高密度电阻率法二维层析成像研究与应用

电阻率层析成像是基于研究区域边界处的电压和电流值确定区域内部电阻率的分布,它同声波和电磁波层析成像原理有着本质的不同。讨论了电阻率层析成像正演最常用的有限元法,给出了电阻率层析成像反演法的模拟退火方法,并将其成功运用到电阻率成像反演中。应用实例显示,高密度电阻率二维层析成像的分辨率比常规电阻率法解释结果要高,应用前景广泛。      

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.     

坝区岩体蠕变参数解析-智能反演方法及其工程应用

岩体蠕变参数是岩土工程设计必不可少的重要资料,为准确确定岩体的蠕变力学参数,综合考虑解析反演法和智能反演法的优点,将这两种反演方法耦合,建立了岩体蠕变参数的解析-智能反演方法,将这种方法应用到大岗山水电站工程中,解析智能反演获得坝区岩体的压缩蠕变参数。计算结果表明：解析-智能反演蠕变曲线与试验蠕变曲线的拟合程度比解析反演蠕变曲线与试验蠕变曲线的拟合程度好,说明解析-智能反演法获得的坝区岩体蠕变参数更为准确可靠,同时也验证了这种参数反演方法的有效性和合理性。该方法为高效快捷地反演坝区岩体的蠕变参数提供了重要理论指导。     

TI介质多波叠前AVA岩性参数反演

介质各向异性对多波振幅随入射角变化而变化(AVA)的特征有着重要影响。根据横向各向同性(TI)介质Zoeppritz方程,探讨TI介质中AVA曲线的特征,并以此为基础,分别利用解析广义线性反演法和扰动广义线性反演法对理论模型进行反演,完成了对地层P波速度、S波速度、密度及各向异性系数的反演。理论模型的计算验证了该方法的正确性后,将此TI介质多波叠前AVA参数反演方法用于实际多波资料反演处理,取得较好效果,说明多波AVA参数反演方法是可行的,对岩性预测有着重要的意义。      

基于程函方程快速行进法的地震走时层析成像法

地震走时层析成像法是一种利用不同地震台站连续接收到的地震事件,利用地震走时断层扫描反演地球内部速度分布的方法,主要分为正演(射线追踪)和反演两个环节.首先正演利用基于程函方程的快速行进法,实现了对入射波走时场和反射波走时场的计算,接着进行了射线追踪与走时灵敏度矩阵的计算,最后反演采用了子空间算法实现了反射波走时反演,反...     

一维层状介质大地电磁模拟退火反演法

大地电磁模拟退火反演法是一种最优化的非线性反演方法,与传统的线性反演方法相比该方法具有：（１）不依赖于初始模型的选择;（２）能寻找全局最小点而不陷入局部极小;（３）在反演过程中不用计算雅可比偏数矩阵等优点;通过对各种类型的大地电磁测深理论曲线试算,结果表明模拟退火法能准确地自动反演地电参数（地层电阻率,厚度）最后对实际资料进行了处理,取得了较好的效果。     

花岗岩巴西劈裂试验的矩张量反演研究

为了研究岩石张拉破坏的过程和机制,首先通过模拟计算,验证了加权反演法在进行巴西劈裂试验矩张量求解方面的优越性;其次基于花岗岩的巴西劈裂试验,进行声发射监测、事件定位及矩张量反演,并分析标准反演法和加权反演法对应矩张量结果的差别;使用聚类分析K均值算法对矩张量结果进行分簇研究。研究结果表明：模拟计算中加权反演法可以降低巴西劈裂试验矩张量反演误差;室内花岗岩巴西劈裂试验中,加权反演法较大程度地优化了声发射事件的剪切成分以及压/拉应力轴的分布,使得反演结果更加合理。针对加权反演结果,所有事件可分成3簇,同簇内事件的破裂类型、应力状态、破裂机制、辐射模式等均相近;不同簇中的事件在时空上交叉分布,试验后期在圆盘东?西方向上具有较为明显张拉特性的事件骤增,于圆盘中心附近聚集并占据主导,最终导致试样的宏观破裂。研究结果解释了花岗岩巴西劈裂试验的破裂过程和破裂机制,为岩石力学行为研究提供进一步指导。     

透射槽波相邻道质心频率的层析成像方法

槽波勘探是煤层工作面小构造探测的主要方法之一,该方法主要是利用槽波的能量衰减特征。当检波器的耦合差或工作面存在较大地质异常时,会显著影响槽波在不同频段上的能量分布,降低槽波探测结果的稳定性和准确性。利用槽波信号的质心频率变化特征进行反演成像是一种创新且有效的方法,但该方法存在震源质心频率准确估算及兼顾震源差异性的难题。为此,提出基于透射相邻道槽波信号,估算其质心频率相对变化量的层析成像方法。基于理论分析,推导出相邻道槽波质心频率相对变化量(M_i)的计算公式;采用二维数值模拟方法,验证槽波M_i值与传播距离的正向线性变化规律;通过槽波实测试验,对比分析了相邻道质心频率成像方法的效果。结果证明,槽波信号存在频移现象,槽波相邻道M_i值层析成像方法是有效,该方法克服了震源差异性和震源质心频率人为选择不当对成像结果造成的影响,为槽波勘探数据处理提供了一种新的思路。      

电磁波层析成像在钻孔灌注桩质量检测中的应用

桩基质量检测，特别是桩体完整性及损伤程度的评估，一直是岩土工程界十分重要的问题，目前常规物探方法难以取得良好的成像效果。采用电磁波层析成像技术(EWCT)进行钻孔灌注桩质量检测是一个新的手段。该方法是通过分析桩体缺陷的二维图像分布，实现桩基质量检测。本文设计并测试了适合桩基质量检测应用的电磁波层析成像的观测系统、数据采集技术以及资料处理方法等问题，并结合一个成功的工程实例说明该方法的应用效果。在该工程中，作者将CT反演结果加以钻孔资料验证。分析结果表明，电磁波层析成像技术(EWCT)具有较高的精度和可信度。当桩体存在多层各类缺陷时，该方法能有效、精确的反演出井间桩体的不均匀分布，成像层次清晰，异常分布明显直观，结合相关工程资料，可对桩体混凝土的内部结构与质量作出准确的评价。     

初至波地震层析成像中自动生成初始速度模型的方法研究

初至波地震层析成像需要给定初始速度模型,给定的初始速度模型很大程度上影响层析反演的质量、反演是否收敛和收敛速度的快慢。使用层析成像反演近地表速度场时,这里提出了一种利用大炮初至时间自动生成初始速度模型的方法。假定大炮初至是由直达波和折射波构成的,然后用折射波法直接求取初始速度模型,该方法生成的初始速度模型可直接由程序自动实现,无需人为干扰。将该方法应用在理论模型和实际资料中,由此产生的初始速度模型采用层析成像技术进行迭代反演,结果表明,该方法建立的初始模型加快了反演收敛速度,反演结果和真实速度模型基本一致。     

近区大回线双频组合电磁波地电探测

双频组合电磁波是一种含有两种等幅、但不同频率成分的电磁波。本文根据场的分布特性,探讨了利用双频组合电磁波的近区地电异常探测、地电参数的提取及场的计算方法,为组合电磁波在工程中的应用摸索出了一条新途径。      

井间地震时频域联合速度和衰减系数同步层析反演

井间地震资料中蕴含丰富的地下储层岩性和物性信息,利用井间地震直达波初至信息,通过层析反演可以得到两井之间的速度剖面。通过对井间地震直达波振幅衰减信息的处理,可以实现井间的吸收衰减层析成像。基于井间地震直达波射线路径的一致性,提出了井间地震时域直达波走时层析反演和频域质心频率衰减层析同步反演方法,增加了约束条件,增强了抗干扰能力。对模型和实际资料的处理结果表明,速度和吸收衰减同步反演方法,提高了速度层析反演精度,得到了对油气更为敏感的衰减属性,增强了井间地震在储层描述和油气预测中的应用能力。     

多频去耦在双频激电数据去耦中的应用

在频率域激电法所用频段0.1~10Hz范围内,单纯由激电效应决定的视电阻率幅值的频率特性,可近似地表示为频率对数的线性函数;电磁耦合效应使视电阻率幅值发生的变化,可近似表示为频率的幂函数。因此,多频测量法被提出用于频率域激电法的电磁耦合校正。SQ-3型双频激电仪设有4个频组,频率从1/13~8Hz,正处于近似公式适用的范围。将前人多频去耦的思路应用于双频激电数据的处理中,根据双频激电的特点,提出双频仪的多频组电磁耦合校正,经野外实际应用,去耦效果良好。     

利用斯通利波反演地层渗透率

以渗透性地层的测井声波传播理论为基础,研究斯通利波反演地层渗透率方法。斯通利波计算渗透率的关键在于如何将其受渗透率的影响因素与其它影响因素分离开来。已采用的计算方法有相速度(或慢度)方法、衰减幅度方法;作者使用的方法是结合相位滞后和衰减变化的测量来计算渗透率。求取渗透率过程有波场分离、正演模拟和渗透率的反演计算3个主要步骤。     

复杂断层构造电磁波衰减系数层析成像模拟研究

传统矿井电磁波透视层析成像技术只考虑电磁波的传播距离而忽视传播的方向性,造成探测复杂构造时的层析成像分辨率较低。依据电磁波在煤岩介质中的传播规律推导出了与入射角有关的新振幅衰减常数。引用新振幅衰减常数并基于代数重建算法建立了层析成像数学模型,编制了程序软件。利用新振幅衰减常数层析成像算法分别对平行和交叉断层进行数值模拟。通过与传统衰减常数层析成像的效果进行对比,结果表明:改进后的新振幅衰减常数层析成像效果更好,对断层的位置、走向、延展长度等情况反映清晰准确;在介质背景衰减场不易确定的情况下,绝对衰减层析成像方式优于相对衰减层析成像方式;平行关系的断层构造分辨率要高于交叉关系的断层构造。通过在某采煤工作面的电磁波层析成像中成功圈定了一组隐伏的平行断层构造实例,说明采用新衰减常数的层析成像技术效果提高明显。     

蒙特卡洛方法在地质雷达探测地下管道中的应用

地质雷达是一种探测金属和非金属管道的有效方法,传统方法是利用经验电磁波速度计算管道埋深,存在较大误差,且往往无法估算管径或算法繁琐。蒙特卡洛方法是一种随机模拟的地球物理反演手段,从雷达图像中读取一系列反射回波穿行时间和雷达相对于管顶的位置数据,给定合理的电磁波速度、管道埋深和管径3个参数的范围,可以有效地拟合得到速度、埋深和管径。该方法在南京地铁盾构某区段,用来拟合估算地下输油管、自来水管和污水管的埋深及管径,取得了与实际情况较为一致的结果,拟合的电磁波速度符合地下介质情况。     

基于地震道多参数反演的岩性转换方法及其应用

利用地震数据来描述地层岩性特性,从而解决地下的岩性划分问题,是地球物理反演技术发展的目标。利用测井曲线进行常规岩性反演得到的波阻抗等数据体,仅能间接地反映目标区域的岩性分布情况。多参数反演技术利用地震数据的解释层位为控制手段,以测井曲线为出发点进行外推内插,并通过主组分分析形成初始地质模型,然后进行模型估算,最终得到波阻抗、伽马、电阻率等多参数数据体。利用阈值自动分层方法,依据物性与岩性的相关性,确定单个或多个参数的阈值对多参数体进行岩性转换。渭北平原某煤田的三维地震多参数数据体岩性转换实例表明,多参数岩性反演和基于阈值的岩性转换方法具有较好的适用性,其反演后的界面形态对应较好,单井岩性与转换后的岩性吻合度较高。     

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。     

利用正演模拟实现面波衰减

瑞雷波是分布在自由表面附近的P-SV面波,具有强振幅、低频、频散的特征,常用于工程物探,而在油气勘探及深部探测中常作为一种"干扰"波,会影响地震资料的信噪比,需要将面波净化处理。为实现面波衰减,本文将工程物探方法和石油物探技术相结合,通过面波频散曲线反演获得高精度的近地表模型,在三维近地表横波速度模型基础上进行面波正演,利用面波模型自适应匹配相减的方法将其减去,在不伤及有效波的情况下将面波的影响降至最低,一定程度上避免了常规面波衰减方法伤及有效波、损失低频弱信息、导致资料有效频带变窄、对地震构造解释及反演造成负面影响等缺点。最后应用实际数据验证了本研究方法的有效性。     

晋城天地王坡煤矿3204工作面透射槽波探测

晋城天地王坡煤矿3204工作面开采之前既进行了坑透探测,发现工作面内含有5个以上陷落柱,直径均较大。为了进一步准确探测3204工作面内陷落柱的位置及大小,对该工作面陷落柱集中区域采用了透射槽波探测。观测系统沿运输巷、回风巷和联络巷展开,共布设激发点26个,接收点153个。槽波振幅衰减系数CT成像直观的显示出4个陷落柱的位置及大小,经开挖探巷验证,除5#陷落柱误差较大外,其它3个误差均较小。晋城天地王坡煤矿探测实例表明,陷落柱对透射槽波的衰减作用明显,槽波振幅衰减系数CT成像结果能够直接反映陷落柱发育情况,且与实际具有较高的吻合度。