海底沉积物物理参数的声学反演模式

声学反演方程是声学探测沉积物物理参数的基础方程。基于声学理论和统计理论的声速反演沉积物物理参数的两种模式,运用南海海底沉积物声学物理数据验证、比较了两种反演模式,以反演孔隙度、含水量为例,得出基于双参数经验方程反演模式的适用性较强,但精度有待于提高;基于声速理论的反演模式反演南海海底沉积物物理参数有待于进一步完善。     

场匹配处理法反演介质层系声参数

采用场匹配处理法反演层系介质参数，在匹配处理前先对层系模型参数进行预估。参数预估将大大地减少匹配运算时间。模拟实验的反演结果与取样实测结果相当符合     

海底沉积物声学参数相对量测量技术

针对目前海底沉积物声学特性普遍采用的绝对量测量方法的不足,提出了一种通过相对量来测量海底沉积物声学特性的新方法。并基于本测量方法原理设计了以声波探针为传感器、复杂可编程逻辑器件为核心的多通道声信号测量系统。本系统可发射单个、几个和连续的正弦波或脉冲波,且可在小频率范围内进行扫频。既可测量小距离(如一个波长以内)海底沉积物声波参数,又可测量长距离(如100个波长以上)海底沉积物声波参数。用本系统测量了一批海底沉积物样品,通过实验验证了测量系统的有效性。     

由垂直入射脉冲和海底回波反演海底声参数

浅海海底声参数是影响声场传播的重要参量。文中根据信号的相位特性对反演稳定性的影响进行了数值模拟;并于2002年8月在黄海海区进行了海底声参数反演实验。利用垂直入射脉冲和海底回波数据进行海底声参数反演,由于海底回波信号随穿透深度增加而导致回波信号的信噪比降低,为了有效地增加海底声阻抗反演深度,提出平滑分段抽取冲激响应,重建声阻抗剖面的方法。结合Hamilton经验公式,分离海底声速、密度,反演结果与海底采样样本分析值、经验值吻合较好。     

基于LZW的海底声学探测数据压缩方法研究

针对海底声学探测仪器采集数据量大而存储容量有限、数据传输带宽不足的实际问题,基于Lempel-Ziv-Welch(LZW)无损压缩算法,研究海底声学探测数据的实时压缩方法,提高数据压缩效果、节省传输带宽。并在LZW无损压缩算法的基础上结合数据存储的特点对压缩结果进行内存重新分配,极大提高压缩比(压缩数据大小/原始数据大小)。利用海底地震仪(OBS)采集的原始声学探测数据进行测试验证,结果表明该方法对于OBS声学探测数据有很好的压缩比,可用于对OBS采集的声学探测数据进行压缩处理,对于海底探测仪器的研发有很好的指导意义。     

海底沉积物声学的现场测量和取样系统

1 引言 随着海洋开发和军事海洋学的兴起,海底声学参数的现场取得成为海底沉积物物理学方面极为关注的事情.沉积物声速与物理力学参数之间的密切关系,成为利用声学方法反演得到海底工程性质的基础.人们已日益对这方面的认识得到加深.声学技术逐渐成为有效探测海底沉积构造,寻找海底资源的有用工具,特别是声源技术、信号处理、终端显示技术、计算机技术和其他电器零部件的进步,使得采用声学方法直接测量和识别海底沉积物类型、性状、层理成为可能.本项目的提出,至少有如下几个方面的迫切需要.     

海底沉积环境对海底表层沉积物声学参数测量影响研究

海底表层沉积物声学参数是决定海洋声场环境的关键因素,是求解海水中声波传播问题,调查海底地学特性,及建立典型区域适用地声学模型等研究的重要组成部分,其测量与海底沉积环境密切相关。本文利用Hamilton地声学模型的环境参数和基于物理学的声学模型融合的地声学模型方法,开展了海底沉积环境对海底表层沉积物声学参数测量影响研究,主要利用4种声学模型计算沉积物的压缩波和剪切波的声速与声衰减系数,通过纹理特征的分形方法分析不同地质环境下海底空间沉积特征,预测了不同掠射角下的单砂层、薄层状结构体等海底反射损失。此外,本文对池底层状介质进行了声反射损失测量实验,实验室测量结果与基于物理学的声学模型预测结果基本相符。研究结果将为海底声学理论研究提供基础资料与技术支持,还可为海底表层沉积物快速原位准确测量提供科学依据。     

海底冷泉气泡羽流声学探测参数研究

对气泡羽流的声学探测是目前海底冷泉调查的主要手段。在声学探测理论基础上, 分析了声学探测过程中CW声波脉冲信号的发射频率、发射功率、声波脉冲宽度(脉冲持续时间)3个参数对海底冷泉气泡羽流探测成像的影响。同时, 结合黄、渤海老铁山水道海域海底冷泉外业调查和人工模拟冷泉实验的数据, 进一步明确了这些参数的选取原则和范围。针对声学水体剖面上出现的异常干扰带, 还提出了改变脉冲发射时延值来消除水体声学剖面图中干扰带的方法, 从而进一步优化海底冷泉气泡羽流的声学成像效果。     

温度变化下海底沉积物声学测量的信号处理和频谱分析

本文针对温度差异对沉积物的声学特性的影响,研究不同温度下沉积物的频谱特征规律。把南海深海沉积物的人工样品置于温控环境中,采集经历沉积物的超声信号,对其进行快速傅里叶变换获得频谱特征,分别从主频漂移、主频幅值、主频频宽、接收能量等方面归纳出温度影响下的海底沉积物超声信号的频谱特征规律：如温度变化影响频谱特征,但可重复性低;温度增加使沉积物对声信号的衰减增大;频宽与频率幅值呈负相关,但温度-幅值的关系明显于温度-频宽的关系。因此,温度改变导致沉积物超声信号频谱的规律性变化。     

海底沉积物孔隙度计算方法与声速反演的误差分析研究

研究海底沉积物孔隙度的测量误差,采用参数计算方法时,分析了基于不同物理量应用不同公式所得到的误差不同,通过运用误差传递理论,分别推导出3种孔隙度计算式基于单次测量和多次测量两个不同过程的误差公式,以此为基础定量分析孔隙度参数的误差,以不断提高孔隙度的精度;采用反演方法时,分析了基于正演经验公式解析结果存在的歧义性,应用南海海域实验数据拟合反演公式,并且运用Hamilton、Chen Minben的数据进行验证,得出反演公式的基本误差限,为反演的准确性提供一个定性分析的依据。     

基于相控地质统计学反演的薄储层岩性、物性预测

针对河流相储层厚度薄、纵向叠置严重、横向变化快、常规确定性反演方法受地震频带限制难以准确刻画的特点,尝试应用基于MCMC算法的地质统计学方法进行反演,以提高分辨率和储层预测精度,并全程应用成岩储集相控制建模,以便从储层地质学的角度加强模型约束,促进概念模型向定量模型的转化,建立合理的反映地下实际情况的油藏物性模型。具体实现方法是,首先利用对岩性识别敏感的测井曲线重构拟声阻抗曲线,再以声阻抗为中间变量,对岩性、物性参数空间变异性进行双重变差函数分析,最后基于MCMC算法实现了成岩储集相控制的地质统计学反演。得到的三维岩性、阻抗及孔隙度模型,其纵向分辨率为1 ms,既可以很好地展现不同期次砂体的叠置关系、隔夹层的分布以及沉积旋回纵、横向演变规律,又可以实现物性变异方向沿河道砂体弯曲方向变化的趋势,同时可对地震资料的多解性进行有效限制。     

混合最优化方法在潮汕坳陷重力资料反演中的应用

选用目前非线性方法中的2个研究热点——BP神经网络和模拟退火算法,用优化后的BP神经网络为主框架,结合位场反演的特点,在反演过程中引入模拟退火算法,这样既利用了BP神经网络具有指导学习的功能来提高局部搜索性能,也利用了模拟退火算法的概率突跳性来实现最终的全局收敛性,从而提高了反演的速度和精度。通过模型试验验证了其有效性之后,将该方法应用于珠江口盆地潮汕坳陷的重力资料反演,结果较好地反映了剖面的地质情况。     

海底剖面声阻抗分布声遥测模拟实验研究

本文介绍一种声遥测海底平面层系声阻抗分布的模拟实验结果。实验在油漆厂冷却水池中进行,采用取样平均迭代的反演方法,对三介质层系的遥测结果与实测值较好地接近。     

琉球沟弧盆系莫氏面深度的三维广义反演

本文利用三维广义反演技术对重力资料进行反演，计算出了琉球沟弧盆系地区的莫氏面深度。由于考虑了分辨率和方差之间的最佳折衷问题，反演结果不论是在精度上还是在分辨能力方面都有了明显改进。分析结果也表明，重力反演得到的莫氏面深度同李昭兴等人用地震折射波法得到的莫氏面深度有较大的差别。文中地产生这种差别的可能原因提出了自己的见解。     

天然气水合物储层反演及饱和度预测

沉积物含天然气水合物后通常会引起速度的增加,与周围地层形成较大的波阻抗差异,利用地震波阻抗反演技术可识别出这种差异,从而预测天然气水合物的分布。测井资料具有较高的纵向分辨率,而地震资料横向分辨率较高,通过井震联合反演可获得天然气水合物准确的空间展布形态。利用井震联合反演技术对南海北部神狐海域天然气水合物储层进行了精细刻画,研究表明,该矿区天然气水合物储层表现为高波阻抗特征,其值域范围为3 450~4 500 m/s·g/cm3,同时根据有效介质模型建立了岩石物理量版,预测了天然气水合物储层的孔隙度和饱和度数据,预测结果与测井解释结果吻合度较高,为天然气水合物的资源评价提供了比较准确的物性数据。     

南黄海横波测井曲线预测在叠前反演中的应用

南黄海中—古生界发育大套碳酸盐岩和碎屑岩的互层沉积。为了满足油气地质勘探的需求,地球物理储层预测技术方法需要从叠后走向叠前阻抗反演,而横波速度是储层特征评价和流体识别的重要参数,因此,对该研究区进行横波测井曲线分析值得探索。基于实测的岩石物理弹性模量,通过Biot-Gassmann方程引进固结系数,将据此计算的纵波速度与实测的纵波速度进行对比,最终以其相对误差最小时的固结系数代入Biot-Gassmann方程求得横波速度,其预测结果符合地层速度的分布规律,并为叠前储层描述提供了可靠的基础资料。通过横波预测,石炭系灰岩段的纵波速度为5 500~6 500 m/s,横波速度为3 000~3 200 m/s,溶孔发育的白云质灰岩段纵横波速度比变化幅度大,碎屑岩孔隙发育地层横波速度变化幅度比纵波速度大。     

海区沉积盆地的三维变密度基底反演及其应用

建立了适合海区沉积盆地基底反演的密度模式，推导了对应的重力异常精确公式（近区计算公式）和近似公式（远区计算公式），提出模拟沉积盆地复杂变化的密度差－深度曲线的分段拟合方法。建立了一种利用地震波速度谱、重力和水深资料反演沉积盆地基底的方法。利用地震波速度谱的资料对厦澎凹陷的密度－深度关系进行了统计分析，并反演了厦澎凹陷的重力基底，认为整个厦澎凹陷可能由不同构造格局的东北和西南两部分组成，并分别讨论了这两部分的基底特征。     

光谱仪测量离水辐射亮度的方法

概述了利用光谱仪在水面上方进行水表光学特性测量和基本原理与测量方法，以及处理和计算离水辐射亮度、归一化离水辐射亮度及遥感反射比等水表光学特性参数的主要方法。对1998年东海3个站点的测量数据进行了处理和分析，并与剖面法计算结果进行了比较。     

南海北缘中段近岸陆区晚中生代以来构造应力场反演——以广东樟木头地区为例

利用樟木头及其邻区断层擦痕数据,采用"多重逆解法"反演该区晚中生代以来的构造应力场,为华南陆缘地区晚中生代以来构造演化过程的研究提供参考。通过5个野外断层擦痕测点观察与数据测量,采集了125组有效断层滑动数据,反演得到八种应力状态,进一步区分了晚中生代以来该区4个期次的构造应力场,即①NNW-SSE方向(254.9°~355.7°)的拉张应力体制;②ENE-WSW方向(64.9°)的拉张应力体制:③最大主应力优势方位为NE-SW向(约46.8°~59.9°)的走滑应力体制;④最大主应力优势方位NW-SE向(约329.5°~339.7°)的走滑应力体制。应力场的变化反映出控制该区不同时期的大地构造背景差异,即由早期的太平洋板块的俯冲带后撤、古太平洋俯冲方向的改变,之后的印度-澳大利亚板块与欧亚板块碰撞及印支块体顺时针旋转,最后,菲律宾海板块俯冲方向以及强度的变化。     

关于Goupilaud层模型反演算法的稳定性

讨论Goupilaud层模型的反演算法的数值不稳定性问题、误差传播及其同入射波形的关系，提出了一种不稳定性控制方法。通过对实际实验数据的数值计算表明：该方法可以使任意波形反演算法的稳定性得以明显改善，避免了至今任意波形反演算对实际信号不可直接运行的难题，实现了任意入射波形的实时反演。