岩气勘探有利区。通过在有利区内部署的钻井揭露结果表明,广域电磁法可很好地识别该地区的地下地质结构、断层,并确定目标层的分布、深度和厚度。通过对岩石的电阻率、极化率和有机碳含量三者之间的相关性分析,有助于进一步评估页岩品质并选择页岩气开发有利区。     

高热演化页岩总有机碳地球物理预测方法研究进展

我国南方高热演化页岩是页岩气增储上产的主力军,其有利区优选是页岩气勘探开发的首要环节.有机碳含量(TOC)是评价页岩生烃潜力最为关键的指标,可以直接影响有利区决策.为探究不同地球物理方法在高热演化页岩(R_o>2.0%)TOC预测中的适用性,通过文献调研系统地归纳了总有机碳含量(TOC)地球物理预测方法原理与技术流程,结合高热演化页岩地质特征与相关钻井实例应用分析,对比不同方法预测精度并分析适用性.研究表明：高热演化页岩以生干气为主且其层间缝与粒间孔占比少,其电阻率与声波时差更低,ΔlogR法不适用其TOC预测.体积密度测井法预测精度较低,地震多属性反演法精度也不高,且操作复杂、多解性很强.实验-测井-地震联合反演方法预测效果相对较好,是获取三维TOC数据体的最可靠的方法.测井、地震资料不足时,自然伽马测井法可以实现TOC粗估;资料丰富时应当优先选取计算精度最高的机器学习法,其次为多元线性回归法.各方法由经验判断向数理统计判断、由地质驱动向数据驱动、由单因素模型向多因素模型发展,未来可进一步建立高演化页岩TOC数据库实现高效准确的TOC智能预测.     

频谱激电法在安徽沙溪斑岩铜矿中的应用

为探查安徽沙溪斑岩型铜矿区深部矿体及隐伏矿体,同时为了试验频谱激电法在此类矿产探测中的应用效果,在安徽沙溪斑岩铜矿区布置了一条2 km的频谱激电法(SIP)测线,经过一系列的数据处理及反演,得到7个不同电性参数断面图,对比分析并结合钻孔地质剖面,视电阻率和相位断面图较好的反映了矿体的形态,极化率和金属因子断面图较好的反映了矿体,电性异常与实际矿体的位置及埋深有较好的一致性.试验结果表明,频谱激电法在斑岩铜矿探测中可以取得较好的效果,该方法在高电阻率、高极化率的金属矿的探测中同样可以发挥重要的作用.     

三维大地电磁激电效应特征研究

在积分方程法的大地电磁三维正演模拟中引入Cole-Cole模型研究激电效应特征,对均匀半空间中存在极化体时的三维大地电磁测深响应进行了理论计算,分析了极化参数的影响规律.结果表明:激电效应使观测视电阻率值变低;地下高阻极化体比低阻极化体的激电效应强,特别是极化率大的高阻极化体对大地电磁响应影响大,使观测结果出现假异常.     

频域激发极化法中体极化与面极化内在联系的探讨

矿化的体极化介质,其激发极化效应来自其中所含电子导电矿物颗粒的表面极化效应。基于上述认识,本文从理论上推导出含球状电子导体的体极化介质复电阻率的“微观”数学表达式。将它与体极化介质复电阻率的“宏观”表达式--Cole-Cole模型相比较,得出了:1.Cole-Cole模型中的特征参量与球状电子导体的表面极化系数、含量以及导体半径等的综合关系式;2.电子导体表面极化系数在频域中的一般表达式。这表达式同目前在实验室中观测到的结果是一致的。