震电效应理论及其研究进展

近些年来有关震电效应的研究方兴未艾,在天然地震预报、工程勘察及石油勘探领域的应用潜力是促使国内外学者投入大量精力从事该项研究的主要动力.然而,有关震电勘探方法的研究尚处于理论探索和实验模拟阶段,还未在实际生产中得到应用.文中以震电勘探方法理论作为出发点,对产生震电效应的主要机理进行了详细分析,总结了国内外在相关领域的研究进展情况,对震电勘探方法的未来发展方向作一展望.     

震电勘探方法在大庆油田的实验研究

为检验前苏联和美国提出的某些震电勘探方法的实用性,在大庆开展了震电勘探方法实验,包括直流电场对地震波的影响以及地震波与电磁波的相互激发。实验是通过自制的电场前置放大器和已有的商用仪器在野外进行的。实验发现,在１０Ａ直流电场环境下,地震叠前炮记录上反射同相轴连续性变好,接收到第一类震电效应所引起的伴随电场和转换电磁波,这对震电勘探在大庆的进一步应用具有重要意义。     

震电勘探方法在大庆油田的实验研究

为检验前苏联和美国提出的某些震电勘探方法的实用性,在大庆开展了震电勘探方法实验,包括直流电场对地震波的影响以及地震波与电磁波的相互激发。实验是通过自制的电场前置放大器和已有的商用仪器在野外进行的。实验发现,在１０Ａ直流电场环境下,地震叠前炮记录上反射同相轴连续性变好,接收到第一类震电效应所引起的伴随电场和转换电磁波,这对震电勘探在大庆的进一步应用具有重要意义。     

震电效应研究进展与前景展望

震电效应是引起地震电磁异常现象的主要因素。本文介绍了震电效应现象,并分别就震电效应的观测、试验及理论研究进行了综述,最后对震电效应研究及应用前景进行了讨论。     

震电效应原理和初步实验结果

从电化学理论、薄膜效应以及浓差极化,解释了震电效应的基本原理.通过室内沙槽和岩芯标本实验,发现了震电信号,且在砂土上的震电信号比粘土上的大;含石油岩芯标本上的震电效应信号比含水岩芯标本上的强.通过室外实验,也已经测量到可信的震电效应信号,从而为石油测井继续研究提供了实验数据.     

震电效应原理和初步实验结果

从电化学理论、薄膜效应以及浓差极化，解释了震电效应的基本原理.通过室内沙槽和岩芯标本实验，发现了震电信号，且在砂土上的震电信号比粘土上的大；含石油岩芯标本上的震电效应信号比含水岩芯标本上的强.通过室外实验，也已经测量到可信的震电效应信号，从而为石油测井继续研究提供了实验数据.     

频率域有限差分数值模拟地震波衰减和震电效应特征

地震波在地下含流体孔隙介质中传播时,会引起中观尺度的"局域流",进而产生地震波震电效应.基于Biot（1941）固结理论的准静态方程,在频率域中采用空间有限差分方法,正演模拟虚岩石物理岩样的地震波衰减和震电效应.与时间域虚岩石物理方法相比,该方法既可以直接求取任一频率下的地震波衰减和电势,便于应用于实际岩样的预测分析,也避免了讨论岩样外表面施加的力源函数表达式及时间剖分稳定性条件等问题.首先利用周期性层状介质模型验证了本文所描述方法的有效性,并进一步求取分析了周期性层状介质两种不同特征单元的渗流电流密度及电势,数值模拟结果表明由中观尺度"局域流"引起的震电效应电势振幅数量级在实验室测量范围之内,随后,分析研究了四种不同高渗介质占比值的地震衰减及震电效应特征.最后,将本文提出的震电效应数值计算方法推广至二维,并求取了二维斑块饱和模型的地震波衰减、速度频散、电势的振幅和相位角数值结果.     

面向含水层的震电效应数值模拟

为了更好地理解和解释土壤结构、多相流混合物和流体矿化度对震电测量的影响,本文基于Pride和Revil分别提出的动电耦合控制方程组,采用LAC广义反射与透射系数法对均匀、横向各向同性的多层含流体孔隙介质进行数值模拟研究.本文分别研究了包气带、不同土壤结构的地层和污染物侵入含水层等三种不同地质背景的震电信号.数值结果表明：含水饱和度剧烈变化比均匀变化能激发出更强的动电效应;按照含水饱和度划分的地层层厚与主导的地震波长一致时,震电信号振幅最大;由于S波比P波波长短,所以S波转换的磁场分辨“薄层”能力更强;Pride与Revil的理论模型在地层富含黏土且孔隙中流体部分饱和时存在差异;当土壤为三孔的形式且富含黏土矿物时,基本上不满足“薄”双电层假设条件;黏土含量越高,砂土含量越低,电场总场及界面响应振幅越大;和依照饱和度划分的地层对比,震电信号不仅可以探测到含非水相液体(NAPL)地层的存在,而且分辨率远高于前者;非水相液体的密度和黏度会对震电信号产生明显影响;震电信号同样对流体矿化度变化敏感,非同震电磁信号对流体矿化度变化敏感主要体现于矿化度变化界面附近的隐失波,自由表面附近接收的震电信号无...     

流体-孔隙介质界面震电反射和透射系数的简化表达式

震电测井和海洋地震勘探中均遇到流体-孔隙介质界面.对于平面声波入射平面界面模型, 本文利用前人给出的震电反射和透射电磁波的电场式, 导出了震电反射和透射系数的表达式, 其中声波与电磁波的物理参数是解耦的.在给定介质参数和入射角且已知三类弹性体波的透射系数时, 就能通过该表达式计算震电反射和透射系数.该表达式对于所有入射角都是成立的, 当入射角为复数时对应非均匀平面波入射的情况.利用电磁波数远小于界面切向波数的前提条件, 将震电反射和透射系数的表达式化简为了简化表达式.简化式中与快纵波、慢纵波和横波有关的量均以透射系数与渗-固位移比的乘积形式出现, 而动电耦合系数、电导率和渗透率以乘积形式作为一个整体出现.简化式表明, 孔隙介质中的快纵波、慢纵波和横波通过渗流位移势影响震电反射和透射系数.数值算例表明, 当平面声波入射角不是极其小时, 震电反射和透射系数的简化式是适用的; 快纵波对震电反射和透射系数的影响可以忽略.震电反射和透射系数的简化表达式不仅简化了震电波场的计算, 而且明确表达了三类弹性体波引起反射和透射电磁信号的物理因素, 为地下和海底储层的参数反演提供了思路.

     

浙江地下流体在汶川8．0级地震中的映震效应研究

通过“十五”改造,浙江省目前有地震地下流体观测台站5个,10项测项,主要是水位,水温和水氡。在2008年5月12日四川汶川8．0级地震中有明显映震效应的台站为100％,测项为80％。水氡测值表现为临震向上突跳异常,最大异常幅度达23．7％,创历史之最;水温测项主要出现临震突跳或阶跃;水位测项主要是同震效应现象,为水震波引起的脉冲和阶跃变化。认为同震效应可能是地震发生后地震波传播引起的含水层弹性形变所致。并且认为观测效果不一定是井位越深越好,而是要看含水层封闭情况和仪器观测传感器的位置,没有明显的优劣之分。好的静水位观测井记录的水震波效果明显优于动水位观测井。由于前兆数字化仪器采样率相对较底（1次／min）,记录数据缺失较多,记录的同震变化波形不完整,很难进一步分析。     

环渤海地区油气资源探查的思考

回顾过去渤海勘探实践的经验，对于指导今后的研究工作是十分重要的。40年来渤海地区发现大量新老第三纪陆相石油资源，成为中国的重要产油区，也积累了丰富的勘探经验。深化环渤海地区油气资源的探查，首先应考虑前新生代海相油气资源。但其勘探是高难度的，前景是诱人的。应该认真贯彻下列认识原则：（1）区域指导局部；（2）深部制约浅层；（3）在地震处理解释创新的同时，大力发展综合地质地球物理研究。     

深海油气地震勘探进展和展望

20世纪90年代后期以来，随着深海技术的进步，寻找新型大油气田的成功率明显上升，深海勘探进入一个新的纪元。本文较为详尽的综述了近几年国外在深海石油地震勘探中的关键技术和新发现，主要包括：（1）似地震反射面勘探技术探测天然气水合物；（2）混合地震反演技术；（3）区域多次二维叠前深度偏移技术，（4）地震和地质力学方法，（5）近偏移距离压制多次波，在将来的10年，海底检波器随地形排列等方面将成为新的深海油气勘探发展趋势。     

Electrokinetic effect in the near-surface layers of the Earth

The electric field in the near-surface layers of a spherically symmetrical Earth was calculated. This electric field is generated by electrokinetic processes in a water-saturated porous medium deformed by lunisolar tides. An exact analytical solution of the Frenkel’ equations describing electrokinetic phenomena is found. Data of observations of the horizontal components of the electric field are processed. The main harmonics of diurnal and semidiurnal tides are identified in accordance with the theory.     

电阻率成像法在探测溶洞中的应用

电阻率成像法,是在普通电法装置的基础上,进行高密度的数据采集,形成一个高密度的、内容丰富的视电阻率剖面。通过地电数据分析、处理,可以客观、真实地反映地质体的一些基本特征。本文对地电成像的原理、方法以及溶洞的形成机理作了简单阐述。卢氏县西虎岭风景区溶洞的探测与发现,对风景区的开发具有重要价值和意义。以电阻率成像法的运用,使得解释工作更加方便与直观,并具有较好的实用性、有效性和可操作性。     

桂地区页岩油气地球物理勘探现状及展望

“十三五”规划中桂地区页岩气基础地质调查地球物理勘探正有序开展。桂地区页岩油气地球物理勘探基础较薄弱,如何有效开展地球物理勘探是当前基础地质调查重要课题。着重阐述了桂周边地区页岩油气地球物理勘探研究现状,指出桂周边地区页岩油气地球物理勘探技术成熟并取得了进展性突破。基于桂地区与其周边地区页岩油气地质条件具有较好可比性,重点讨论了周边地区页岩油气地球物理勘探成功经验对桂地区页岩油气地球物理勘探工作开展的几点认识及展望。指出今后开展桂地区页岩油气地球物理勘探及评价项目中需要注意的几个研究方向,即稳健推广二维地震勘探、优先发展2.5维电磁勘探、加强系统物性测试与分析、重磁电震综合为终极目标,为实际勘探开展奠定理论基础。     

河南商城汤泉池温泉电阻率成像

电阻率成像法在地热勘查中,可以客观较真实地反映断层、热储地质体的基本特征.本文阐述了地电成像的原理、方法以及汤泉池温泉地热地质条件,对4条电阻率成像剖面进行了解释及综合分析,为定井提供了依据.     

瞬变电磁法在雷门沟钼矿勘查中的应用效果分析

雷门沟钼矿属于角砾岩型钼矿床,就其赋存状态来说,从里到外为角砾岩钼矿体-角砾岩-正常围岩,矿体边界不清,矿体地表没有出露。角砾岩和围岩视电阻率差异明显,物探方法在该区具有物性前提。瞬变电磁法在该区的应用,取得了较好效果,建立了地质地球物理模型,为合理布置勘探工程寻找钼矿提供了依据。本文在简要介绍瞬变电磁法原理的基础上,以雷门沟钼矿勘查为例,重点对该方法技术的数据处理、资料解释、应用效果及一些技术问题进行了分析论述。     

电磁波CT技术在溶洞勘察中的应用效果分析

溶洞、裂隙发育是桩基工程施工中的主要安全隐患之一,因此,溶洞勘察在工程中显得尤为重要。传统的溶洞勘察方法以电阻率法为主,但是受限于该法的勘探深度,同时其勘探结果也不能确定溶洞的边界,钻探也只是在极小的范围确定岩层的溶蚀状况。电磁波层析成像(简称电磁波CT)是一种发展中的地球物理勘探技术,它以电磁波在不同介质中传播特性不同作为勘探理论基础。本文以电磁波CT技术在某特大桥桥基岩溶勘察的结果,结合井中录像以及钻孔资料来证明该技术在溶洞勘察方面具有显著的效果。     

地质雷达技术在巴彦查干地区地震勘探中的应用

简要介绍地质雷达技术原理，利用大庆探区巴彦查干地区地质雷达实测资料进行解释，并结合微测井资料进行地区地震波表层层速度的教育处和静校正量的提取。结果表明，地质雷达能获得连续浅下地剖面，可弥补微测井资料的不足，因而在地震勘探表层地质调查和静校正量提取等方法方面上的有实际应用价值。