相位张量分析约束下的大地电磁测深阻抗张量分解方法研究

由于浅部、局部不均匀三维异常体的影响,大地电磁测深(Magnetotelluric,MT)观测数据往往需要进行畸变校正.本文针对相位张量不受局部电场畸变影响的特点,研究相位张量分析约束下的大地电磁测深(MT)阻抗张量GB(Groom-Bailey)分解方法.分析由相位张量得到的相关参数,结合初步电性结构维性判断及二维或近似二维电性结构条件下电性主轴方向等信息,设计较合理的GB阻抗张量分解初始模型,提高GB算法的稳定性及可靠性.同时,在传统GB分解求解模型的基础上,将各向异性参数引入目标函数,并采用共轭梯度法进行模型的最优化求解.理论数据计算结果表明,MT阻抗张量GB分解方法的计算结果,依赖于初始模型中电性主轴角、阻抗张量值等参数的选择,相位张量分析约束下的GB分解方法能有效改善算法的稳定性和计算结果的可靠性.此外,研究表明,在合理的初始模型选择下,较之传统的GB分解方法,尽管各向异性参数仍旧无法求出,但带各向异性参数的GB分解方法在计算效率和结果可靠性方面均具有一定的优势.选择实际大地电磁测深点数据进行方法验证,取得了理想的电性分析结果.     

大地电磁(MT)阻抗张量的正则分解及其初步应用

鉴于大地电磁阻抗张量传统分析方法的局限性,提出了普遍适用的正则分解方法。在用正则分解方法分析时,主坐标系提供的８个标量参数,描述了地球系统传输特性和场源极化状态及其联系,因此是物理意义明确、易于解释的参数体系。讨论了正则分解方法在各种构造条件下的特点和场源的极化问题,并给出了简单的应用实例     

一种简单的大地电磁阻抗张量畸变分解方法

提出了一种简单的大地电磁阻抗张量畸变分解方法，引入3d/2d模型，使得全畸变的大地电磁阻抗张量被生意人经，通过对比Swift旋转和Bahr分解后的资料，用联系二的畸变矩阵表示浅层三维电性异常体对区域二维构造的局部畸变影响，通过研究畸变张量矩阵，并对其进行分解，可将局部三维电性不均匀体产生的畸变与区域构造分离开来，从而了解区域构造的维数特征和局部畸变类型及其对区域构造的影响，最后，应用3个测点的实际资料，对这种简单的畸变分解方法进行了检验，结果表明，该方法简单且应用方便，解释效果较好。     

大地电磁资料精细处理和二维反演解释技术研究(一)——阻抗张量分解与构造维性分析

本文对大地电磁观测阻抗实施一种数学变换--"共轭阻抗变换",发现转换后的观测阻抗和区域阻抗之间存在特定的关系,这种特定关系不受电场局部畸变的影响,而且同样不需要关于地下区域结构维性的假设,在区域结构是三维的情况下也是成立的.对转换后的观测阻抗采用已有的Swift旋转方法即可求得区域主轴方位角,然后采用最优化方法求取区域阻抗相位、振幅以及畸变因子.同时根据转换后的观测阻抗重新定义了不受电场局部畸变影响的构造维性参数.采用合成理论数据验证了新算法的正确性,和Swift、Bahr、GB、相位张量、WAL方法进行了对比分析,并将新方法应用于实测资料的解释,发展了一套消除局部畸变和进行构造维性分析的MT精细资料处理技术.进一步的工作是将新算法推广到多点多频,并采用最优化技术分解,发展一种稳定性好、多测点多频点的阻抗张量分解技术.     

网式大地电磁阻抗张量及其影响因素分析

网式大地电磁（Network-MT,N-MT）法采用长数公里至数十公里的电话线为电极线测量电场,很难形成两条笔直且相互垂直的电极线,因此阻抗张量的计算不如大地电磁法中直接.本文依据阻抗张量的旋转规则提出了一种计算N-MT阻抗张量的简便算法.依据该算法计算了中国东北地区5个N-MT测站的阻抗张量,获得了基于阻抗张量的视电阻率、相位曲线和最佳主轴方位角分布图像,为我国东北N-MT资料的进一步处理和解释提供了基础性数据.此外,本文对比分析了朝阳测站中6条N-MT观测电极线上阻抗张量旋转值与观测值之间的差异,重点讨论了产生这种系统性偏差的各种因素,提出其主要因素可能来自“电场等效各向异性”效应,即测站附近的地壳内部存在与观测电极线尺度相比拟的横向非均匀构造,而测站各电极线沿不同方向跨越不均匀构造,此时各电极线上的电场分量不遵循同一电场矢量的分解准则,导致地表观测三角形内阻抗分量不满足统一的阻抗张量旋转规则.     

山西阳高～河北容城剖面大地电磁资料的初步解释──阻抗张量分解技术及其应用

介绍了阻抗张量分解技术及其在阳高～容城剖面的大地电磁资料解释中的应用。在某些测点局部电流畸变的影响较严重，用张量分解技术对资料分析后表明，沿剖面的区域异常总体上具二维性质，分解技术处理后的视电阻率和相位资料与地质构造有较好的对应性。事实表明，阻抗张量分解技术是对大地电磁资料进行分析解释的有力工具     

山西阳高～河北容城剖面大地电磁资料的初步解释——阻抗张量分解技术及…

介绍了阻抗张量分解技术及其在阳高￣容城剖面的大地电磁资料解释中的应用，在某些测点局部电流畸变的影响较严重，用张量分解技术对资料分析后表明，沿剖面的区域异常总体上具有二维性质，分解技术处理后的视电阻率和相位资料与地质构造有较好的对应性，事实表明，阻抗张量分解技术是对电磁资料进行分析解释的有力工具。     

垂直井眼中三维阵列感应测井资料自适应井眼校正

三维感应测井受井眼环境影响很大,如何消除这些不利影响是有效获取各向异性地层电导率真值并提高资料处理和解释质量的一项重要工作.本文以一维柱状各向异性地层模型为基础,通过最小平方反演技术从实际测量资料中快速反演井径、偏心距、泥浆电导率、地层水平电导率和各向异性系数等模型参数,设法减小井眼环境对测量结果的影响.首先,利用仪器偏心情况下不同旋转角电导率张量的关系方程,建立旋转角提取与校正方法,获取无旋转角三维感应测井数据.在此基础上,根据事先计算好的井眼校正库并结合多维非线性有限元逼近技术,建立快速计算三维感应测井响应以及Jacobi导数矩阵的插值公式,并利用自适应正则化迭代反演技术不断修改模型参数,实现理论合成资料与输入资料的最佳拟合.最后,通过反演出的模型参数计算三维感应测井资料所有分量的校正量,实现三维感应资料的井眼校正.理论模型和实际资料的处理结果均证实,在低阻井眼泥浆情况下,一维柱状模型中的反演方法仍然可以提取出较可靠的地层水平和垂直电导率,且井眼环境校正对于受井眼环境影响相对较小的测井曲线具有非常好的校正效果.     

区域三维大地电磁阻抗张量畸变效应的Mohr圆分析

根据二维大地电磁阻抗张量分解原理，推导出剪切、扭曲和各向异性因素影响区域性三维响应的关系式。这既适用于任意复杂的三维构造，也包含了二维和一维情况。并用Ｍｏｈｒ圆分析了受畸变因素影响时的三维响应及其在微弱畸变与强烈畸变影响下不同的性质和特征     

基于矢量有限元法的三维张量CSAMT正演模拟（英文）

标量CSAMT只适合一维及测量方向与构造方向垂直的二维情况,对于复杂的三维地电结构,CSAMT需采用张量测量。本文试图采用矢量有限元法实现三维张量CSAMT的正演模拟。为了验证算法的正确性,本文在层状介质中计算了三维CSAMT远区的电场,磁场及阻抗张量,并且与层状介质中的理论解进行了比较,接着还模拟了均匀半空间中含有三维异常体的模型,并且分析了四个阻抗张量、视电阻率及阻抗相位的响应特征。得出如下结论:采用矢量有限元法来模拟三维张量CSAMT,其电磁场及阻抗张量的实虚部计算精度都比较高,并且该方法本身满足电场法向不连续,不用进行散度校正。     

Elastic‐impedance analysis constrained by rock‐physics bounds†

By applying seismic inversion, we can derive rock impedance from seismic data. Since it is an interval property, impedance is valuable for reservoir characterization. Furthermore, the decomposition of the impedance into two fundamental properties, i.e. velocity and density, provides a link to the currently available rock‐physics applications to derive quantitative reservoir properties. However, the decomposition is a challenging task due to the strong influence of noise, especially for seismic data with a maximum offset angle of less than 30°. We present a method of impedance decomposition using three elastic impedance data derived from the seismic inversion of angle stacks, where the far‐stack angle is 23.5°. We discuss the effect of noise on the analysis as being the most significant cause of making the decomposition difficult. As the result, the offset‐consistent component of noise mostly affects the determination of density but not the velocities (P‐ and S‐wave), whereas the effect of the random component of noise occurs equally in the determination of the velocities and density. The effect is controlled by the noise enhancement factor 1/A, which is determined by a combination of stack angles. Based on the results of the analysis, we show an innovative method of decomposition incorporating rock‐physics bounds as constraints for the analysis. The method is applied to an actual data set from an offshore oilfield; we demonstrate the result of analysis for sandbody detection.     

Stability of the time‐domain analysis method including a frequency‐dependent soil–foundation system

A number of methods have been proposed that utilize the time‐domain transformations of frequency‐dependent dynamic impedance functions to perform a time‐history analysis. Though these methods have been available in literature for a number of years, the methods exhibit stability issues depending on how the model parameters are calibrated. In this study, a novel method is proposed with which the stability of a numerical integration scheme combined with time‐domain representation of a frequency‐dependent dynamic impedance function can be evaluated. The method is verified with three independent recursive parameter models. The proposed method is expected to be a useful tool in evaluating the potential stability issue of a time‐domain analysis before running a full‐fledged nonlinear time‐domain analysis of a soil–structure system in which the dynamic impedance of a soil–foundation system is represented with a recursive parameter model. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

小波变换在高分辨率层序地层分析中的应用

为了分析测井曲线一维小波变换用于高分辨率层序地层研究的方法效果,从小波系数模极值点、过零点与信号突变点数学模型出发,分析高分辨率层序地层研究对测井曲线分层的要求,探讨测井小波变换最大分级和最佳小波选择,以一取心率高探井为例,用两种小波函数对四种测井曲线进行一维小波变换和高分辨率地层界面解译,进而在某油区用小波分析开展高精度地层对比.研究表明,选择恰当窗宽小波决定测井曲线小波分层精度、测井数据sym6 小波分解的小层界面划分效果要稍好于db4小波、常规测井曲线正则性小波分解可以很好地满足高分辨率层序地层划分要求.     

用大地电磁法研究构造走向及维性特征

介绍了大地电磁GB张量分解法及其对它的改进法 ,可确定出更可靠更真实的区域构造走向 .将分解结果结合传统的座标旋转法所确定的视电阻率、相位、走向、偏离度等响应函数及维权参数进行分析 ,可得到更详细的电性结构维性质信息 .对兰州地区的实测资料研究表明 ,区域电性结构主体呈 2 D结构 ,走向方向大致为南北或东西向     

Estimation of the magnetotelluric impedance functions

The successful interpretation of magnetotelluric data demands well presented, and accurate, estimates of the impedance and tipper functions.In this paper, a method based on the singular value decomposition of the local data matrix, using well known results from multivariate statistical analysis, is proposed as an alternative to current least-squares methods. The advantage obtained is that error on all data channels is recognised, so that impedance estimates are not biased by the choice of “independent noise-free” fields.An important result of the method is an extensive and structured capability for the analysis of the frequency-dependent noise which could be used to improve the resulting impedance estimates.     

Angle-domain imaging of relative impedance perturbation

Impedance is a physical parameter that plays an important role in seismic data processing and interpretation. A relative impedance perturbation (the ratio of the impedance perturbation and the impedance for the background models) imaging method in depth domain based on the reflection wave equation is proposed. Under the small perturbation assumption, primary wave and high-frequency approximation condition, a linear propagation equation of the primary reflection waves based on the relative impedance perturbation was first derived. On this basis, we further derived the imaging formula of the relative impedance perturbation using a linear inversion theory. Then, the source–receiver bidirectional illumination compensation was used to improve the image quality of the subsurface structures. The image result obtained by this method can be used to estimate the relative impedance perturbation. In the angle domain, the extracted near-angle-domain image gather with amplitude compensation can estimate the relative impedance perturbation, and the far-angle image gather provides the estimation of the relative velocity perturbation (the ratio of the velocity perturbation and the background velocity). Finally, several numerical tests demonstrate the effectiveness of the method.     

试论大地电磁测深法在地震前兆探索中的进一步应用

从大地电磁测深理论分析和实际资料数字试验出发,我们探讨了有关提高大地电磁测深法监测深部电性变化前兆效能的某些问题.研究结果表明,在所定义的几种大地电磁视电阻率中,尚未加以利用的阻抗实部视电阻率具有某些独特的优点,可能成为监测深部电性变化的一个较好的参数指标;应根据各记录道误差的分配,计算过程误差的传播和累加对不同大地电磁响应函数产生不同的影响,选择相对精度较高的参数作为主要监测参量;而识别深部电性变化的多参数综合判别方法应是基本的分析方法.实际观测到的反映地震前兆的某些大地电磁资料证实了上述论证.      

VTI介质中的弹性阻抗与参数提取

弹性阻抗是波阻抗的扩展,可以更好的反映储层和流体性质.常规弹性阻抗方程忽略了各向异性的影响,不能正确地描述各向异性介质中弹性阻抗的性质.本文基于Ruger给出的VTI介质反射系数近似公式,结合Connolly推导弹性阻抗的思想,推导出了一种VTI介质中的弹性阻抗方程.通过引入归一化常数,对方程进行了标准化,消除了方程量纲随角度变化而变化的不足.结合常规弹性阻抗反演的流程,得出了VTI介质中弹性阻抗反演的流程.最后,开展了从VTI介质弹性阻抗数据体中提取岩石物性参数的方法研究.数值测试表明,所讨论的参数提取方法具有一定的理论和应用价值.