砂岩样品的震电效应实验研究（英文）

地震波场和电磁场耦合产生的震电效应与储层物性参数有关,含流体孔隙介质中震电效应的研究有助于更好的描述储层特性。本文我们对饱和砂岩样品中的震电效应进行了实验研究,构建了一套震电测量装置。利用此测量装置记录了在声波激励下砂岩样品中产生的震电转换信号,观测得到了砂岩界面产生的震电信号的衰减特性,在此基础上进一步研究了震电信号与砂岩物理参数之间的关系。在震电效应的实验中发现尽量减小参考电位与震电信号扰动区的基准电位之间的电位差是保证震电实验测量精确性的关键点,能够显著提高震电信号的可探测性。震电测量结果证实了地震波在含流体孔隙介质中传播时,能诱导震电耦合,同时给出了震电界面响应的特点。震电信号振幅随着波源与岩样距离的增加呈线性衰减,随着接收电极与岩样界面距离的增加呈指数衰减。不同渗透率砂岩样品中产生的震电响应结果表明震电响应的强弱与样品渗透率成正相关,震电效应可以作为研究储层渗透率的一种新方法。     

震电效应理论及其研究进展

近些年来有关震电效应的研究方兴未艾,在天然地震预报、工程勘察及石油勘探领域的应用潜力是促使国内外学者投入大量精力从事该项研究的主要动力.然而,有关震电勘探方法的研究尚处于理论探索和实验模拟阶段,还未在实际生产中得到应用.文中以震电勘探方法理论作为出发点,对产生震电效应的主要机理进行了详细分析,总结了国内外在相关领域的研究进展情况,对震电勘探方法的未来发展方向作一展望.     

震电效应研究在资源勘探中的应用前景

石油，天然气和水的储层主要为含流体多孔介质。由于油气和水资源勘探的日益增长的需要，与含流体多孔介质密切相关的震电效应研究在我国得到了迅速发展。针对声电测井探测渗透率，地震波传播的损耗及其控制，天然电磁波与电磁场的产生机制及其利用等问题，已对第一类震电效应（震阻效应或I效应），第二类震电效应（流动电势效应或E效应）以及充放电（激发极化）效应，开展了理论和实验研究，取得了相当大的进展。随着油气勘探二次创业的到来，将为震电效应在资源勘探中的应用带来巨大的机遇和挑战。     

震电效应原理和初步实验结果

从电化学理论、薄膜效应以及浓差极化，解释了震电效应的基本原理.通过室内沙槽和岩芯标本实验，发现了震电信号，且在砂土上的震电信号比粘土上的大；含石油岩芯标本上的震电效应信号比含水岩芯标本上的强.通过室外实验，也已经测量到可信的震电效应信号，从而为石油测井继续研究提供了实验数据.     

水饱和孔隙介质中平面震电波电磁特性的定量模拟

震电效应在地球物理测井和勘探领域拥有十分广阔的前景.为了研究孔隙介质中的震电效应,本文基于毛管模型中渗流场和电流场耦合理论,利用Pride震电理论对震电耦合波传播特性进行了定量模拟;对震电横波、震电快纵波、震电慢纵波的传播速度、衰减常数、电场强度、电流密度以及电荷密度进行了比较,定量分析了其随孔隙度、离子浓度、阳离子交换量的变化规律.分析结果表明:随着频率增大,三种震电耦合波波速、衰减常数以及电流密度与固相速度比值的模值增大,震电横波电场强度与固相速度比值的模值减小,震电快纵波、慢纵波电场模值增大.当频率相同时,震电快纵波波速最大、衰减常数最小,震电慢纵波波速最慢、衰减常数最大,震电横波的波速和衰减常数大小居于快、慢纵波之间;频率不变时,震电慢纵波电场强度与固相速度比值的模值最大,快纵波次之,横波最小;中低频时,震电横波电流密度与固相速度比值的模值略大于慢纵波;高频时,震电慢纵波略大于横波,快纵波一直最小.溶液浓度和阳离子交换量对三种震电波的波速和衰减常数影响很小;溶液浓度越大或阳离子交换量越小,三种震电波电场强度、电流密度与固相速度比值的模值越小,震电快纵波和慢纵波电荷密度与固相速度比值的模值也越小,但是相位几乎都不变.     

频率域有限差分数值模拟地震波衰减和震电效应特征

地震波在地下含流体孔隙介质中传播时,会引起中观尺度的"局域流",进而产生地震波震电效应.基于Biot(1941)固结理论的准静态方程,在频率域中采用空间有限差分方法,正演模拟虚岩石物理岩样的地震波衰减和震电效应.与时间域虚岩石物理方法相比,该方法既可以直接求取任一频率下的地震波衰减和电势,便于应用于实际岩样的预测分析,也避免了讨论岩样外表面施加的力源函数表达式及时间剖分稳定性条件等问题.首先利用周期性层状介质模型验证了本文所描述方法的有效性,并进一步求取分析了周期性层状介质两种不同特征单元的渗流电流密度及电势,数值模拟结果表明由中观尺度"局域流"引起的震电效应电势振幅数量级在实验室测量范围之内,随后,分析研究了四种不同高渗介质占比值的地震衰减及震电效应特征.最后,将本文提出的震电效应数值计算方法推广至二维,并求取了二维斑块饱和模型的地震波衰减、速度频散、电势的振幅和相位角数值结果.     

对波达波夫和Pride震电波方程组的对比分析

用Biot介质参数说明了波达波夫震电波方程组中弹性动力学 参数的含义，解释了第一类和第二类震电效应的意义，在忽略第一类震电效应条件下将该方 程组与Pride方程组进行比较，说明了二者在描述第二类震电效应方面的异同点. 同时指出 ：波达波夫方程组忽略了流体与固体的耦合质量；方程中的黏性耗散项丢掉了一个孔隙度因 子，依据该方程组计算出的弹性波和转换电场的幅度将偏大；边界条件之一存在错误，会影 响对波在界面上的反射透射规律的描述.     

震电勘探方法在大庆油田的实验研究

为检验前苏联和美国提出的某些震电勘探方法的实用性,在大庆开展了震电勘探方法实验,包括直流电场对地震波的影响以及地震波与电磁波的相互激发。实验是通过自制的电场前置放大器和已有的商用仪器在野外进行的。实验发现,在１０Ａ直流电场环境下,地震叠前炮记录上反射同相轴连续性变好,接收到第一类震电效应所引起的伴随电场和转换电磁波,这对震电勘探在大庆的进一步应用具有重要意义。     

利用天然电磁场高分辨探测地下油气水的可能性

利用电磁波和地震波的性质以及目前对含流体多孔介质震电效应的认识，分析了电磁波对震电参数的分辨力，并与电磁波对电导率参数的分辨力进行了对比．据此指出了天然电磁场高分辨探测地下油气水地层的可能性．     

利用天然电磁场高分辨探测地下油气水的可能性

利用电磁波和地震波的性质以及目前对含流体多孔介质震电效应的认识，分析了电磁波对震电参数的分辨力，并与电磁波对电导率参数的分辨力进行了对比．据此指出了天然电磁场高分辨探测地下油气水地层的可能性．     

井中震电效应的模拟实验研究(Ⅱ):孔隙饱和岩石部分

使用小功率直流电源(32V,3A),正交于声波传播方向供电,实验考察了直流电场对4块砂岩岩心的声学性质的影响,发现了一些以往文献没有报导的实验现象,总体上,有1)随通电时间增长,电流强度下降,最后趋于“饱和”;2)岩石的声速有先降后升的趋势,相对变化一般小于2％;3)纵波幅度呈现下降趋势,相对变化幅度最大可达到80％;4)声速和声幅的变化与岩石的渗透率有正相关关系,例如D7#20由于渗透率很低,因此声速和声幅的变化很小．结合岩石电阻率增大以及对含水饱和度影响岩石声学性质的一般认识,认为实验现象与电解导致的岩石孔隙内部含水饱和度的下降有关．研究结果有助于丰富对目前电法—地震勘探实验某些现象的认识。     

水库区地震前兆在地震预报中的意义

通过对龙羊峡和刘家峡两水库区附近的前兆台站记录到的近几年已发生大地震的明显前兆异常现象进行分析研究,发现当地震观测点附近存在水库或天然湖泊时其前兆现象更加突出.本文分析了这种现象的可能机理,指出利用这一特点进行坝区附近及大区域的地震短临预测的可能性.     

福建地下流体氟离子动态非地震前兆异常识别

2008年3—7月福建地区共发生4次中等地震,福建地下流体氟离子有多孔观测井,在震前或震后出现高值突跳的现象;2008年9-11月福建地下流体氟离子又有多孔观测井出现高值异常。本研究通过实验提出:该氟离子高值异常为非地震前兆异常,建议准备一支氟离子选择性电极作为备用电极,用于对比观测,以提高氟离子观测数据异常的判别。     

地磁“低点位移”现象与昆仑山口西8.1级地震

利用中国地磁台网多年的观测资料,研究了地磁垂直分量日变极小值出现的时间(低点时间)在空间分布上的异常特征即低点位移现象．该异常现象与强震发生有较好的相关性,发震日期为异常日后的第27天或41天前后4天,地点在低点位移突变分界线附近．2001年11月14日昆仑山口西8．1级地震前的10月8日也出现了少见的地磁低点位移强震异常．讨论了地磁低点位移的“感应-触发”机制。     

Short-term and intermediate-term geochemical precursors

Detection of precursory phenomena in observation data is essential to earthquake prediction studies. Continuous monitoring of radon concentration in groundwater in Japan in one case showed a short-term anomaly related to a nearby earthquake. With the exception of the 1978 Izu-Oshimakinkai earthquake (M7.0), however, no abnormal change has been noted. This may be due partially to difficulty in detecting insignificant precursory signals from observation data, which ordinarily contains a noise-induced fluctuations, and partially to lack of understanding of the mechanism controlling the appearance of precursory phenomena. In order to increase our knowledge of the variation pattern of precursory changes in radon concentration of groundwater, hydrologic precursors with significant features are examined in this paper. Complexity of appearance of precursory phenomena and problems in assignment of the specific earthquake are discussed.     

地震电磁前兆的观测

地震的电磁前兆现象越来越受到人们的关注,地震电磁观测技术也在不断地得到发展和改进,已经由被动的观测发展到主动的观测,由地面局部的观测扩展到空间卫星全球范围的观测。文中介绍当前国内外在地震电磁观测方面的研究进展和实例,展望了我国未来地震电磁观测技术的发展。     

典型干扰对连云港地震台体应变的影响

通过对连云港体应变仪运行至今的观测资料整理、分析,总结出日常观测中可能出现几种干扰现象,以求更好排除非地震前兆干扰,有效的增强对地震前兆异常的识别,对获得地震前兆异常特征识别有着重大参考意义。     

2013年岷县—漳县MS6.6地震前水氡浓度的临界慢化现象研究

基于临界慢化理论, 以2013年7月22日甘肃岷县—漳县M_S6.6地震前南北构造带及邻区水氡浓度观测资料为例, 逐一计算了表征临界慢化现象的自相关系数和方差。 研究结果表明, 2013年岷县—漳县M_S6.6地震前, 10个台点水氡浓度资料表现出较明显的临界慢化现象, 且出现慢化现象的观测点空间分布具有一定丛集性, 慢化持续时间呈现出由南向北迁移的特征。 综合分析认为, 临界慢化方法可以有效识别水氡资料蕴含的慢化信息, 这些早期异常信号对判定前兆异常所处阶段以及深入理解前兆资料变化的物理内涵具有重要的科学意义。