海洋可控源电磁发射系统状态信息采集技术研究

海洋可控源电磁发射系统是海洋可控源电磁勘探的重要组成部分,而状态信息采集是其不可缺少的部分,尤其是在高压、高温和强干扰的条件下,状态信息采集对仪器设备的可靠稳定运行起着不可估量的作用。本着简单、易用、可靠和高安全系数的原则,利用CAN总线、串口、光纤和无线网络等技术,对新一代的海洋可控源电磁发射系统状态采集技术进行了设计和实现。海上试验表明,所研究的状态采集技术方案简单易用,稳定可靠,满足了海洋可控源电磁发射系统的苛刻需求,已实际应用于我国南海可燃冰勘探生产任务当中。     

可控源大地电磁法探测地下水

张量音频大地电磁法（ＡＭＴ）和张量控源音频大地电磁法（ＣＳＡＭＴ）近来在浅层高分辨率电导率填图方面有了很大发展，为使频率连续且范围从１－１００ｋＨｚ，采用了便携式直立回线发射器以补充频率高于１ｋＨｚ的天然场讯号的不足，在加利福尼亚沙地那斯浴地咸水侵入研究中采集的野外数据推断出的水文地质特征与监视井测井资料相吻合。     

海底电磁接收机新进展

海洋电磁法广泛用于物理海洋学、地球物理学、水下目标检测等领域,以上研究及应用均建立在对海洋环境下的电磁场信号高精度观测基础上。用于海底电磁场高精度观测的海底电磁接收机,需要解决仪器的高可靠性投放回收、高稳定性水下作业、低噪声、大动态范围、低时漂等一系列技术难题。文中介绍了中国地质大学(北京)近些年来在海底电磁接收机研制方面为达到以上目标所取得的一些经验、成果以及最新进展。新海底电磁接收机的典型电场本底噪声为0.1 nV/m/ Hz@0.5 Hz,动态范围大于110 dB,时漂小于5 ms/day,与国外同类先进产品技术指标平齐。截止到2016年初,累计完成了约60站位的海底电磁数据采集作业,2012年以来接收机回收率达到100%,获取了多批次高质量的海底MT及CSEM资料,研制的接收机成功应用于水合物勘查及油气勘探领域。     

海洋可控源电磁法几类偶极源探测海底高阻薄层的分辨率分析

针对海洋可控源中几类典型偶极源发射装置,建立各向异性地层高阻油气藏模型,采用基于格林函数的海洋一维地层解析方法,借助电磁场的互易性质,计算得到不同偶极源激发的电磁响应曲线。分析了不同偶极源的电磁响应特征,比较了各电磁场分量振幅和相位归一化曲线幅值。结果表明：垂直电偶极子源的各场的振幅归一化曲线对异常的反应最大,水平电偶极源对高阻层的分辨率高于垂直磁偶极源,水平电偶极源的轴向观测模式和水平磁偶极子源的赤道观测模式均有较好的分辨率,这两种模式下测量的与测线平行的电场和与测线垂直的磁场的分辨率最佳,且存在着最佳收发距,相位也有着近似相同的变化规律。     

基于时变双边滤波的海洋可控源电磁数据噪声压制方法研究

海洋可控源电磁(MCSEM)方法是一种低频电磁波海底勘探技术,海底噪声的存在往往对MCSEM后续反演解释造成比较严重的影响。本文对MCSEM噪声特点和传统双边滤波方法进行总结回顾,在传统双边滤波方法基础上根据MCSEM噪声特点提出时变双边滤波方法并应用到MCSEM数据处理中。通过对模拟数据和实际数据的处理,结果表明:时变双边滤波的方法能够较好地压制MCSEM噪声,尤其是中、远收发距区域的噪声干扰,提高了用于后续处理的MCSEM数据质量。     

基于Duilib库的海洋可控源电磁数据预处理软件开发

随着海洋可控源电磁法预处理技术的不断发展与应用,开发一套可视化预处理集成软件,对海洋可控源电磁数据处理有着重要意义.这里基于VS2013平台,采用C++语言编写,使用MFC与Duilib界面库进行开发,运用MVC设计模式有效的提高了开发效率,借用多线程编程大幅度提高了运算速度;结合数据预处理方法,研发出了一套高集成度、...     

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。     

二维电阻率倾斜各向异性对海洋可控源电磁场响应的影响

地下介质的电阻率常常表现为各向异性,海底褶皱带、逆冲断层带和倾斜层状沉积序列等地质构造可能形成宏观电阻率倾斜各向异性。这里采用规则矩形网格剖分有限元法,实现了二维电阻率倾斜各向异性海洋可控源电磁(CSEM)正演算法,模拟了二维电阻率倾斜各向异性模型海洋可控源电磁场响应。模型计算结果表明,电阻率倾斜各向异性围岩对含有海底高阻薄层的海洋可控源电磁响应产生严重畸变影响。因此,在海洋电磁资料解释中,电阻率倾斜各向异性的影响应该得到重视,忽略该影响将可能会导致数据解释错误。     

海洋CSEM法探测二维海底天然气水合物响应特征

针对海底天然气水合物开展了可控源电磁探测法(Controlled-source Electromagnetic Method,CSEM)响应研究,根据实际地质资料设计二维地电模型并进行正演计算,讨论了频率变化对CSEM响应结果的影响以及海底地形起伏时的CSEM响应特征。综合天然气水合物二维正演模拟结果,论证了海洋CSEM探测海底天然气水合物的可行性,研究成果可为今后的海底天然气水合物勘探提供技术支持。     

塔里木古海湾新生代海退时限及方式的初步探讨

对库车盆地新生代84个石膏或硬石膏进行硫同位素分析, 用以划分该时期内海侵—海退旋回以及最终海退时限的标定。石膏δ34S值演化特征显示, 库车盆地新生代经历了两次明显的海侵, 其分别为古新世中期和始新世中后期。库车盆地新生代最终海退时限与西部塔里木海湾在天山山前带的退缩时限相一致, 表明至少在渐新世中晚期塔里木海湾才完全消失。通过区域对比, 本文将新生代塔里木海湾的海退时限和方式概括为: ①始新世早期塔里木海湾在昆仑山前带的西段最先发生海退; ②之后, 海退向昆仑山东段开始迁移, 至始新世晚期海退延伸至盖孜、阿尔塔什等地; ③最终, 海退由南向北迁移至天山一带, 至渐新世末期特提斯海水完全退出塔里木地区。塔里木盆地新生代海退时限、方式进一步指示了印度—亚洲大陆碰撞所产生的构造作用具有明显的距离效应; 塔里木海湾新生代不同地区在海退时限上的不同步性说明, 塔里木盆地新生代海侵—海退旋回不是单一地受全球海平面升降的控制, 而是全球海平面变化以及区域构造活动等多种因素共同作用的结果。     

水力输送法开采海底浅层天然气水合物技术研究

海洋天然气水合物占全球水合物总储量的99%,海洋天然气水合物大部分沉积在海底浅层没有良好的覆盖层,无法采用开采传统油气资源的方法进行开采.为了开采海底浅层天然气水合物,分析了海洋天然气水合物的存在类型及地质特征,探讨了目前开采海洋天然气水合物的理论方法及局限性.根据海底天然气水合物成矿的地质特点及水合物的物理特性,提出了以水力输送技术为主要理论的海洋浅层天然气水合物开采方法.该方法克服了其他方法开采海底天然气水合物面临的技术困难,为海洋天然气水合物的开采提供了技术基础及理论支撑.     

海底大地电磁探测的实时数据备份技术

海洋环境复杂.国外的文献和国内的应用例子均表明, 电磁探测仪器在海底工作时, 由于各种不测因素导致数据丢失的现象时有发生.相对于陆上同类测量而言, 海底大地电磁探测成本高, 作业难度大, 且不易实施数据采集的重复观测.因此, 实时数据备份技术的研发, 对确保实测数据的完整性, 从而提取探测区域的全部介质电性信息, 将具有重要的科学意义.在所确定的技术方案中, 以PC104计算机为主控单元, 自主开发ISA总线转USB总线的接口电路, 实现将海底采集的大地电磁数据实时地同时存入IDE盘和U盘.电路采用了CPLD译码及逻辑控制、双向数据收发及CH375A接口转换等芯片, 并在PC104源程序中扩展了对上述芯片的控制指令.仪器具备了实时数据备份的功能后, 以冗余的数存量确保了海底大地电磁信息的完整保存.经黄海海试, 证实了本技术的实用效果.      

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。     

各向异性介质中的浅海海洋可控源电磁响应特征

由于受到空气波的影响,浅海海洋可控源电磁数据对海底储油层的反映较弱,如何对浅海数据进行处理和解释一直是海洋电磁理论研究的热点。随着近年来海洋电磁理论的不断完善,浅海数据已经可以被较好地处理与反演,但是其解释水平仍然受基本理论研究不足的制约。针对这一现状,本文开展了海底电各向异性对浅海数据影响规律的研究。具体方法为:利用欧拉旋转建立不同的海底电性各向异性模型,然后采用交错网格有限差分法计算浅海海洋可控源电磁响应,最后通过分析同线情况下电场E_x分量的振幅和相位曲线特征以及海底电场及电流密度分布规律,分析各向异性对浅海海洋可控源电磁响应影响的物理机制,并讨论浅海各向异性情况下海洋电磁对高阻储油层的识别能力。得出的结论为各向异性介质中的浅海海洋电磁响应特征与深海有较大区别,在进行数据的处理、反演和解释时应区别于深海情况。     

海洋沉积物孔隙水的制备方法

介绍了几种海洋沉积物中孔隙水的制备方法,包括离心法、压榨过滤法和真空抽提法等,并对这些方法的优缺点进行了比较。     

时域反射技术测量海洋沉积物含水量的研究

时域反射技术(TDR)已被广泛应用于农业、地学等领域的水体分布特征研究。经实验发现,当沉积物孔隙水的盐度高于约0.5%时,利用传统的TDR探针无法测量沉积物的含水量。通过对TDR探针进行改进,发现加套管的TDR探针可以测量高盐分沉积物的含水量。观测了向干砂中加入盐度为0、0.5%、2%和3.5%溶液过程中介电常数的变化情况,初步建立了此种情况下沉积物的介电常数与含水量间的经验关系式。这一研究将为TDR在海洋沉积物含水量和水合物饱和度测量等方面的应用提供新的方法与思路。     

我国海洋地质分析测试技术

21世纪是海洋开发和利用的新世纪,随着国家对海洋地质调查工作的日益重视,海洋地质分析测试技术迎来了快速发展时期。本文对我国海洋地质分析测试技术的最新进展进行了简要评述:为满足海洋区域调查、海岸带地质调查的需要,建立了以大型分析仪器为主的多元素同时分析海洋地质样品的快速高效分析方法体系;针对新能源天然气水合物样品,开展了异常识别测试技术和应用测试技术研究,建立了用离子色谱法快速测定孔隙水中阴离子Cl^-、Br^-、SO₄^2-和阳离子Na⁺、NH₄⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺ 的方法,开发出了以声学、电阻、时域反射(Time Domain Reflectometry, 简称为TDR)三种探测技术为主的适用于天然气水合物模拟实验的探测新技术;对于海洋沉积物中有机污染物样品,采用复合固相萃取净化柱,对海洋沉积物萃取液样品进行净化分离,依次选用正己烷和正己烷－二氯甲烷混合液淋洗固相萃取净化柱,可有效保留基体杂质,实现了海洋环境地质调查中基质复杂沉积物样品的同时净化、分离与测试,可显著提高实验效率;同时在大洋矿产样品分析技术、海洋地质标准物质研制、船载与原位化学探测技术等方面也取得了重要进展。本文还提出在海洋调查和监测的应用中,船载及原位测试技术将愈趋重要,加强海洋化学传感器的性能和检测集成化技术是今后的一个重要发展方向。