论裸眼井中的“共振纵波”和“共振横波”

一、引言 文献[1]和[2]指出,充流体裸眼井中存在频率确定、波速恒定、且沿传播方向不衰减的“共振纵波”和“共振横波”。本文的目的在于论证并指出,这两种波是不存在的。 二、论证 设一点源位于z=0的井轴上,则井轴上z处的声波频率响应为     

利用阵列感应测井仪信号反演非均匀分布地层电导率

基于非线性积分方程,利用井轴上阵列感应成像测井仪（AIT）的单频测量信号,将变形玻恩（Bom）迭代方法用于地球物理测井反演,用正则化方法求出地层电导率分布。文中首先给出对于未知电导率分布的非线性积分方程,然后用玻恩近似使非线性积分方程线性化,求出电导率分布。在迭代过程中,数值模式匹配法用于求解阵列感应的正演问题。数值计算表明,用井轴上 AIT 的单频测量信号得到的成像结果与真电导率剖面分布吻合较好。     

成层半空间深埋电极产生的电位分布

首先给出了点电流源在均匀半空间中所产生电位的解析表达式;其次研究了源电极位于表层和底层时成层半空间介质中的电位分布;最后研究了源电极位于任一层时成层半空间介质中的电位分布.     

用模式匹配算法研究层状各向异性倾斜地层中多分量感应测井响应

利用数值模式匹配技术,研究并建立层状各向异性倾斜地层中多分量感应测井响应的快速数值模拟算法.首先将位于井轴上的三个相互正交磁偶极子转化成关于极角θ的三个谐变分量的叠加,以便将三个正交磁偶极子电磁场的正演问题完全简化成三个谐变分量电磁场的轴对称定解问题,并给出电磁场各个谐变分量在井轴上满足的边界条件,保证电磁场在井轴附近仍然可解.然后利用数值模式匹配技术建立电磁场各个谐变分量的正演过程,得到层状各向异性地层中磁流源并矢Green函数的半解析表达式,给出计算层状各向异性倾斜地层中多分量感应测井响应的具体方法,最后通过数值计算结果证明该算法的有效性并考察几种不同情况下多分量感应测井响应特征.     

用模式匹配算法研究层状各向异性倾斜

利用数值模式匹配技术,研究并建立层状各向异性倾斜地层中多分量感应测井响应的快速数值模拟算法.首先将位于井轴上的三个相互正交磁偶极子转化成关于极角θ的三个谐变分量的叠加,以便将三个正交磁偶极子电磁场的正演问题完全简化成三个谐变分量电磁场的轴对称定解问题,并给出电磁场各个谐变分量在井轴上满足的边界条件,保证电磁场在井轴附近仍然可解.然后利用数值模式匹配技术建立电磁场各个谐变分量的正演过程,得到层状各向异性地层中磁流源并矢Green函数的半解析表达式,给出计算层状各向异性倾斜地层中多分量感应测井响应的具体方法,最后通过数值计算结果证明该算法的有效性并考察几种不同情况下多分量感应测井响应特征.     

海底电性源频率域CSEM勘探建模及水深影响分析

为了探索我国海域油气和水合物等高阻目标体CSEM勘探的可行性和方法技术,本文研究了在海水中水平电性源激励下有限水深海洋地电模型的频率域电磁响应,为进一步的1D和3D仿真计算奠定了理论基础.在推导电磁响应公式时,首先给出了各层介质的Lorentz势,然后根据Coulomb势与Lorentz势的关系,得到了各层介质的Coulomb势.各层介质中的电磁场均可以由Lorentz势或者Coulomb势计算得到,但在有限元计算时Coulomb势具有优势.长导线源的电磁场和势函数可以由电偶源的电磁场和势函数沿导线长度积分得到.文中具体给出了海水中水平电偶源和长导线源在海水层的电磁场公式,并根据该公式计算了不同水深环境下海底表面的电磁场分布,分析了海水深度对海底油气储层电磁异常的影响.结果表明,随着水深减小,异常幅度和形态特征发生明显变化.当水深很浅时(如50 m),只有同线方向的E_x和E_z两个电场分量存在明显异常.最后,以两个已知海底油田为例,计算了不同水深环境下可观测到的电场异常,展示了电性源频率域CSEM在海底勘探中(包括浅海环境)的良好应用前景.对于该方法实用化过程中还需进一步解决的问题,文中结尾部分也进行了初步探讨.     

利用深源远震记录波形研究台站区域的介质结构

本文通过北京房山周口店台维开克型地震仪的两个深源远震记录波形实例,阐明了借助综合地震图的计算来研究该台站下方介质结构的方法。 文中给出14个典型模型的综合地震图与观测波形的对比分析。结果表明,应用本文提供的方法,对介质模型的可接受程度,可由理论波形与观测波形的可相比拟程度进行判断。文中据此给出了该台站下方的介质结构模型。     

裸眼井声波全波测井中纵波和斯通利波的数值研究

本文利用射线展开理论、割线积分技术及留数定理,研究了裸眼井声波全波测井中纵波和斯通利波的性质。下面简要说明数值计算方法。 计算方法 考虑在无限大均匀地层中,有一充满流体的深井。在井轴上放一点状声源,则在井轴上离声源距离为z处的声压为     

含有倾斜薄裂缝孔隙地层中的井孔声场

应用三维交错网格应力-速度有限差分方法,数值模拟了含有倾斜裂缝孔隙介质地层中点声源所激发的井孔声场问题.为满足薄裂缝计算需求,开发了不均匀网格有限差分算法,提高了计算精度及计算速度.利用将孔隙介质方程参数取为流体极限的办法来处理裂缝中的流体,实现了流体-孔隙介质界面处的差分方程统一,使界面处的计算更加灵活方便.在验证了方法正确性的基础上,分别考察了单裂缝宽度、裂缝带宽度、裂缝倾斜角度以及孔隙介质渗透率等参数的变化对井轴上阵列波形的影响并进行了分析.结果表明,声波经过裂缝时可能产生反射横波及斯通利波,后者随裂缝宽度的减小而减小,而前者随裂缝宽度的改变,变化不大,在裂缝很小(20μm)时依然存在;裂缝带的宽度、密度越大,反射斯通利波越强;当裂缝(裂缝带)倾斜时,反射横波消失,但反射斯通利波受裂缝倾斜角度的影响较小;渗透率的改变对斯通利波的衰减影响较为明显.     

一维垂直各向异性介质频率域海洋可控源电磁资料反演方法

本文提出了一维垂直各向异性(VTI)介质倾斜偶极源频率域海洋可控源电磁(CSEM)资料高斯-牛顿反演方法.在电阻率各向异性介质水平偶极源和垂直偶极源海洋CSEM正演算法的基础上,利用欧拉旋转方法,实现了各向异性介质倾斜偶极源海洋CSEM正演算法.海洋可控源电磁场关于地下介质横向电阻率(ρ_h)和垂向电阻率(ρ_v)的偏导数(即灵敏度矩阵)是解析计算的,结合垂直各向异性介质横向电阻率与垂向电阻率的关系,将各向异性率融入到正则化因子选择中,实现了正则化因子的自适应选择.理论模型合成数据和实测资料反演算例表明,我们提出的反演方法能够较准确的重构海底围岩和基岩的各向异性电阻率以及高阻薄层的埋藏深度、厚度和垂向电阻率.     

地球主磁场空间功率谱的变化特征

根据第8代IGRF模型，计算分析了1900－2000年地球磁场和分量X，Y，Z的空间功率谱的变化特征。结果表明1900－2000年主磁场的空间功率谱呈减小趋势，由功率谱随谐波阶次n的变化关系得出的非偶极子场的等效磁源位于核幔边界附近，而且其位置随时间变化，用n=1,2两阶谐波的谱得到的等效磁源位于地球内核边缘，1900年以来离开地心一直向外增大。     

Dynamics of escape of high-energy electrons from a spherical plasma volume in the geomagnetic field

Using results of numerical modeling, the dynamics of escape of electrons, produced as a result beta-decay, to the external magnetic field from a spherical plasma volume with an expelled magnetic field is studied. The dependence of the fraction of escaped electrons on time and radius of the plasma volume has been obtained for two kinds of electron sources: a point isotropic source, located at the center of the sphere, and a volume isotropic source. It is shown that for a point source some part of electrons remains in the sphere, whereas for a volume source all electrons, at different values of the magnetic cavern radius, leave it at an identical relative escape rate.     

Inverse problem for the current loop model: Possibilities and restrictions

The possibilities of determining arbitrary current loop parameters based on the spatial structures of the magnetic field components generated by this loop on a sphere with a specified radius have been considered with the use of models. The model parameters were selected such that anomalies created by current loops on a sphere with a radius of 6378 km would be comparable in value with the different-scale anomalies of the observed main geomagnetic field (MGF). The least squares method was used to solve the inverse problem. Estimates close to the specified values were obtained for all current loop parameters except the current strength and radius. The radius determination error can reach ±120 km; at the same time, the magnetic moment value is determined with an accuracy of ±1%. The resolvability of the current force and radius can to a certain degree be improved by decreasing the observation sphere radius such that the ratio of the source distance to the current loop radius would be at least smaller than eight, which can be difficult to reach when modeling MGF.     

浙江珊溪水库地震震源参数特征研究

利用2014年1月-2015年12月浙江省区域数字地震台网记录的1 360次珊溪水库M_L0.5-4.4地震资料,采用Brune模式,将台站获取的速度记录进行几何扩散校正、介质衰减校正及仪器校正后得到速度谱,对速度谱在频率域进行傅里叶积分得到震源位移谱,之后使用遗传算法计算得到拐角频率和震源位移谱零频极限值,进而计算出该区的地震矩为1010-1014 N·m,震源破裂半径为33-550 m,拐角频率为2.4-39.7 Hz,地震应力降为0.04-6.74 MPa,视应力为0-2.75 MPa.在此基础上,对各参数特征及其关系进行系统性分析,结果表明:各震源参数之间表现出一定的对数线性或半对数线性关系;空间上,应力降和拐角频率在库区西北段较高,东南段较低;应力降与地震矩在空间上呈反向关系,拐角频率与破裂半径在空间上呈负相关.      

双侧破裂模型对地震动空间相关性影响的定量研究

本在震源为双侧线状断层破裂模型的假定下，根据震源理论和波谱随空间坐标的展开式，得到了场地两点地震动Fourier谱的表达式Ab(f)=Aa(f)exp(a1δ0 a2δθ，中提出了将双侧破裂模型分解为两个单侧破裂模型计算双侧破裂模型a1和a2的数值方法，以一次地震（M＝6）为例，分析了双侧破裂模型对地震动空间相关性的影响，计算了 a1和a2的实部和虚部以及孔径随震中距，方位角和频率变化的三维图像。     

位场异常分离的递减半径迭代法

本文提出了位场区域-剩余异常分离的空间域递减半径迭代法.由给定半径的圆周上八点位场值的算术平均导出一个新的八点圆周平均公式,它是一个由重磁数据计算区域异常的滤波器.该滤波器的传递函数有一主瓣和多个旁瓣,且半径越大,旁瓣越多,滤波器特性越差.由从大到小不同半径对应的传递函数的连乘积构造了递减半径迭代传递函数,它以大半径为参变量.递减半径迭代传递函数类似低通滤波器,其截止波数与大半径成反比.由递减半径迭代传递函数,给出空间域分离区域异常的递减半径线性迭代法,由重磁数据减去区域异常求得剩余异常.进一步,通过构造非线性修正系数,把空间域递减半径线性迭代法中线性迭代公式变成非线性迭代公式,得到空间域递减半径非线性迭代法.重磁理论模型及安徽泥河铁矿重磁资料的试验表明,空间域递减半径非线性迭代法可有效地压制假异常和高频干扰以及减少异常畸变,并能有效地分离出区域异常和剩余异常.     

Nonlinear processes in earthquake foci

The results of laboratory experiments on biaxially compressed physical models of a seismic source are presented, discussed and interpreted in terms of nonlinear dynamics; the relation is shown between the degree of seismic pulse coherency (expressed through the amplitude frequency spectra development) and energy (or magnitude) in a series of model experiments. It has been ascertained that the degree of radiated waves coherency plays a more important role concerning the seismic energy release than the size (radius) of the seismic source.The relations among individual source parameters obtained in the laboratory were tested by the analysis of three series of seismograms of aftershocks which followed the 1988 Spitak earthquake (two series) and the 1975 Oroville earthquake (one series). The fundamental effect observed in the laboratory, i.e., the growth of pulse coherency with increasing stress concentration in the focal region (reflected in growing earthquake magnitude), was clearly manifested in all three earthquake aftershock series.Due to derivation by a comparison of the above results, obtained on the basis of nonlinear dynamics with the classical source models by Brune, Madariaga and others, it seems to be namely the self-organizing of the structure itself caused by the increasing stress field in the seismic source, which can answer the question concerning the degree of energy cumulation in the earthquake focus at a given moment.     

空间尘埃等离子体电磁散射特性研究

基于尘埃等离子体Mie-Debye散射模型,研究平衡态下尘埃等离子体中带电尘埃的电磁散射特性.根据输运理论计算高层大气环境中尘埃等离子体层的电磁散射场,给出电磁波垂直入射时尘埃等离子体层的反射函数,同时分析不同浓度、不同粒径分布状态下尘埃等离子体层对电磁波传播的影响.结果表明:尘埃粒子尺度对其电磁散射特性影响非常大;在对数正态分布情况下,当入射波长远大于Debye半径时,尘埃等离子体的散射主要表现为Debye散射,而入射波长远小于Debye半径时,Mie散射占主要部分;并且尘埃等离子体层对电磁波的衰减随尘埃粒子浓度以及尘埃粒子半径的增大而明显增强.     

大功率长偶极与环状电流源电磁波响应特征对比

为了在深部第二成矿带找矿,需要进一步提高电磁法可控源的强度,因此,一种新的大功率固定发射源的电磁法正在孕育之中.该方法采用长偶极源或者环状电流源,为了提高发射源的强度,偶极长度L或者环状源半径R需要非常大.然而,电磁场信号的强度不仅仅依赖于发射源,当L或者R为数十公里时,接收点的位置远离发射源,电离层对电磁场的影响不可以忽略.电离层的影响既可能是增强信号,也可能是削弱信号,这依赖于不同类型源产生的电磁波.本文利用三维积分方程法对包含电离层、空气层、固体地球层(简称地-电离层模型)的线状和环状大功率电流源电磁波响应进行了三维数值模拟,对两种源的电磁波的响应特征进行了对比研究.研究表明虽然磁性源的发射效率高于电性源,但是由于发射源在波导区产生的直达波经电离层的反射波要产生相长相消干涉,波导区的场特征既和发射源的特征有关,也和电离层有关.对比研究发现对于x方向的水平长偶极源电离层对电磁场 E_x 和 H_y 的影响是使场的幅值增强,即波导场的 E_x 和 H_y 的衰减是减缓的.而对于水平环状电流源,电离层对水平方向的电磁场的影响是使场的幅值减弱,即波导场的 E_x 和 H_y 的衰减是增大的.为此,认为采用大功率固定源在波导场工作时应该采用线状电流源.     

单侧破裂震源对地震动空间相关性影响的远场分析

将震源简化为有一定破裂长度的线状断层,定量研究了单侧破裂震源对地震动空间相关性的影响．依据波谱随空间坐标的展开式,得到了描述地震动场相关性的表达式．在远场假定下,给出了理论解析公式,并依据地震动Fourier谱随空间坐标的展开条件,得到了计算地震动场孔径的理论公式．最后,以一次地震为例,给出了孔径随震中距、方位角、频率变化的三维图象．