海洋可控源电磁法多参数正演响应特征分析

鉴于介质的色散现象,充分考虑介质电磁参数(ε、μ、σ),获得各层介质中的电磁场和势函数。为了考察岩、矿石电磁参数、海水深度和海底地层厚度等变化时海洋电磁响应特征规律,给出典型地电模型和观测系统参数,借助高精度快速汉克尔滤波系数,采用30点高斯勒让德数值求积方法,计算水平电性源频率域可控源电磁法(CSEM)在海底各观测点电场Ez和磁场Bx的正演响应。结果表明,随海水深度变浅,电场Ez和磁场Bx振幅曲线变化幅度增大,空气波逐渐占据主导地位,当水深超过3km时,观测区内可以忽略空气波的影响;电场Ez分量对海底高阻层引起的异常大,而中低阻层引起的异常小,磁场Bx分量幅值对目标层电导率变化与Ez相同,因此,水平电性源频率域CSEM法不适宜探测海底低阻目标。并且对厚层目标层的探测能力高于薄层。针对岩层中磁导率变化的情况,海底沉积物电性均匀或者呈层状分布时,电场Ez和磁场Bx幅值均受到影响。此外,电场Ez和磁场Bx的幅值基本不受介电常数变化而影响。海洋可控源的探测效果与偏移距的选择有密切关系,有利偏移距范围为3000m^12000m。     

水中电偶极子空中磁场响应的一维频率域分析

海洋电磁中浅海作业由于受到空气波的干扰而难于进行,而如果于空中接收电偶极子的磁场响应则可避免空气波的干扰,是一种新的海洋电磁勘探思路。用一维频率域程序,对水中电偶极子在空中的磁场响应进行了计算分析,比较了海底有高阻异常层和低阻异常层时空中磁场响应的变化规律。分别计算测线布置、发射信号频、海水深度、异常储层埋深、异常储层厚度、储层电阻率、空中测量高度等多种因素对空中磁场响应的影响,结果表明,海底有低阻层时空中磁场有更强的响应,归一化幅度异常变化约为10%~60%,而海底有高阻异常储层时响应较弱,归一化异幅度常变化约为2%~8%。因此海洋电磁勘探中于空中接收磁场的模式,更适合浅海区低阻矿产资源的大面积调查。     

水平磁偶极子电磁场特征研究

针对岩层中介电常数和磁导率随深度变化的情况,给出了水平磁偶极子源电磁场的频率域特征及相应的变化规律。采用Kong给出的汉克尔J0变换线性滤波器(241点)和汉克尔J1变换线性滤波器(241点)算法,选用若干个地电模型,讨论了介质的磁导率和介电常数变化时的水平磁偶极子电磁场响应特征。计算结果表明,磁场的Hx、Hy分量幅值基本没有受到磁导率变化的影响,而磁场Hz和电场Ex、Ey分量幅值却随着磁导率的增大而增大;当频率低于106Hz时,介电常数变化对电磁场幅值基本没有影响,但在频率高于107 Hz时,介电常数变化对电磁场幅值受到不同程度的影响。     

基于场延拓的海洋可控源电磁正演模拟及各向异性特征识别

海洋可控源电磁法近年来被广泛应用于海洋油气勘探之中,凭借对高阻含油储层的有效识别大大降低干井率,节约钻探成本。受沉积环境的影响,海底地层常常表现出宏观各向异性,而对海洋各向异性模拟算法进行研究可以更有效地进行海洋电磁数据解释。本文从频率域麦克斯韦方程出发,基于标量势分解理论,通过标量势函数与场的连续性条件,在波数域中将电磁场分别向海底深部和海水中延拓,并在海底耦合到发射源上完成电磁场的求解,进而利用汉克尔变换得到了空间域电磁场。通过对海底介质一维各向异性模型电磁响应特征的分析研究发现,覆盖层各向异性对电磁响应有明显的影响;然而,海底高阻层仅垂向电阻率和厚度对海洋电磁响应产生明显影响。通过极性图的方式可以对海底介质各向异性特征进行有效识别。     

考虑系泊点深度的单点系泊系统锚桩水平承载性能理论分析

单点系泊系统因其克服恶劣海况的优越性成为我国海洋石油开发的重要系泊形式。然而,水下单点系泊系统锚桩-土体相互作用机制尚不清楚,尤其缺少考虑系泊点深度的水平承载性能计算方法。基于复合地基反力法,建立水平荷载下单点系泊系统锚桩的挠曲控制方程和边界条件,并编制相关计算程序;通过迭代法求解,获得不同系泊点位置下的锚桩荷载-位移曲线以及桩身位移、弯矩沿桩身的分布规律曲线;通过与数值模拟和既有离心模型试验结果的对比分析,验证了其准确性和可靠性;继而考虑系泊点深度对锚桩水平承载力的影响,进行参数分析,给出了最优系泊点深度取值范围。分析结果表明,增加系泊点深度可以显著减小锚桩的水平位移及弯矩最大值,从而提高锚桩的水平极限承载力。     

海洋可控源电磁法数值滤波解及算例

讨论了海洋可控源电磁法水平电偶极子源发射时电磁场的正演计算问题,采用Guptasarma线性数值滤波公式求解。对比验证了两组Guptasarma滤波系数的计算精度,分析了电场表达式核函数的变化规律。模型算例表明,高阻薄层的存在能使电场响应增强,若要提高海洋可控源电磁法对浅部高阻薄层的分辨能力,应增大发射电流的频率并采用短偏移距测量。振幅随偏移距变化曲线同样表明该方法对高阻水平薄层有较高的分辨率,适用于高阻油气藏的识别,这些都说明开展一维正演问题的研究,可以了解地质体的电磁响应特征及变化规律,为野外资料的反演解释奠定基础。     

小波分析在松辽盆地北部高分辨率层序地层学中的应用

以松辽盆地北部英台—大安地区英37井姚家组二三段地层划分为例,分析一维连续小波变换在高分辨率层序划分中的适用性.通过对GR测井曲线进行Morlet小波变换,将测井曲线信号与深度的关系转换为深度与尺度域的变化关系,得到不同尺度上的小波系数曲线,然后建立最佳尺度因子下的小波系数曲线的周期性振荡特征与各级层序界面的对应关系.划分结果表明:小波变换适用于中期及短期基准面旋回的划分,为高分辨率层序地层学研究提供了一个新的思路.     

任意角度瞬变电磁测深正演问题计算方法

针对目前比较普遍的瞬变测深晚期场计算精度较低的情况,本文依据频率域电磁场实虚分量的奇偶性及付氏变换的导数性质,利用余弦变换实现了由频率域到时间域电磁场的转换。计算表明,本算法计算晚期瞬变电磁及视电阻率响应具有较高的精度。文中重点计算了单一偶极供电,多点测量的任意角度瞬变测深的正演问题,并对其规律性作了总结。     

CSAMT 2.5维有限元数值模拟

对三维场源二维地电模型的正演计算称为2.5维数值模拟。这里从麦克斯韦方程组出发,1分别求解电磁场的一次场和二次场,将三维场源降为二维;2利用傅氏变换将空间域方程转化为波数域,应用有限元求解波数域电磁场方程,引入无限元解决无穷远边界的收敛问题;3根据电磁场值实虚部的曲线特征,按对数等间隔选取21个波数。编写代码计算均匀半空间与解析解结果对比,电阻率的均方相对误差均小于0.5%,证明其有效性。计算了三种地电模型的电磁场响应,对单一高、低阻体和高低阻组合体的模拟效果真实,异常中心位置基本吻合。结果证明,这里的CSAMT2.5-D正演算法可以模拟较为复杂的地电模型,并取得良好的效果。     

MVO曲线方法在海洋可控源电磁数值模拟中的应用研究

采用有限差分方法,对水平电偶极子源在海洋二维介质情况下电磁响应进行数值模拟。利用油气高阻异常体模型的数值模拟结果,研究MVO(Magnitude Versus Offset)曲线解释方法的有效性,进而分析高阻油气异常体的水平位置的变化,对电场和磁场幅值的MVO曲线产生的影响,得出了通过MVO曲线定性分析高阻油气异常体相对水平位置的方法。本研究可为海洋可控源电磁法数据的定性分析提供部份理论依据。     

基于双曲Radon变换的混采地震数据重建

采用多级中值滤波分离混采数据,可以很好地保持单炮的有效信息;对分离后的单炮数据,采用双曲Radon变换进行地震数据道重建,可以在Radon域获得极高的分辨率从而准确地重建地震数据。单炮道重建时,通过稀疏约束控制Radon变换来提高地震数据的重建精度。双曲Radon变换计算耗时较长,在算子求解时,本文采用快速迭代收缩阈值算法(FISTA),明显加快收敛速度,提高计算效率。模拟数据和实际数据表明,采用多级中值滤波和双曲Radon变换的方法重建混采地震数据可以获得较高的重建精度。     

井间电磁波层析成像中的高精度时间域正演计算

为提高井间电磁波层析成像的分辨率, 正演计算中需保持较高的计算精度.本文正演计算中采用时间域伪谱(PSTD) 法模拟井间电磁波的传播.该算法在时间域有限差分(FDTD) 法的基础上采用快速傅立叶变换(FFT) 计算麦克斯韦方程中的空间导数.该算法除了具备时间域有限差分法的优点外, 在计算条件完全相同的情况下, 计算精度明显高于时间域有限差分法.时间域伪谱法的正演计算为井间电磁波高分辨率层析成像奠定了重要基础.      

在波数域计算一维重磁异常导数的Matlab语言算法

利用Matlab内建的快速傅氏变换函数可以方便地在波数域计算重磁异常导数。介绍了基于Matlab语言的波数域求导的算法,给出了程序源代码,讨论了一些有助于提高计算精度的编程技巧。通过模型试验和数据分析,发现在计算垂向导数时波数域求导算法的精度比傅氏级数的精度有明显改善;而水平导数的计算,2种方法的精度相当。在某区钾盐勘探中,用该方法处理高精度重力剖面数据,取得了较好效果。     

共偏移距可分表示法叠前深度偏移

基于双平方根方程的共偏移距可分表示法叠前深度偏移用于复杂介质成像, 该方法在中点-偏移距坐标中同时向下延拓炮点和检波点波场, 实现方式采用正反傅立叶变换.构造的双平方根方程波场延拓算子能够使波数域变量与空间(速度) 域变量分离, 波数域内进行相移计算, 在空间域对因介质横向变速引起的时移作修正.地震数据偏移不需要逐炮计算, 具有较高的效率.对Marmousi模型数据的偏移成像结果显示, 该方法较好地成像强横向变速介质中的复杂构造.      

多波波场分离的τ-p频域变换方法及影响因素分析

多波多分量地震勘探技术近年逐渐发展,但多波记录中各种波场混杂交叠,处理和利用这些信息较困难,所以需要对地震记录中的各类波形进行分离处理。使用有限差分波动方程数值模型进行时间域τ-p变换与频率域τ-p变换的对比,采用了不同模型进行多波波场分离尝试并对τ-p变换中出现的问题进行了讨论和参数比较。证实了频率域中τ-p变换算法在提高计算速度的基础上能够更好地保持τ-p域形态收敛和能量聚集,有效地将t-x域内的复杂波形分离开来并进行波形提取;加高斯窗边界处理可以抑制τ-p变换中出现的端点效应和截断效应,但对于记录数据恢复有影响;延伸外加边界加窗及反加窗可以保证边界能量恢复效果,减少实际信息损失,取得更好的波场分离效果;同时讨论了τ-p变换过程中需要根据记录确定范围的参数,对这些参数的范围选取原则以及影响因素作出了比较和分析,为后续处理及其他研究者的使用提供参考意见。     

电偶源瞬变电磁测深研究（三）——大地表面瞬变电磁场

由逆拉普拉斯变换将均匀大地面上的电偶极子源谐变电磁场转换为瞬变电磁场,并计算出B_z(t)/t瞬态曲线;对分层大地面上的瞬变电磁场,采用折线逼近法计算余弦变换得出H_z(t)瞬态曲线。从计算结果分析可知,瞬变电磁测深可实现较小极距探测较大深度。      

瞬变电磁法对低阻薄层的分辨能力研究

从垂直磁偶极源激发的频率域电场出发,采用回线源瞬变电磁法一维正演方法,分别计算了低阻薄层随埋深厚度比和电阻率差异比变化时的感应电动势。依据电磁法探测的体积效应,对传统二分法进行了改进并定义了全区视电阻率的计算方法,并在此基础上分别绘制了低阻薄层埋深厚度比为1∶1.2、1∶1.5、1∶2及1∶4,电阻率差异比为1∶5、1∶10及1∶20的视电阻率曲线。通过对比不同地电模型视电阻率曲线的特征,指出了不同电阻率差异比时,瞬变电磁法对低阻薄层的分辨极限,归纳了瞬变电磁法对低阻薄层的识别及分辨能力,这对于研究地下水平层状介质的垂直电性变化具有重要意义。     

测井多尺度分析方法用于层序地层划分研究

测井数据包含了丰富的地质信息,是研究地层多尺度沉积旋回的主要资料.本文阐述了小波变换及多尺度分析方法,探讨了测井多尺度分析方法在层序地层划分中的应用.以东营凹陷某井为例,选取Morlet小波基函数对GR测井曲线进行连续小波变换,将测井信号与深度的关系转换为与深度和尺度域的变化关系.通过研究多种伸缩尺度下小波系数曲线表现出的周期性振荡特征,并结合不同测井曲线多尺度分解后的高频信号特征,划分出各级层序界面,与传统方法所划分的界面基本一致.     

桩基动测法频谱分析PC-1500机程序

一、功能现在工程民用建筑的桩基动测法方兴未艾,其中计算桩的承载力需测出桩的主振频率。为此,需对所得波形曲线进行频谱分析。本程序利用快速富利叶变换(FFT)将时间域函数h(t)变换为频率域函数H(f),并利用三次样条函数插值法加密,最后绘出频谱曲线。本程序利用具有解析解的函数进行过校验;并对多条实测曲线进行计算的结果,都能较好地突出主振频率。     

CMD求导软件包

CMD软件包采用模块结构,用FORTRAN77语言编写,软件包的主要功能:①高精度频率域求导;②不同精度的空间域求异;③三次样条求导;④位场横向数据的垂向导数;⑤弱异常信息的增强。为完成上述功能,模块中有快速富里埃变换、希尔伯特变换、补偿圆偿、绘曲线等模块。软件包设有HELP文件,以帮助用户正确地使用。计算结果可用打印机打出,也可用屏幕显示。更值得一提的是,该软件提供绘曲线程序,计算所得的导数值可用导函数的曲线形式在屏幕上显示,存绘图仪上绘制导数曲线图,也可以在打字机上输出导数曲线图。不仅如此,他是按照国家标准局(现国家技术监督局标准化司)已经批准的两项计算机软件国家标准: