频率域海底电磁法三维正演研究

为了研究频率域海底电磁法在油气勘探中的可行性,根据海底电磁法的观测特点,建立海底三维地电模型,采用频率域FDTD三维正演模拟程序,计算不同参数时频率域电磁响应,获得了不同模型、不同频率下电磁场的响应。     

频率域航空电磁法地形影响和校正方法

为了研究地形对频率域航空电磁法的影响程度,以及如何有效提取由于地形产生的航空电磁场,笔者利用频率域有限差分法开展了复杂地形条件下的频率域航空电磁响应计算和分析研究。计算结果表明,坡度较陡的地形对频率域航空电磁响应影响较大(尤其在沟谷位置地形影响最大),以至于增加了电磁异常的复杂程度,影响了电磁异常的解释结果。在综合研究的基础上,采用二维和三维的地形校正方法对典型地形地电模型进行校正,有效去除和压制了地形引起的电磁干扰异常,突出了异常体引起的电磁异常,提高了频率域航空电磁的解释效果。     

磁异常和梯度的频率域三维成像方法

三维反演在磁数据定量解释中具有重要作用。常用的空间域三维反演方法通常需要大量的正演和反演计算,因此对大规模数据的反演效率较低。三维成像是另一种定性和定量解释磁数据的重要方法。文中给出了一种磁异常与梯度三维成像的频率域迭代方法,该方法可以提高成像效率,适用于大规模数据的快速成像。笔者推导了磁总场异常和异常梯度频率域正演公式和成像公式,并将一种深度尺度因子引入成像公式中,提高了深度精度;笔者采用了迭代优化算法,减小了拟合误差,进一步提高了成像精度。通过理论模型数据试验和中国新疆某金属矿床实测数据,验证了本文方法的有效性、可行性。     

任意密度分布复杂地质体重力异常快速三维正演方法

解决任意密度分布复杂地质体重力异常三维正演快速、高精度计算问题,是实现重力三维反演、人机交互解释建模的关键。针对该问题,从积分方程出发,提出一种波数域重力异常三维正演方法,其关键环节包括三个方面:(1)将研究区域剖分成许多规则小棱柱体,每个小棱柱体密度值可以任意给定,以此刻画任意密度分布和起伏地形条件下的复杂地质体;(2)给出一种新的高精度均匀棱柱体重力异常二维波数域的计算公式,用于计算组合棱柱体模型的重力异常;(3)采用Gauss-FFT法将重力异常从波数域转换到空间域,保证计算效率的同时,有效克服了传统FFT法引起的边界效应问题。模型算例检验结果表明,该算法计算速度快、精度高,对于剖分为百万个棱柱体的模型,耗时只需几秒。     

均匀导电半空间中频率域和时间域三维电张量格林函数及应用

从电张量格林函数的物理意义出发,在频率域和时间域研究了均匀导电半空间中的电张量格林函数,并基于Ｆｒｅｄｈｏｌｍ方程分析了三维电磁散射的数值模拟方法。作者还根据实际情况,首次模拟出三维瞬变电磁激电异常的相位剖面图,其结果与直流情况类似并与实际资料相吻合。     

两种压制随机噪声的滤波方法对比研究

介绍了f-x-y 域预测滤波方法,提出了基于奇异值分解的三维f-x-y域预测滤波方法。该去噪方法是在奇异值分解滤波的基础上进行f-x-y域预测滤波,从而实现频率空间的预测滤波。2种滤波方法详细的对比研究及理论模型试算的结果表明,该方法较f-x-y域预测滤波能更好地提高地震资料的信噪比,并有更高的保真度。     

空间域密度界面反演方法及其进展

利用重力数据反演密度界面一直是重力学研究的重要内容,其在区域构造研究和油气勘探等领域发挥着越来越重要的作用。按照计算域的不同,密度界面反演方法可分为频率域方法和空间域方法。简要介绍了空间域方法中研究和使用较多的直接迭代法、脊回归法和正则化方法的基本原理及改进措施,3种方法的应用效果对比表明,直接迭代法和脊回归法反演结果均为光滑形态的密度界面,而正则化方法可反演非光滑形态密度界面,并且方便施加先验约束信息。密度界面反演结果受位场分离精度的影响较大,应尽量利用已知信息作为约束进行位场分离或采用逐层分离技术。待反演界面上下的密度差对反演结果影响亦很大,需充分利用研究区密度资料构建符合构造特征的三维密度差变化模型以提高反演的精度。在反演方法原理方面,需要结合先验约束信息(可通过钻井、地震资料等获得)来提高反演的准确性。更重要的是,需明确反演密度界面与地质构造界面的对应关系,以正确评价反演结果。最后提出了密度界面反演方法将来的研究重点和发展方向:随着重力观测技术的快速发展以及研究目标的多样化,今后需研究适用于大区域或全球尺度的密度界面反演方法;随着地质目标勘探难度的增大,亦亟需研究符合构造特征的精细的单密度界面反演方法,并发展多层密度界面反演技术。     

基于有限单元法的激电参数正演数值模拟

通过利用有限单元法模拟频率域激电法中的重要参数幅频率Fs和相频率Фs,研究Fs、Фs在三维地电条件下的激电响应特征。首先,在有限元方法中,使用六面体和四面体相结合的剖分单元,对大地模型进行离散,通过计算不同频率下的Cole—Cole模型复电阻率响应,替换模型中的体极化模型,最后模拟得到了频率域激电法中的主要参数。通过对比分析,证明了该方法程序简便、准确,也证明了相频率参数可作为一种有效区分时间常数不同的极化体方法。     

频率域激发极化法有限元数值模拟

在频率较低和忽略电磁效应的情况下,利用有限单元方法和Cole-Cole模型对频率域激发极化法进行数值模拟.首先在三维地电条件下,给出电场的边值问题和变分问题,将Cole-Cole模型的频率响应引入到地电模型中,运用有限单元法对模型进行单元剖分、插值、积分和总体合成等,通过解方程最后得到表征频率域极化强度的参数幅频率.通过改变地电模型的参数,得到了不同的幅频率响应曲线.模拟结果与实际情况符合,表明该方法是正确和适用的.     

多面体重磁异常频率域的正演

根据多面体重、磁异常频谱的表达式,编制了在微机上频率域作正演的程序。为了获得满意的结果,我们合理地解决好三个问题。第一是频率等于零时取极限值的问题,我们采用的是线性外推方案;第二是频率的采样密度;第三是截止频率的选取。     

CSAMT一维全频视电阻率反演

本文采用全频率视电阻率反演,使用2~(-3)~2~(13)Hz频率,并且不做近区和过渡区校正,直接用卡尼亚视电阻率作为反演参数。正演采用虚界面法计算有限长导线在水平层状介质的电磁场分量,反演采用有限内存拟牛顿法。数值模拟采用三层模型和实测数据进行反演,得到了符合地下电性变化的反演模型结果,证实了CSAMT一维全频视电阻率反演具有可实施性。     

西宁市逆温特征及其与空气污染物浓度的相关分析

根据2010-2012年西宁市基本探空气象站逐日07：00时和19：00时两个时次的逆温资料,及西宁市环境监测站监测的大气污染物（SO₂、NO₂、PM₁₀）日均值数据,分析了西宁市逆温基本特征及其与空气污染物浓度之间的相关关系. 结果表明：西宁市2010-2012年07：00时逆温出现频率为69%,19：00时逆温出现频率为41%;近地逆温层厚度冬季最厚,夏季最薄. 07：00时和19：00时月平均逆温厚度变化趋势基本一致;西宁市逆温发生频率冬半年明显高于夏半年;秋、冬季产生的逆温强度明显比春、夏季强. 3 a来西宁市空气污染共出现148 d,逆温频率和空气污染物月平均浓度有较好的正相关性. 08：00时西宁市逐日空气污染物浓度与逆温厚度呈正相关,与逆温强度呈负相关关系. 冬、春季平均空气污染物浓度值与逆温厚度、强度均呈正相关关系.     

地下水位监测频率和时长对滑体渗透系数反演结果的影响

滑体渗透系数是决定滑坡对降水入渗或库水位波动响应的关键参数。当滑坡区有较丰富的地下水位监测数据时,基于监测数据反演滑体渗透系数是公认的最有效途径之一。然而,反演参数的准确性受制于监测数据的采集频率和时长。确定反演滑体渗透系数的相对最优监测频率和监测时长是获取准确反演结果的前提。本文以三峡库区典型的碎石土滑坡——李家坡滑坡为例,通过渗流场反演模拟和反演结果与监测数据拟合途径,以反演结果的稳定性和离散性为评价指标,分析地下水位监测频率和监测时长对滑体渗透系数反演结果的影响,进而提出水库环境中反演碎石土滑坡滑体渗透系数的相对最佳监测频率和监测时长。研究发现:（1）监测时长不大于810 d、监测频率高于15 d/次时,可以获得水位误差相对最小、且基本稳定的反演结果;（2）监测频率1 d/次和5 d/次、监测时长同为270 d时,或监测频率10 d/次、监测时长540 d时,反演所得渗透系数的稳定性较好、离散性较小;（3） 监测频率15 d/次和30 d/次时,即使监测时长长达1 170 d,反演所得渗透系数的稳定性、离散性依然较差。综合反演水位误差大小、反演渗透系数的稳定性和离散性以及监测成本,认为监测频率5 d/次、监测时长270 d为三峡库区碎石土滑坡相对最佳的监测频率和监测时长。     

海洋CSEM和MT一维联合反演研究

传统频率域海洋可控源电磁(MCSEM)法利用极化方向电场实部与虚部信息进行反演,由于海底沉积层电阻率一般较低,在海底浅部能取得较为理想的反演效果,但难以探测到海底几千米下的深部基底。这里利用海洋可控源电磁和海洋大地电磁(MT)一维联合反演程序,采用奥克姆反演算法,尝试对海洋电阻率模型进行联合反演。通过反演试算发现,利用频率更低的海洋MT加入反演,不会影响浅部反演效果,同时能探测到深部基底,为海底油气勘探提供了更多技术手段。     

井间地震走时波形层析成像方法

提出了井间地震走时波形顺序反演方法。该方法先利用井间地震走时反演得到速度模型的低频成分 ,然后用井间地震波形反演获得速度模型的高频成分。数值模型试验和实际应用结果表明 ,该方法反演稳健 ,提高了走时成像的分辨率 ,克服了波形成像易于陷入局部极小的缺陷 ,实现了快速高分辨率成像。     

Application of frequency division inversion in the prediction of heterogeneous natural gas hydrates reservoirs in the Shenhu Area,South China Sea

Drilling results suggest that the thickness of natural gas hydrates (NGHs) in the Shenhu Area, South China Sea (SCS) are spatially heterogenous, making it difficult to accurately assess the NGHs resources in this area. In the case that free gas exists beneath hydrate deposits, the frequency of the hydrate deposits will be noticeably attenuated, with the attenuation degree mainly affected by pore development and free gas content. Therefore, the frequency can be used as an important attribute to identify hydrate reservoirs. Based on the time-frequency characteristics of deposits, this study predicted the spatial distribution of hydrates in this area using the frequency division inversion method as follows. Firstly, the support vector machine (SVM) method was employed to study the amplitude versus frequency (AVF) response based on seismic and well logging data. Afterward, the AVF response was introduced as independent information to establish the nonlinear relationship between logging data and seismic waveform. Then, the full frequency band information of the seismic data was fully utilized to obtain the results of frequency division inversion. The inversion results can effectively broaden the frequency band, reflect the NGHs distribution, and reveal the NGHs reservoirs of two types, namely the fluid migration pathway type and the in situ self-generation self-storage diffusion type. Moreover, the inversion results well coincide with the drilling results. Therefore, it is feasible to use the frequency division inversion to predict the spatial distribution of heterogeneous NGHs reservoirs, which facilitates the optimization of favorable drilling targets and is crucial to the resource potential assessment of NGHs.©2022 China Geology Editorial Office.     

波阻抗反演方法在塔河碳酸盐岩储层预测中的应用

详细分析了约束稀疏脉冲反演、地震特征反演以及随机反演3种反演算法及其特点,针对塔河油田碳酸盐岩储层进行了反演试算对比.研究结果表明,约束稀疏脉冲反演结果与地震反射资料特征有较好的对应关系,但其反演结果分辨率不高.随机反演能客观地描述碳酸盐岩缝洞型储层非均质性极强的分布特征,克服了其他反演结果存在连续性、成层性的缺陷,但该方法难以求取准确的变差函数.3种反演结果中,地震特征反演结果与井史储层发育段的吻合率最高,说明地震特征反演在塔河奥陶系碳酸盐岩储层预测中仍然是一种较好的方法.     

东濮凹陷薄砂岩储层有效识别技术

东濮凹陷砂岩储层埋藏深、厚度薄、横向变化快,常规地震资料已不能满足储层精细描述的要求。针对该区薄砂岩储层特征,利用谱反演和分频解释技术将时间域的地震信号变换到频率域,获得较原始地震数据更加丰富的数据信息,在此基础上进行模拟退火波阻抗反演和广义多属性拟合综合预测。预测结果表明:谱反演和分频解释技术有效提高了薄储层的分辨率;模拟退火反演精确预测出薄砂岩储层的厚度;而广义多属性拟合技术精确刻画出薄砂岩储层的平面展布范围。多种方法综合最终有效预测出薄砂岩储层的空间分布规律,经钻井证实可靠。      

电偶源频率电磁测深中比值视电阻率和阻抗相位的联合反演

本文论述了电偶源频率电磁测深中,利用比值视电阻率和相应阻抗相位进行联合反演的必要性和可能的应用前景及具体实施方法。理论模型和实际观测资料的反演试验表明这一联合反演是可行和有效的,且明显地优于视电阻率和阻抗相位的单参量反演。     

电偶源频率电磁测深中比值视电阻率和阻抗相位的联合反演

本文论述了电偶源频率电磁测深中，利用比值视电阻率和相应阻抗相位进行联合反演的必要性和可能的应用前景及具体实施方法。理论模型和实际观测资料的反演试验表明这一联合反演是可行和有效的，且明显地优于视电阻率和阻抗相位的单参量反演。