基于场延拓的海洋可控源电磁正演模拟及各向异性特征识别

海洋可控源电磁法近年来被广泛应用于海洋油气勘探之中,凭借对高阻含油储层的有效识别大大降低干井率,节约钻探成本。受沉积环境的影响,海底地层常常表现出宏观各向异性,而对海洋各向异性模拟算法进行研究可以更有效地进行海洋电磁数据解释。本文从频率域麦克斯韦方程出发,基于标量势分解理论,通过标量势函数与场的连续性条件,在波数域中将电磁场分别向海底深部和海水中延拓,并在海底耦合到发射源上完成电磁场的求解,进而利用汉克尔变换得到了空间域电磁场。通过对海底介质一维各向异性模型电磁响应特征的分析研究发现,覆盖层各向异性对电磁响应有明显的影响;然而,海底高阻层仅垂向电阻率和厚度对海洋电磁响应产生明显影响。通过极性图的方式可以对海底介质各向异性特征进行有效识别。     

海洋电磁法勘探油气的三维正演模拟

针对海底可控源电磁法( MCSEM) 在油气资源勘探中的实用性,应用矢量有限元进行了多种频率的水平电偶源发射电磁场识别油气层的实例研究,并利用矢量有限元对海底的3D 模型进行了正演数值模拟。利用MCSEM 能较好地识别油气层; 归一化后的电场曲线特征表明,浅海下不易测得油气层,在实验频率内,电场源频率越高对油气层识别能力越强。同时证实了MCSEM 识别油气层是建立在波导理论基础上的。     

海洋可控源电磁法空气波研究现状及展望

海洋可控源电磁法是钻前储层评价的有效手段,它可作为海洋地震重要辅助手段识别海底构造的储油/储水特征,从而减少盲钻率和勘探成本。然而,当使用水平电偶极作为发射源在浅水区测量时,沿空气-海水分界面传播的空气波会完全掩盖从高阻储油层返回的有用信号。由于空气波不含海底储油层的任何信息,空气波的存在严重影响海洋电磁的应用。因此,如何在浅水区观测数据中去除空气波影响以取得好的反演结果成为当前海洋电磁法的研究热点之一。首先基于Weidelt的空气波理论并采用对TE谱核直接求导的方法推导出空气波的主导项,然后根据空气波的物理成因及影响特征阐述了海洋电磁数据解释之前必须去除空气波的原因,最后将目前处理空气波问题的方法分成3类：1)根据空气波在频率域和时间域的特性去除或压制空气波,2)采用无空气波的测量方式,3)直接对含空气波的电磁数据进行反演解释。通过比较各种方法的效果,发现所有方法都有自己的应用条件和局限性。为有效地压制和去除空气波,各种方法的组合也许有更好的应用效果。     

水中电偶极子空中磁场响应的一维频率域分析

海洋电磁中浅海作业由于受到空气波的干扰而难于进行,而如果于空中接收电偶极子的磁场响应则可避免空气波的干扰,是一种新的海洋电磁勘探思路。用一维频率域程序,对水中电偶极子在空中的磁场响应进行了计算分析,比较了海底有高阻异常层和低阻异常层时空中磁场响应的变化规律。分别计算测线布置、发射信号频、海水深度、异常储层埋深、异常储层厚度、储层电阻率、空中测量高度等多种因素对空中磁场响应的影响,结果表明,海底有低阻层时空中磁场有更强的响应,归一化幅度异常变化约为10%~60%,而海底有高阻异常储层时响应较弱,归一化异幅度常变化约为2%~8%。因此海洋电磁勘探中于空中接收磁场的模式,更适合浅海区低阻矿产资源的大面积调查。     

海洋可控源电磁法多参数正演响应特征分析

鉴于介质的色散现象,充分考虑介质电磁参数(ε、μ、σ),获得各层介质中的电磁场和势函数。为了考察岩、矿石电磁参数、海水深度和海底地层厚度等变化时海洋电磁响应特征规律,给出典型地电模型和观测系统参数,借助高精度快速汉克尔滤波系数,采用30点高斯勒让德数值求积方法,计算水平电性源频率域可控源电磁法(CSEM)在海底各观测点电场Ez和磁场Bx的正演响应。结果表明,随海水深度变浅,电场Ez和磁场Bx振幅曲线变化幅度增大,空气波逐渐占据主导地位,当水深超过3km时,观测区内可以忽略空气波的影响;电场Ez分量对海底高阻层引起的异常大,而中低阻层引起的异常小,磁场Bx分量幅值对目标层电导率变化与Ez相同,因此,水平电性源频率域CSEM法不适宜探测海底低阻目标。并且对厚层目标层的探测能力高于薄层。针对岩层中磁导率变化的情况,海底沉积物电性均匀或者呈层状分布时,电场Ez和磁场Bx幅值均受到影响。此外,电场Ez和磁场Bx的幅值基本不受介电常数变化而影响。海洋可控源的探测效果与偏移距的选择有密切关系,有利偏移距范围为3000m^12000m。     

海水电阻率分层对海洋CSEM电磁响应的影响研究

海洋频率域可控源电磁法作为海底石油勘探一项新的技术手段,在深海油气勘探中已经取得许多成功的实例。但是,目前在海底地层电磁正演、反演技术中,很少考虑上部海水的电阻率分层对接收数据的影响。这里利用海洋电磁一维正演程序,研究了海水分层情况对理论数据的影响。通过比较分析,可以发现考虑海水电阻率分层对海洋电磁响应有较强的影响,因此,在实际海洋正反演过程中,海水电阻率层应该与地下地层一起参与反演解释,才能提高整体反演解释精度。     

串联SRME在涠西南地区多次波衰减中的应用

在浅水区域的海洋地震勘探中,海底与水面波阻抗差异较大,形成了大量的短周期海底多次波（鸣震）及微屈多次波,严重影响了地震资料的真实性与可靠性,此类多次波一般采用自由地表相关多次波压制（SRME）;涠西南某工区由于基底较浅且与老地层波阻抗差异较大,所以除海面与海底外存在第三个多次波源,尤其在基底处产生的海底微屈多次波,离基底较近,很容易被误认为是基底,此类多次波采用传统的SRME方法无法有效压制,笔者采用基于波动方程模型与褶积模型串联SRME对其进行压制,实际资料处理结果显示该方法对多次波压制效果较为明显。     

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。     

碳酸盐岩储集层模型数值模拟与分析

碳酸盐岩储层作为油气勘探领域中的重要研究目标,其波场特征变化极为复杂,为提高对该类储集层多波地震资料的认知度,高精度数值模拟是行之有效的方法之一。这里在各向同性弹性波方程基础上,推导了纵波、横波分离方程,运用高阶交错网格有限差分技术与PML边界吸收技术,高精度模拟地震波在碳酸盐岩储层中的传播,得到了该类储层模型中的弹性波全波场,也分离出纵波信息和转换波波场信息,并保留了各自能量信息。同时结合AVO技术分析了弹性波在碳酸盐岩储层中AVO响应特征,并通过对储层理论模型进行试算,分析研究该类储层中的波场响应特征及传播规律,为碳酸盐岩储层的识别与预测提供参考依据,更能满足复杂油气田勘探开发的实际需要。     

基于Biot方程的纵波波场高阶有限差分法模拟及波场分析

地球物理勘探中的含油气储层通常被认为是一种典型的双相介质,这种介质模型能更精确的描述含气性储层的特征,开展双相介质波场传播特性的研究具有十分重要意义。研究以Biot理论为基础,从双相介质中的纵波方程出发,导出求解双相各向同性介质中纵波方程的高阶差分格式,在此基础上实现双相各向同性介质中纵波方程的高阶有限差分法正演模拟,数值模拟结果表明:这种算法能在少量增加计算量的前提下大大提高精度,同时波场模拟结果与理论相吻合,波场快照快慢纵波的波场反映出不同速度、相位相反等特征差异,对将该理论应用于实际有重要的指导意义。     

非线性波浪荷载作用下海上风机管桩基础周围海床液化研究

为研究近浅海领域内海上风机大直径单桩基础周围的砂质海床在非线性荷载作用下的瞬时液化的稳定性,在OpenFOAM平台上建立波浪-单桩-海床三维数值模型(WSSI模型),采用olaFoam求解器求解RANS方程模拟波浪的非线性运动,将Biot方程作为海床模型的控制方程研究单桩周围海床的液化规律。对以往的数值解析结果和实验结果进行对比分析,验证本文建立三维波浪模型和海床模型的准确性和有效性。将建立的波浪-管桩-海床相互作用三维数值模型应用到实际工况中,对数值模型在实际工程中的海床响应进行分析评估。研究结果表明,单桩周围海床的孔隙水压力场和有效应力场在水深方向发生较大变化,在水平方向变化较小。在该工况下海床的最大液化深度可达到10 m,且在垂直于波浪运动方向的海床更容易发生液化,为实际工程预测海床液化提供一定的技术支持。     

浅海海底表层速度建模技术及其应用研究

浅海海底起伏和速度变化对OBC资料成像质量产生较大影响。建立浅海海底表层速度模型不仅能够解决OBC资料的静校正问题,也可用于海底反射系数计算、双检资料合并、多次波压制等,但是,目前针对浅海海底表层速度建模的研究还不多。文中提出了针对浅海地区OBC资料的海底表层速度建模的三维初至走时反演技术,主要包括:(1)震源位置校正技术。根据地震波在海水中传播特征,把在海水中激发的震源位置校正至海底,使震源和接收点都位于海底,利于初至走时反演计算;(2)快速三维初至走时反演方法。利用回折波走时和射线方程,形成了高效率初至走时反演方法。将该技术应用于胜利油田莱州湾浅海区海底OBC资料的处理中,建立了三维海底表层速度模型,用此速度模型进行静校正,取得了良好的应用效果。     

被动源面波勘探在金属矿区的应用探索

紫金山悦洋县多金属矿区岩层县三层结构,已开采多年存在较强的游散电流和电磁场干扰,尝试采用被动源面波勘探法进行分层以,以探明目的层。试验结果表明,基于天然源瑞利波频散曲线提取技术的被动源面波勘探方法。可有效地寻找、追索层状、似层状简单结构的矿体。含矿岩体或岩层,是一种可行的间接找矿方法。     

瓦斯突出地球物理场的响应特征

研究了瓦斯突出地球物理场的电磁波和弹性波响应特征,其响应是构成瓦斯突出地球物理场的介质条件所表现出来的。关键层应力墙瓦斯突出机理认为,瓦斯突出煤层由关键层和伴随层构成。关键层和伴随层在空间的分布规律和相互作用体现在物理场的差异上,把关键层（或瓦斯突出煤体）作为地球物理场中的异常体进行研究是可以利用地球物理方法识别的。突出地球物理场响应特征的研究为从地球物理研究瓦斯突出预测理论和方法提供了科学思路。     

Heat risk assessment based on mobile phone data: case study of Bratislava,Slovakia

The aim of this interdisciplinary study is to assess the heat risk for Bratislava. The following layers were created to compute the risk index: the hazard layer of air temperature, a mitigation layer of tree vegetation, an exposure layer of population and a vulnerability layer of individuals over 65 years of age. The MUKLIMO_3 model was used to evaluate the field of mean surface air temperature at 9 PM during selected days of the summer heat wave in August 2018. The tree vegetation layer, in the form of percentage per grid cell, was derived from Sentinel-2 satellite data. Population density data are based on mobile positioning data, and elderly population data are based on a gridded database from the statistical census. Input layers were unified into a resolution of 500 × 500 m, and the heat risk index was calculated by summation of the weighted input layers. The results reflect the variability of the population and the elderly population within the city, as well as the variability of the temperature field, which is caused by the joint effect of an urban heat island and topography. The highest values of risk index occur within the broader city centre, with specific hot spots at several places.