CSAMT全区视电阻率转换及其效果分析

本文给出了一种把卡尼亚视电阻率换算为全区电阻率的便利方法.通过二、三层电性断面的模型试算及实测CSAMT资料的计算结果,说明在远区该方法的结果等于卡尼亚视电阻率,在近区和过渡区则明显改善了卡尼亚视电阻率的畸变.该方法能增加CSAMT的勘探深度,更好地反映地电断面的特征.     

某煤矿典型CSAMT法视电阻率曲线的一维模拟

了解煤矿开采区的地层地质情况,指明断层、破碎带、陷落柱等构造及其含水性,并分析其对开采过程中可能造成的安全威胁是煤矿安全生产的重要保证．可控源音频大地电磁测深(CSAMT)法是浅层地球物理勘探的一种有力的手段,可以用来探明从地表到地下1500米范围的地质情况．在开采区完成三维地震勘探,对构造有了较系统的控制后,利用电法CSAMT手段重点来分析构造及地层的含水及富水特性,是一种科学的工作流程．本文采用一维正演方法对该矿区典型的CSAMT视电阻率曲线进行模拟并与实际曲线进行了对比．通过大量的模型拟合,得到了较好的拟合效果,这对反演解释提供了有用信息。     

代县地电阻率降雨影响及数值模拟

多年观测数据表明,代县地电阻率年变受降雨影响比较显著,通过褶积滤波法获取降雨量对视电阻率的影响值,定量分析降雨与视电阻率的相关性。在此基础上,利用代县地电阻率电测深数据及相关地质资料,建立三维有限元模型,模拟降雨对地电阻率的影响,进一步确定降雨对视电阻率影响的物理机制。结果表明:降雨是造成代县地电阻率年变的主要因素,且与视电阻率呈正相关性;降雨造成表层介质含水饱和度发生变化,使得相应电阻率下降近10倍,从而引起地电阻率年变幅度发生近1/10的改变。     

复电阻率法二维有限元数值模拟

伴随着复电阻率法的广泛应用,发展精确和快速的正演和反演算法成为复电阻率法研究的重点.本文采用基于三角单元剖分的有限单元法进行了复电阻率二维数值模拟研究.为了提高计算速度,对无穷远边界进行了近似处理.整个正演计算过程分为两步,首先采用有限单元法计算四个不同频率的视复电阻率数据,然后对前一步得到的视复电阻率数据采用递推算法计算视Cole-Cole参数.采用这种正演算法与一维正演的结果进行了对比,验证了本文方法的正确性.设计了两个二维极化模型,数值模拟结果表明视复电阻率和Cole-Cole视参数等值线断面图对于异常目标体都有比较明显的反映.     

有限元法2.5维CSAMT数值模拟

目前国内大多数CSAMT资料处理都用一维反演方法,即假定地球介质是水平层状地电结构,这对于横向变化较大的介质结构的反演则是不真实的．为了合理的模拟可控信号源的三维特征应该使用三维有限元方法．受计算机内存和计算速度的限制,三维方法的实用化受到约束．在许多情况下,地电结构沿走向变化很小,只沿倾向发生变化．这种地电结构是二维的,而人工源是三维的,因此CSAMT资料的观测可用2．5维有限元方法进行数值模拟．本文从麦克斯韦方程组出发,建立了2．5维有限元CSAMT数值模拟方法,其核心是把地电参数变化小的走向方向转化成波数域,用一系列波数模拟三维源的特征．用一个横向均匀的三层地电结构模型展示了2．5维数值模拟的特征,并和一维模拟结果进行了比较,证实了有限元方法2．5维CSAMT数值模拟的可靠性．在此基础上对一个地电结构已知的实际模型进行了2．5维数值模拟并和该剖面的野外实测剖面数据进行了比较,进一步有效地说明了本文介绍的2．5维CSAMT数值模拟方法是仿真和可靠的,为在此基础上的2．5维反演打下了良好的基础．     

CSAMT法静态位移效应的模拟研究分析

在CSAMT法的实际测量中,视电阻率曲线总会存在一些静态现象.而静态问题又一直是电磁测深领域一个棘手的问题,它直接影响到电磁测量结论的解释.能否正确识别静态是实际测深工作能否顺利进行的一个关键,同时也关系到测深工作的成败.因此,分析静态现象的特征,了解静态存在的现象显得尤为重要.本文通过数值模拟分析各种情况下静态现象的影响因素,从静态体的尺寸、埋深和电阻率等方面进行了讨论,论证静态效应现象存在的因素及其响应特征,具有较高的研究价值.     

三维地电模型数值模拟中视电阻率真假异常特征分析

本文概要介绍了三维数值模拟中双网格系统的剖分方法,并通过几种典型模型的有限单元法三维数值模拟计算（网格单元电导率分块均匀、电位三线性变化）,充分揭示了对称四极电阻率测深法三维地电模型视电阻率真假异常的分布规律,分析了产生真假异常的原因,并研究了真异常的形态与引起真异常的地质体位置的关系。     

时间域瞬变电磁法全区视电阻率的平移算法

深入分析了均匀半空间中瞬变电磁场的解析表达式,发现瞬变响应曲线随地下电导率、发射回线边长与观测时间具有平移伸缩特性,并据此提出了一种新的直接计算全区视电阻率的方法.该法与现有计算全区视电阻率的方法的不同点在于：无需迭代和求解非线性方程,速度快,精度高,算法稳定,且只有惟一解.     

埋地金属管道影响视电阻率观测的数值模拟

目前在地震研究领域,绝大多数地电阻率观测台站均采用温纳装置,按照单极距方式进行观测,观测的视电阻率变化应该是表层变化(主要是干扰)和测区范围内深部变化(地下介质应力与应变状态发生变化)的综合变化。随着社会和经济的发展以及城市化进程的加快,城市基本建设范围快速扩张,不少地电阻率观测站受到各种各样的干扰,其中,地电阻率测区及附近埋地金属管道的影响是最主要的干扰因素之一。通过数值模拟进行了定性和半定量分析,找出了金属管道的物理属性、几何属性、埋设位置与干扰大小的关系,以方便数据中异常的识别。     

起伏地表三维电阻率法有限差分数值模拟

有限差分法是地球物理数值模拟中最常用的方法之一,为了研究起伏地表对三维电阻率法的影响问题,本文基于网格变换方法将起伏地表映射成水平地表,推导出映射后坐标系下稳定电流场基本方程.采用有限差分法对映射后的控制方程进行数值模拟,通过对三维山谷、山脊地形进行数值模拟,分析不同测量装置的地形影响,结果表明:起伏地表对稳定电流场的影响很大.     

地震地电阻率各向异性变化数值模拟

将APE模式中差应力与裂隙的演化理论与前期研究中建立的张量形式的各向异性电性模型相结合,推导出了裂隙演化参数(密度、孔压、纵横比、闭合角)与电导率关系的动态方程,用数值模拟方法研究了饱水岩石在水平向应力作用下电阻率的各向异性变化．并结合实验和观钡5结果,讨论了电阻率各向异性变化的可能机理。     

基于全局弱式无单元法直流电阻率正演模拟

全局弱式无单元法是在有限单元法基础上发展起来的一种数值模拟方法,它采用局部支持域内的节点信息来构造形函数实现局部精确逼近,摆脱了单元,仅依赖于节点信息,具有预处理简单、模拟精度高、灵活性强的特点,适用于复杂地电条件下直流电阻率正演模拟.本文采用RPIM构造直流电阻率全局弱式无单元法形函数,利用RPIM形函数推导了直流电阻率全局弱式无单元法方程.然后,编制了直流电阻率全局弱式无单元法正演模拟Fortran程序,利用该程序对典型的地电模型进行了正演模拟,并将正演结果与基于线性插值的FEM正演结果及解析解进行对比,结果表明采用RPIM形函数的全局弱式无单元法用于直流电阻率正演模拟的正确性及有效性,且在同等条件下,全局弱式无单元法模拟精度高于矩形剖分的FEM,更有利于指导电法勘探的数据解译;利用该程序对复杂地电模型进行了正演模拟,结果表明全局弱式无单元法对复杂地电模型模拟效果良好,适应性强,灵活性高,可任意加密节点提高模拟精度.

     

含洞穴地层随钻电阻率测井响应自适应hp有限元数值模拟(英文)

含洞穴的碳酸盐岩地层具有强烈的非均质性及储集空间预测难度大的特点,利用随钻电阻率测井方法对井眼环境含洞穴的储层进行准确识别和划分,是当前研究的一个焦点问题。本文使用一种新型的高效和高精度自适应有限元方法(hp—FEM)模拟和分析了含洞穴地层随钻电阻率测井仪器响应。本文所提的hp-FEM与传统h-FEM相比,其结果具有网格自适应的特点,并且计算能够以指数速率收敛于较高的精度。数值实例使用自适应有限元方法研究地层中洞穴的大小、洞穴距离井眼的远近和仪器发射频率改变对测井响应的影响,并提供了识别含洞穴地层的方法。研究结果可以为实际测井中遇到的各种地层洞穴的准确识别和定量评价提供理论依据。     

套管非匀质性对过套管电阻率测井影响的数值模拟与分析

套管非匀质性对于过套管电阻率测井响应会产生显著影响.首次采用数值模式匹配法模拟过套管电阻率测井响应,在此基础上分析了各种套管局部变化对于测井响应的影响.模拟结果表明,套管异常区域及其附近的测井响应出现异常变化,异常变化程度与套管参数局部变化程度呈现正相关性;通过模拟不同类型电极系还发现,双注入电极系对套管非匀质性具有很好的补偿作用.文中首次模拟了井温梯度对过套管电阻率测井响应的影响.计算结果表明,该数值方法能够很好地解决包含套管非匀质性因素的过套管电阻率测井数值模拟问题.     

铁轨干扰浚县地震台地电阻率观测的有限元分析

2016年5月浚县地震台地电阻率EW向测值出现明显变化,为正确评价该变化,依据浚县地震台地质资料、岩层电性资料和EW向电测深曲线,将该台地下介质电性分布简化为二维电性结构,建立三维有限元模型。通过数值模拟,计算测区内地表铁轨干扰对地电阻率观测的影响形态和幅度。结果表明,由数值模拟所得干扰幅度、形态与实际测值的异常变化较吻合,因此从数值分析的角度确定了铁轨对浚县地震台地电阻率观测的干扰。     

多源条件下直流电阻率法有限元三维数值模拟中一种近似边界条件

在多源直流电阻率法有限元三维数值模拟中,传统混合边界条件由于刚度矩阵与源点位置相关,无法实现线性方程组的快速回代求解,目前常用齐次边界条件或无限元边界进行替代,虽然实现了快速回代求解,但同时也降低了数值模拟的精度.为了实现快速回代求解,并确保数值模拟的计算精度,本文提出了一种近似边界条件方法.其核心思想是将与场源位置相关的边界系数矩阵从刚度矩阵中分离出来,使得分离后的刚度矩阵与场源位置无关.并将边界系数矩阵与边界处一次电场向量的乘积移到线性方程组右端源项中,当场源位置发生改变时,只需要重新计算右端源项就可以实现快速回代求解.理论模型数值计算表明,在水平地形条件下,本文边界条件数值精度优于混合边界条件;在起伏地形条件下,与齐次边界条件相比,本文边界条件数值结果与混合边界条件吻合度更高.     

Numerical simulation of deep-hole resistivity anomaly caused by drilling construction in Xinfengjiang geoelectric station

The Xinfengjiang reservoir in Guangdong Province, is one of the large reservoirs that have triggered earthquakes of magnitude greater than 6. Numerous earthquakes have occurred since the impoundment of the reservoir, making it one of the most active seismic zones in south China. In 2015, a set of deep-hole resistivity anomalies was observed in the Heping geoelectric station in Dongyuan county, located near the Xinfengjiang reservoir. After a field investigation, we found that a planned well drilling construction of new measuring channels was being carried out during that corresponding period of time. After careful comparison and analysis on the basis of the collected raw data, we had a reason to believe that drilling construction, rather than the inducement of the Xinfengjiang reservoir, was the main culprit for those unusual georesistivity values. So as to verify the above conjecture, we constructed a series of 3D finite element models based on the geological and hydrological information around Heping station and analyzed the drilling disturbances, respectively. Some significant conclusions were finally drawn according to the precise numerical simulation. This study gives a good example by combining numerical simulation with engineering practice as a way to understand the root cause of georesistivity anomalies in reality.