泥质砂岩激发极化弛豫时间谱微观机理

泥质砂岩激发极化弛豫时间谱含有丰富的地层孔隙结构信息。利用串联毛管模型,建立了描述激发极化效应的数学物理模型,数值模拟了激发极化充放电的全过程;利用阻尼最小二乘算法,对理论计算的激发极化衰减谱进行多指数反演,分析了岩石孔隙度、阳离子交换量、溶液浓度、温度、溶液类型和放电时间等因素对激发极化弛豫时间谱的影响。结果表明,弛豫时间谱不仅反映了岩石内部的微观孔隙结构,而且表现了离子扩散迁移恢复平衡的过程。      

泥质砂岩激发极化弛豫时间谱的正则化反演

激发极化衰减谱是一系列单指数衰减的线性叠加,因此可以对衰减谱进行多指数反演,得到的弛豫时间谱可用于储层孔隙结构和渗透性评价,是一种非常有前途的技术。由于实际测井的信噪比相对较低,常规的奇异值分解方法难以获得合理的弛豫时间谱,为此,采用正则化约束,结合奇异值分解,对合成数据和实际测量的衰减谱进行反演,得到连续的弛豫时间谱;同时,讨论了弛豫时间谱的时间常数分布、正则化因子以及信噪比对反演结果的影响。研究结果表明:该方法适用于信噪比较低的实际测量结果的反演,弛豫时间常数的分布点数为32~64较为合适;随着正则化因子的增加,反演结果逐渐变得平滑,存在一个最优的正则化因子,用于获得最为合理的弛豫时间谱;在双对数图中,最优正则化因子随着信噪比的增加而线性降低,因此通过测量结果的信噪比,可以求取最优正则化因子,进而将该技术应用于实际。     

利用激发极化驰豫时间谱确定渗透率的实验研究

激发极化驰豫时间是孔隙大小的函数,采用奇异值分解方法对激发极化衰减曲线进行多指数反演,得到光滑的驰豫时间谱,该谱呈现多峰特性.实验结果表明,溶质对该谱的影响主要是由于溶质离子的扩散系数不同所致.对于同一块岩心,衰减谱随扩散系数的增大而向小驰豫时间方向移动.结合岩心地层因素F,研究了激发极化驰豫时间几何平均值Tg与岩石的渗透率K的关系,结果表明,logK和log(T1/2g/F)、log(Tg/F)呈现良好的线性关系.     

基于互相关误差泛函的最小二乘逆时偏移方法

最小二乘偏移可以得到成像质量更高的剖面,有利于更好地进行岩性储层成像和储层参数反演。但是,最小二乘偏移在实用化过程中却很难实现其高精度岩性成像的目标。在分析传统的最小二乘偏移存在的问题后,发展了一种基于相位匹配的最小二乘偏移方法,该方法舍弃了传统的二次型泛函,采用互相关泛函,更多地强调相位信息在最小二乘偏移中的作用,在理论上可以更好地适用于实际资料。通过对互相关误差泛函构建、逆时反偏移合成预测数据、梯度预条件处理、共轭梯度法迭代求解等方面进行研究,探索实现了基于互相关误差泛函的最小二乘逆时偏移方法。简单凹陷模型和复杂salt模型测试表明,本文方法具有较好的适用性和有效性。     

考虑激发极化效应的瞬变电磁一维Occam反演

大地的感应激发极化效应有时会在瞬变电磁晚期响应上产生负值变号现象。常规实电阻率瞬变电磁反演由于没有考虑激发极化效应,对于观测数据负值部分的解释一直存在问题,这影响了反演解释的真实性和可信度。对此,本文首先将Cole-Cole复电阻率模型加入正演计算,并验证了计算的准确性。然后在阻尼最小二乘法的基础上加入Occam平滑约束来构建反演方程,能够同时反演出零频电阻率、充电率、时间常数以及频率相关系数,实现了一维瞬变电磁复电阻率反演算法。最后,建立具有不同程度激发极化效应的典型层状理论模型进行反演试算与结果分析,结果表明,在激发极化效果明显的低阻高极化地层中,复电阻率反演效果更好。与实电阻率反演结果的对比说明,瞬变电磁复电阻率反演既可以达到实电阻率的常规反演效果,也能解决实电阻率无法实现的负值拟合问题。     

利用斯通利波衰减反演渗透率的方法改进

利用严格的Biot介质模型,针对阵列声波测井情况,建立了基于物理统计方法的利用斯通利波幅度衰减反演储层渗透率之线性化最小二乘反演模型。作为对方法可行性的检验,运用该方法对理论合成数据进行了处理,结果表明运用统计方法后反演渗透率的偏差变小,证明了方法的可行性。     

起伏地形条件下FPS不同解释方法对比

固定点源激电测深(FPS)是一种有效的激发极化测深勘探方法,但在数据解释中,常规的定量解释法只适应较为简单的地电条件,在起伏地形条件下其解释效果会受到较为明显的影响。针对常规的定量解释方法所存在的不足与缺陷,这里从有限单元法正演模拟入手,采用最小二乘法进行反演计算,实现了在起伏地形条件下的对地电模型进行模拟计算,并将圆弧交汇-相对强度计算结果与最小二乘反演计算结果进行对比。结果表明:最小二乘反演方法能适应起伏地形对模型进行反演计算,其反演效果优于圆弧交汇-相对强度法计算结果。     

近垂直定向分布裂缝的各向异性梯度地震反演方法研究

各向异性梯度可以预测裂缝型储层,利用宽方位地震数据可以更好地反演各向异性梯度。为了克服地震反演方程条件数太大、反演结果不稳定的难题,常规反演都是对反演方程做加法,如加入高斯分布、柯西分布等数学约束和测井低频约束,但是各向异性梯度测井信息不易获取,难以对反演方程做加法。因此这里提出了对反演方程做减法的反演方法,该方法分为两步:(1)认为地震数据是反射系数序列,据此消除导致最小二乘反演方程不稳定的子波项,得到自激自收地震记录和各向异性梯度地震记录;(2)基于最少反射层假设搜索准确的地下界面位置,建立反演方程,以降低反褶积方程维数。模型试算和实际工区应用表明,该方法能够增强反演方程稳定性,并能得到准确的地层各向异性梯度,为预测高角度裂缝型地层提供借鉴。     

点扩散函数深度域反演

当前地震勘探领域缺乏深度域反演的有效方法,无法直接利用深度偏移后的地震数据进行储层预测。为解决这一问题,本研究采用基于点扩散函数的深度域反演方法对深度域地震数据进行反演,该方法借鉴光学领域的点扩散函数的概念,在偏移速度场中加入均匀分布的点散射体,然后使用波动方程有限差分的方法进行正演模拟,在此基础上进行叠前声波波动方程逆时偏移,得到点扩散函数。并且本研究依据最小二乘理论推导了点扩散函数深度域声波阻抗反演的公式,最后使用该反演方法在Marmousi模型和实际的地震资料上进行了测试。反演测试结果表明：该深度域反演方法反演结果精度高,稳定性好。     

二维磁异常频率域最优化反演方法

本文研究了二维厚板包络谱的特点,提出了一种最小二乘拟合逐次逼近振幅谱求取包络谱的方法,对二维厚板频谱分别对对数包络谱、对数振幅谱、包络谱和振幅谱四种目标函数采用阻尼最小二乘法作最优化反演,结果表明用对数包络谱确定J、h、2L、α参数作为振幅谱反演的初值,对振幅谱再作一次最优化反演的方法效果较好。     

基于不等式约束的磁共振信号T2谱多指数分解法及算法改进

磁共振地下水探测信号的弛豫时间T₂和振幅与地下岩石孔隙大小和地下水的含水量直接相关。目前,磁共振地下水探测方法中,信号的衰减特性由平均弛豫时间T^*₂来描述。然而,对于复杂的多孔介质组成的岩石结构,仅由T^*₂无法准确描述地下孔隙情况。详细研究了基于不等式约束的多指数分解法,进行了信号T₂谱的提取,并重新计算多指数形式下的信号初始振幅。结果表明：对比信号在不同采集时间下的T₂谱提取结果,延长信号的采集时间有助于T₂谱的准确提取;通过磁共振仿真信号计算并分析不同信噪比下的T₂谱提取结果,信噪比大于30 dB时相对误差平均值小于5%;进行算法改进,得到信噪比大于10 dB时相对误差平均值小于5%的结果,且幅值和T₂的相对误差平均值降低了约1/3。由此可知:采用多指数分解法能够获得磁共振信号的T₂谱,正则化技术和加权修正能够提高T₂谱的准确度和抗干扰能力;与单指数方式相比,采用多指数拟合能够更准确地恢复信号初始振幅。     

激发极化法测深曲线反演方法及对比分析

在电阻率反演的基础上,运用等效电阻率进行激发极化法测深曲线的反演.通过对线性反演法、精确形式法、非线性反演法三种极化率反演方法的计算与分析,编制程序对水平层状模型进行反演,对比其在耗费时间和反演效果等方面的差别,认为非线性反演是理论上最好的方法,而在实际生产中建议采用线性反演方法.     

铀矿勘查中MT数据提取极化信息可行性研究

铀矿勘查中大地电磁测深法(以下简称MT法)的应用十分广泛,而频率域电磁勘探中激电效应切实存在。激电参数作为反映岩、矿石电化学性质的参数,在地质解译过程中常常被认为是金属硫化物的局部富集。为了充分利用铀矿床MT数据辅助地质解译,需要从中提取具有多属性特征的激电参数,能否成功提取该参数一直以来备受关注。文章从激电异常识别和二维反演试算两方面来论述成功提取的可行性。结果表明,仪器能够采集到含矿岩体所产生的激电异常,反演试算结果能够还原理论模型的地下空间展布情况。从而论证了从铀矿床MT数据中提取极化率是可行的。     

利用共轭梯度方法的激发极化三维快速反演

利用共轭梯度方法实现了激发极化(IP)三维快速反演。首先,利用共轭梯度方法反演电位数据,得到地下的三维电阻率模型,(由于避免了直接求偏导数矩阵,因此反演计算速度很快。)然后,以此电阻率模型为地下电导率分布,再反演IP数据得到三维极化率分布理论模型。试算结果表明其效果较好。      

五极纵轴激电测深三维有限元正演模拟

本文研究了五极纵轴激电测深三维有限元正演模拟方法。首先,从三个点电流源总电位的边值问题出发,导出了异常电位的边值问题,证明了与异常电位的边值问题对应的变分问题。然后,基于三维连续电性介质模型,推导了有限元法求解变分问题的计算过程,编制了五极纵轴激电测深的三维模拟程序。最后,通过模拟水平层状介质模型的五极纵轴激电测深曲线,发现最大相对误差小于0.25%,耗费时间为18 s;从精度和效率的角度验证了算法和程序是正确的,为后续模拟复杂地电模型五极纵轴激电测深曲线、分析曲线异常特征规律以及开展反演工作奠定了基础。     

激发极化法在内蒙古阿荣旗矿产远景调查中的应用

激发极化法是寻找硫化物金属矿床的一种有效方法,被广泛应用于矿产勘查中.在内蒙古阿荣旗矿产远景调查中,运用时间域激发极化法,通过激电中梯扫面测量后,绘制视电阻率与视极化率等值线平面图,迅速地圈定激电异常.依据地质与化探调查结果,选择其中3个激电异常区做激电测深.通过对激电测深数据反演,得到极化率与电阻率断面图,确定了潜在矿（化）体的形态.     

Dielectric spectroscopy measured on dry,oil-, freshwater- and brine-wetted rocks using an insulating layer method and its relations to petrophysical parameters

Dielectric measurements, in the frequency range from 100 Hz to 15 MHz, were carried out using an insulating film method, on shaly and clean sandstone samples, dry, oil-impregnated, partially or fully saturated with fresh water or solutions of NaCl, at different concentrations. The results show that two kinds of polarization relating to interface dominate: the inner surface polarization (ISP) at the pore surface in rocks and the outer surface polarization (OSP) on the outer surface of the rock sample. Both ISP and OSP are of the Debye type and can be fitted very well using the Cole–Cole equation. The dielectric spectra of ISP reflect the length scale of pore size or throat size, whereas the relaxation strength depends heavily on the inner pore surface area. Clay contributes to dispersion in rocks, mainly through increasing the inner surface. When the effect of water content is minimized, the dielectric properties measured on brine-wetted rock samples show great salinity dependence. The increase in salinity shifts the relaxation spectra to the high frequency end; it also enhances the relaxation strength. In the frequency range studied, no dispersion in dry and oil-saturated samples has been observed, which underscores the key role played by water in dielectric polarization in rocks.