不同纵波速度介质中炸药震源激发数值模拟研究

震源激发是影响地震勘探效果的一个重要因素,在油气勘探中需要选择合适的震源参数以获取较好的地震记录。本文以数值模拟方法为基础,通过使用ANSYS/LS-DYNA软件,对单井条件下不同岩土介质中柱状炸药震源激发进行了对比研究,计算得到相应的地震子波。通过对比分析各组参数对应的地震子波振幅和频谱,选择合适的激发参数。研究结果表明,在纵波速度较低的介质中,中低爆速、细长药柱炸药激发产生的地震子波频率高、能量大,而在纵波速度较高的介质中,高爆速、短粗药柱炸药激发产生的地震子波频率高、能量大。该研究结果与实际勘探结果比较符合,可为实际勘探中激发参数的选择提供参考。      

地震勘探中的炸药震源药量理论与实验分析

炸药由于具有良好的脉冲特性及高能量的特点而作为地震勘探中的主要震源，就炸药本身来说，在地震勘探中药量、井深等参数的选取对激发能量和激发频率有很大的影响。为此，本文运用炸药爆炸理论，从炸药作功角度来加以论述，并通过理论和实验分析得出选取一个最佳的药量和井深激发，既能提高炸药作功能力，又能增强激发能量，从而激发强能量的高频震源子波，达到指导野外地震采集和节约经济成本的目的。     

碳酸盐岩裸露区地震勘探采集方法

复杂构造条件下碳酸盐岩裸露地区油气地震勘探是世界性难题.本文针对中国南方碳酸盐岩裸露区的特点，用岩石力学、岩石物理学理论分析了该条件下进行地震勘探涉及的难题，提出了在地震勘探数据采集方面解决问题的方案、对策与建议.主要包括：1）合理选择激发井深，采用单深井/组合井激发（必须打穿风化层5~7m，药包应尽可能在均匀介质中激发）；2）采用饱和激发；采用泥浆闷井，提高激发的弹性性质与纵波的激发效果；3）在激发上选用炸热高、爆容大、做功力大的炸药；饱和激发满足最大能量准则，最佳药量激发满足最大信噪比准则.地质任务实现要求符合最大信噪比准则；4）采用高覆盖次数、中间放炮；5）应用面向目标的动态观测系统设计技术，小道距施工技术，因地制宜选择炮点；6）采用多种手段提高检波器的耦合效果（贴泥饼、水泥/石膏固结、挖坑埋置等）.文中给出各种实例，并结合实例就几个关键问题进行了探讨.     

深水陡坡带地质模型波场正演模拟

近年来,全球海上油气勘探热点逐渐由浅水走向深水,而地震资料采集和处理是制约深水油气勘探的重要因素.以往资料表明,受采集观测系统的影响,深水盆地陡坡带的地震成像效果往往较差,对边界断层和下伏地层产状的认识造成严重影响.本文根据巴布亚盆地某深水工区实际数据,构建典型深水陡坡带地质模型,通过地震波场正演模拟方法对陡坡带地震采集的观测方式进行优化.结合基于波动方程的单炮照明和多炮照明组合等地震照明方法对目标层进行照明分析,探索影响陡坡带深大断层和上、下盘地层成像效果的原因.最后通过局部炮集数据进行叠前深度偏移处理,进一步验证波场正演模拟和照明分析指导观测系统优化设计的有效性.波场正演模拟和照明分析结果表明,对于拖缆式地震采集,采用左侧激发、长排列接收方式对深水陡坡带成像具有相对较好的效果.     

基于逐段迭代射线追踪的井间地震观测系统设计方法

为了有效改善井间地震资料的成像范围及精度,同时节约野外采集的成本,并为井间地震复杂波场分离处理提供理论依据,本文提出逐段迭代射线追踪方法对井间地震观测系统进行设计及优化处理.通过分析井间距、炮检点位置变化以及激发与接收排列方式对勘探目标覆盖次数及成像范围的影响,确定适用于研究区的观测系统设计方案.同时利用正演模拟的波场与实际波场进行对比识别井间地震有效波场,为井间地震波场分离工作提供理论依据.模型及实际资料试算表明,本文研究方法能够快速、准确地进行井间地震观测系统方案设计,指导井间地震波场分离工作,为井间地震野外数据采集及处理提供技术保障.     

表层火成岩覆盖地区的表层结构调查

在地震勘探中,近地表的不均匀性给激发、接收和静校正等带来很大的困难.WX地区浅表层分布有多期火成岩,对地震勘探造成很大的影响,本文实际工作从发分析了各种地震表层结构调查方法,并对小折射、井中激发地表接收微测井和地表激发井中接收的微测井等常用方法,进行了同点对比试验.选择了最合适的表层结构调查方法,辅以钻井岩性描述,建立了工区的详细准确的表层岩性变化模型,指导地震野外采集方法设计,并求取模型静校正量.取得了较好的地震资料.     

地震正演模拟在高分辨率隐伏断层地震勘探中的应用

应用波动方程有限差分方法人工合成地震记录进行城市隐伏断层的地震勘探.采用适当的差分算法、震源子波以及有效地边界条件和频散消除方法来提高正演模拟的精度和分辨率.结果表明地震数值模拟可以用来分析地层厚度、断层倾角、断层深度以及断裂带宽度等参数对地震记录的影响;通过实际试验数据和正演模拟的合成单炮地震记录的对比,可以快速判断断层的大致位置和断裂带的大致范围以及目标地层的大致深度.该方法能有效辅助实际野外工作中的数据采集参数的估计,提高勘探效率和精度.     

内蒙古准苏吉花钼矿及外围反射地震和层析成像探测

由于金属矿区地质构造的复杂性,地震反射方法在金属矿区的应用效果一般较差.为解决金属矿勘查中的方法技术问题,在内蒙古准苏吉花斑岩型钼矿床及其外围地区开展了地震层析成像和高精度反射地震联合勘探的方法技术研究.高精度反射地震采用2台套大功率可控震源激发,5m道间距,960道接收,80次水平叠加的工作方法;地震层析成像采用了1000道采集,10m道间距,9990m接收排列长度,采用炸药震源激发,炮间距约2500m,最小炮检距10m,最大炮检距10500m,采用排列中间或单边激发的相遇观测系统.两种探测方法均获得了能清晰反映深部地质结构和构造的反射地震和层析速度剖面.试验研究结果表明,地震层析成像不但可弥补反射地震资料在探测浅表层方面的不足,而且还可为反射地震资料偏移处理提供有用的速度信息,从而提高反射地震资料的处理效果;该联合勘探结果还为在该区寻找深部隐伏金属矿指明了新的找矿靶区.     

羌塘盆地托纳木—笙根地区高密度高覆盖宽线采集试验

由于地质构造复杂,表层结构变化剧烈,羌塘盆地一直未能获得令人满意的高信噪比二维地震资料.因此,采用可控震源和井炮激发在北羌塘凹陷与中央隆起带之间的托纳木—笙根地区开展了420 km的高密度高覆盖宽线地震采集试验.可控震源激发参数:振动台次3台1次、扫描频率6~84 Hz、驱动幅度70%、扫描长度18 s.井炮激发参数:单井高速层下7 m激发,最浅井深18 m,药量18 kg;组合方式激发为2口井×15 m×12 kg或3口井×12 m×8 kg.2串检波器沿测线线性图形为最佳接收因素.井炮激发的覆盖次数介于360~960次之间,观测系统为4L3S、3L3S和2S3L;可控震源激发的覆盖次数介于960~1920次之间,观测系统为4L3S、3L3S和2S3L;炮间距介于30~120 m之间.试验结果:(1)采用井炮和可控震源激发的"高密度-高覆盖-宽线"采集技术,首次在羌塘盆地托纳木—笙根地区获得了一批质量优良的、可用于地质构造解释的地震剖面;(2)尽管可控震源单炮记录无法与井炮相比,但其高密度高覆盖采集技术能获得质量优于或等同于井炮的地震资料;(3)羌塘盆地托纳木—笙根地区适合于采用可控震源和井炮联合的宽线采集方案,可控震源覆盖次数1000次左右,井炮覆盖次数360次左右,观测系统3S3L或者2S3L即可.     

基于近地表多因素的频率响应特征分析及应用

随着勘探进程的不断深入,胜利探区勘探目标开始转向岩性隐蔽油气藏以及微幅构造等复杂地质目标.为寻找中小型、隐蔽性油气藏,对地震分辨率提出了更高的要求.在炸药震源施工区域,近地表速度、虚反射界面、激发岩性是影响激发频率的三种关键因素.本文针对黄河三角洲近地表复杂结构与多种岩性交互沉积等因素引起单炮品质差异明显的特点,通过综合应用地质学、岩土工程、测井工程等理论和方法,对近地表多种因素及其频率响应特征进行了研究,在此基础上形成了多因素激发井深约束设计方法,在胜利探区多个区块进行了应用,取得了较好的效果.     

小跨高比带楼板半通缝连梁抗震性能有限元分析

为了缓解联肢剪力墙中小跨高比连梁发生低延性的剪切破坏,增强连梁的变形和耗能能力,可在单连梁中轴线位置设置半通缝并配置交叉斜筋,形成半通缝连梁。本文完成了的对7种连梁的模拟,分析了在小跨高比、低周反复荷载作用条件下不同类型带楼板连梁的承载力、变形能力、刚度退化和耗能能力以及不同跨高比、不同开缝位置对带楼板半通缝连梁抗震性能的影响。结果表明:楼板会使半通缝连梁的剪压比增大,延性下降;但相比于普通连梁和双连梁,半通缝连梁具有较好的变形能力和承载力,可在实际中推广。     

Earthquake response of asymmetric building with MR damper

Plan asymmetric buildings are very susceptible to earthquake induced damage due to lateral torsional coupling, and the corners of these systems suffer heavy damage during earthquakes. Therefore, it is important to investigate the seismic behavior of an asymmetric plan building with MR dampers. In this study, the effectiveness of MR damper-based control systems has been investigated for seismic hazard mitigation of a plan asymmetric building. Furthermore, the infl uence of the building parameters and damper command voltage on the control performance is examined through parametric study. The building parameters chosen are eccentricity ratio and frequency ratio. The results show that the MR damper-based control systems are effective for plan asymmetric systems.     

安装形状记忆合金阻尼器的剪力墙结构抗震性能分析

为减轻钢筋混凝土剪力墙连梁的地震后永久性损伤,同时保持连梁的耗能机制,本文提出在剪力墙连梁中安装新型形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)阻尼器,并研究该阻尼器对剪力墙结构地震响应的减震效果。通过一幢12层剪力墙结构地震反应的时程分析,研究了SMA阻尼器的附加刚度比和屈服位移比两项特征参数对结构地震反应控制效果的影响规律。计算分析结果表明,当附加刚度比为0.04～0.05,屈服位移比为0.4～0.5时,可以获得较好的减震效果。     

小跨高比强化配筋连梁的抗震性能

强化配筋连梁是指采用HRB400及以上钢筋、加密加粗腰筋、加粗箍筋的连梁。期望通过腰筋和箍筋形成的2层或更多层的高强钢筋网片来承受剪力,提高其抗震性能,施工较为方便,适用于小跨高比连梁。利用非线性有限元方法,在已完成普通配筋小跨高比连梁抗震性能试验的基础上,研究了跨高比为1.25的不同配筋形式连梁的抗震性能。研究表明:强化配筋连梁的骨架曲线出现2个峰值,峰值荷载为普通配筋连梁的1.37倍,其荷载下降速率约为普通配筋连梁的39.42%,具有较高的承载力。强化配筋连梁的峰值位移是集中对角斜筋、交叉斜筋和对角暗撑配筋连梁的三倍多,具有较强的变形能力。最后,建议采用深梁的方法计算强化配筋连梁的受剪承载力。     

钢板混凝土联肢剪力墙抗震性能试验研究

以轴压比和钢连梁弯剪比为主要参数,设计并制作了3个1/4缩尺的钢板混凝土联肢剪力墙子结构,对试件施加恒定轴压力和水平往复加载.观察了各试件破坏特征,对比了顶层水平荷载-侧移曲线和骨架曲线以及延性系数和等效黏滞阻尼系数等抗震性能指标.结果表明:高轴压比会使整个试件的延性变差;弯剪比越大试件耗能能力越好,弯剪比越小试件刚度...     

基于耦连比的摇摆柱-混合连肢墙结构延性设计方法及非线性分析

在现有摇摆柱-混合连肢墙结构概念的基础上,根据连续连杆法,推导了摇摆柱-混合连肢墙结构的耦连比估算方法,确定整体失效模式,提出基于耦连比的延性设计方法。将该结构模型应用于ABAQUS程序中分析了不同耦连比的摇摆柱-混合连肢墙结构在往复荷载作用下的力学行为。算例分析结果表明:推荐设计方法能保证结构预期失效模式的出现,墙肢底部损伤情况相比于普通混合连肢墙结构得到改善,同时预期耦连比对该结构延性性能和抗震性能有重要影响。     

The effects of torsion and motion coupling in site response estimation

Soil amplification characteristics are investigated using data from the Chibaken‐Toho‐Oki earthquake and its aftershocks recorded at Chiba dense array in Japan. The frequency‐dependent amplification function of soil is calculated using uphole‐to‐downhole spectral ratio analysis, considering the horizontal components of shear wave. The identified spectral ratios consistently demonstrate the splitting of peaks in their resonance frequencies and low amplification values in comparison with a 1D model. The torsional behaviour and horizontal ground motion coupling are clarified as the reasons for these phenomena at the site. To prove the hypothesis, the torsional motion is directly evaluated using the data of the horizontal dense array in different depths at the site. The comparison between Fourier spectra of torsional motion and identified transfer functions reveals the peaks at the same frequencies. The wave equation including torsion and horizontal motion coupling is introduced and solved for the layered media by applying wave propagation theory. Using the developed model, the effects of torsional motion with horizontal motion coupling on soil transfer function are numerically examined. Splitting and low amplification at resonance frequencies are confirmed by the results of numerical analysis. Furthermore, the ground motion in two horizontal directions at the site is simulated using site geotechnical specification and optimizing the model parameters. The simulated and recorded motions demonstrate good agreement that is used to validate the hypothesis. In addition, the spectral density of torsional ground motions are compared with the calculated one and found to be well predicted by the model. Finally, the results are used to explain the overestimation of damping in back‐calculation of dynamic soil properties using vertical array data in small strain level. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

太阳风能量向赤道电离层的传输

从太阳风和地磁参数综合分析出发，将研究太阳风能量输运的范围扩展到了赤道电离层区．同时也对Ａｋａｓｏｆｕ的能量耦合函数作了检验．传输到中低纬电离层的太阳风能量约为极光区焦耳加热能耗的１／１０．能量耦合的赤道电集流效应（包括电动耦合和动力耦合两部分）是十分明显的．     

The impact of surface‐wave attenuation on 3‐D seismic survey design

Three‐dimensional seismic survey design should provide an acquisition geometry that enables imaging and amplitude‐versus‐offset applications of target reflectors with sufficient data quality under given economical and operational constraints. However, in land or shallow‐water environments, surface waves are often dominant in the seismic data. The effectiveness of surface‐wave separation or attenuation significantly affects the quality of the final result. Therefore, the need for surface‐wave attenuation imposes additional constraints on the acquisition geometry. Recently, we have proposed a method for surface‐wave attenuation that can better deal with aliased seismic data than classic methods such as slowness/velocity‐based filtering. Here, we investigate how surface‐wave attenuation affects the selection of survey parameters and the resulting data quality. To quantify the latter, we introduce a measure that represents the estimated signal‐to‐noise ratio between the desired subsurface signal and the surface waves that are deemed to be noise. In a case study, we applied surface‐wave attenuation and signal‐to‐noise ratio estimation to several data sets with different survey parameters. The spatial sampling intervals of the basic subset are the survey parameters that affect the performance of surface‐wave attenuation methods the most. Finer spatial sampling will reduce aliasing and make surface‐wave attenuation easier, resulting in better data quality until no further improvement is obtained. We observed this behaviour as a main trend that levels off at increasingly denser sampling. With our method, this trend curve lies at a considerably higher signal‐to‐noise ratio than with a classic filtering method. This means that we can obtain a much better data quality for given survey effort or the same data quality as with a conventional method at a lower cost.     

场地地震动水平/竖向谱比与地表/基底谱比差异及修正水平/竖向谱比法研究

局部场地条件是决定场地地震动强度和频谱的重要因素,基于强震动和脉动记录的统计分析,获取表征场地条件影响的特征参数已成为确定工程场地设计地震动的较经济和实用方法,特别是对于大范围或难以开展现场勘测的工程场地.利用日本KiK-net台网强震动记录计算分析了台站场地地震动水平/竖向谱比(HVSR)与地表/基底谱比(SBSR)...