高密度电阻率法成像

介绍在地质大学电法科研组“高密度电阻率法正、反演软件”的基础上,研制高密度电阻率法2.5维电阻率成像系统;讨论不平地形条件下高密度电阻率法2.5维电阻率成像的算法和软件,可用于九种常用电极装置观测结果的电阻率成像。对理论和实测数据的成像结果表明,该成像系统程序运行稳定,成像效果很好。     

高密度电阻率成像

介绍了高密度电阻率法的概念及该方法的工作特点，重点介绍了对阵列数据进行电阻率成像的佐迪法和2D积分法．并利用数值模拟结果及研究实例证实，两种成像方法均为可行的高密度电阻率成像方法．     

岩样电阻率成像系统

提出一种研究岩石电阻率的成像系统．首先介绍陈列电极的数据采集特点和电阻率图像的生成,然后给出用该系统实际测量砂岩样品的电阻率图像．该系统可以在实验室中对岩石样品电阻率的非均匀分布进行测定,并用图像表示;可以模拟地层的动态条件,测量电阻率的变化,同时给出在相驱方向的压力分布情况．     

大岩心电阻率测量响应的数值模拟

根据电极法岩心电阻率测量原理及准静态电场理论,用三维有限元法编制了大直径岩心电阻率测量数值模拟程序,并运用该程序计算考察了裂缝对大岩心电阻率的影响。得出大岩心的电阻率随着裂缝与电场方向夹角的增大而增大,随着裂缝宽度的增加而降低。该结果可供大岩心实验系统和大岩心实验的研发参考。     

基于交联线圈的随钻方位电阻率仪的地层电阻率成像仿真

本文针对具有交联接收天线的随钻方位电阻率仪器在穿过不同地层模型时,对地层模型电阻率成像进行仿真.交联接收天线由极化方向正交的两个线圈组成.交联接收天线在仪器旋转一周内的电压响应可以分离出反映地层背景电阻率信息的响应分量和反映地层电阻率在不同方位上相对变化的响应分量.两种分量进行线性迭加后可以实现对地层电阻率的全方位成像.本文通过对具有交联接收线圈的随钻方位电阻率仪器在两层以及两层以上的复杂地层模型中的电阻率成像仿真,提供了实际仪器在地质导向应用的参考模板,对于现场解释具有重要指导作用.     

井壁电成像测井全三维数值模拟与裂缝评价模型

根据井壁电成像测井仪器工作原理和技术指标,用三维有限元法研制了全空间数值模拟程序,并运用该程序对单裂缝地层介质模型测井响应进行了模拟计算,考察了测井响应随裂缝张开度、电阻率对比度的变化关系及仪器对双平行裂缝的分辨率,建立了用井壁电成像测井资料定量评价裂缝张开度的公式,针对所建公式在模型井中进行了测井资料处理验证,其结果比国外的方法精确.     

电性源瞬变电磁地空逆合成孔径成像

电性源地空瞬变电磁法具有工作效率高、勘探深度大、采集信号信噪比高、适用于地形地质条件复杂地区等优点.但是,到目前为止,由于尚未建立起该方法的解释系统,大大制约了该方法的发展.本文旨在建立起完整的地空电磁探测系统,丰富整个探测系统的理论.本文围绕地空瞬变电磁法全域视电阻率定义、瞬变电磁虚拟波场的克希霍夫偏移成像、逆合成孔径成像方法三个科学问题进行了系统研究.提出了用磁场强度定义全域视电阻率的迭代算法,理论模型试验结果表明计算出的视电阻率曲线首支趋于第一层电阻率,尾支趋于最后一层电阻率,实现了全空域、全时域视电阻率的计算;在先前研究的基础上,实现了适合电性源地空装置的瞬变电磁虚拟波场的克希霍夫偏移成像;采用相关迭加技术,实现孔径内多测点数据合成,将传统的单点处理方式发展成为逐点推移多次覆盖的逆合成孔径处理方法.层状模型试验表明:(1)全域视电阻率能够光滑、完整、渐变地反映出模型的电性信息变化;(2)当改变三层模型中间层电阻率时,全域视电阻率曲线随着参数的改变分异明显,对电性层的识别容易且直观;(3)由于在电阻率计算中同时考虑了接收机高度、偏移距、时间等各参数的影响,全域视电阻率可实现全空域、全时域的视电阻率计算.含水采空区的复杂模型算例表明:(1)根据不同测线的全域视电阻率结果可以看出,在靠近采空区的位置,全域视电阻率断面可以清晰地反映出采空区的空间位置,随着测线离采空区越来越远,采空区异常越来越弱直至消失;(2)波场变换和偏移成像的结果显示存在两个电性差异较大的界面,上界面指示地表,由于空气和大地之间的电性差异较大,故该界面波场信号反映强烈,遍布整个区域,下界面异常信号则主要集中在中部,向外逐渐减弱,指示采空区;(3)逆合成孔径成像结果表明地表界面在合成前后没有变化,而采空区异常合成后范围明显变小,且异常边界清晰,指示的采空区位置与模型吻合很好.本文借助于逆合成孔径雷达成像的基本思想,建立了一套电性源瞬变电磁地空逆合成孔径成像方法.基于反函数思想结合迭代算法提出的电性源地空瞬变电磁法的全域视电阻率定义方法,实现了全空域、全时域的视电阻率计算;借鉴瞬变电磁拟地震偏移成像算法,实现了瞬变场的三维成像;借鉴逆合成孔径雷达的思想,提出电性源瞬变电磁地空逆合成孔径算法,进一步提高了成像的分辨率.采空区模型算例表明相关叠加合成确实具有增强有用信号、提高信噪比、提高分辨率的诸多优点,证实了瞬变电磁地空逆合成孔径成像方法的有效性.     

瞬变电磁法在场地勘探中的研究及应用

本文利用等效代换的方法建立计算瞬变电磁响应的概念及方法,通过视电阻率的计算,进行实测剖面的二维电阻率成像,并利用该成像技术进行场地勘探,获得良好的效果。     

鄂尔多斯盆地定边—志丹地区延长组致密砂岩储层裂缝测井识别

裂缝是影响致密砂岩储层高产及稳产的关键,目前,对致密砂岩储层裂缝定性识别与表征仍很困难.在对致密砂岩裂缝研究现状系统调研的基础上,以鄂尔多斯盆地定边—志丹地区延长组岩芯、成像测井、常规测井资料为基础,分析裂缝发育类型,利用岩芯和成像测井标定,明确裂缝测井响应特征,优选对裂缝响应敏感的测井参数,建立有效的裂缝测井识别方法.研究表明:(1)定边—志丹地区裂缝按成因分有天然构造裂缝、钻具诱导裂缝、井眼崩塌裂缝、应力释放裂缝,按角度大小分为垂直裂缝、高角度裂缝、低角度裂缝、水平裂缝;(2)常规测井系列中对裂缝反映灵敏的参数依次为微电极、八侧向电阻率、声波时差、自然伽马、自然电位、双感应电阻率、井径;(3)通过裂缝敏感测井参数,分别构建曲线变化幅度参数(FIA)、曲线变化率参数(FIG),进而构建裂缝识别综合指数(FFA),结合电阻率侵入指数,在此基础上,采用人工判识方法,排除泥质条带、钙质砂岩等岩性变化所造成的影响,最终确定裂缝可能发育段,裂缝综合识别率为80.6％,能够对致密砂岩储层裂缝进行识别和预测.     

时间域航空电磁快速成像研究

基于电磁法理论,编写了时间域中心回线航空电磁正演算法程序,并通过查表法求取了视电阻率,时间域航空电磁的快速成像采用了经本文改进的快速一阶与二阶近似成像算法,通过四种典型地电模型对两种成像方法进行了对比,分析了两种算法在航空物探应用中的优缺点.试算结果表明,本文的两种快速成像算法均得到了比较理想的拟合效果,二阶近似成像算法对地层电阻率变化灵敏性尤为突出.     

井间电磁成像系统应用研究

井间电磁（EM）成像系统的技术目标是实现井间电学特性的直接测量,并提供井间电阻率的二维及三维图像.从1997年开始,胜利油田与美国EMI公司合作,开展了EM技术的应用与研究,主要是通过大型、系统的现场试验,在大井间距的条件下,进一步验证仪器的性能,进行油藏研究的适用性和可行性分析;以系统的现场实测数据为依据,加快成像处理方法和软件的开发;开展穿透金属套管井的EM试验,探讨金属套管条件下的电阻率成像方法。两年来,利用EMI提供的XBH2000型测量系统,对胜利油田典型的低电阻率砂泥岩剖面,成功地进行了3对井、10个井次的试验。试验证明了仪器性能的可靠,取得了测量重复性好、系统完整的井间EM数据.并反演得到电阻率成像,在分析井间油气分布和油层开采动态方面,取得了良好的地质效果.     

矿井瞬变电磁合成孔径成像处理系统研究

介绍了一套矿井瞬变电磁合成孔径成像数据处理计算方法及数据处理系统,该数据处理系统实现了对探测目标的处理解释和精细成像.介绍了瞬变电磁的视纵向电导微分成像法和人机对话计算机自动反演解释方法;阐述了瞬变电磁多用途处理解释系统的设计方法;通过对模型计算和实测数据的处理,做出视电阻率断面图、微分电导图、合成孔径成像图,通过对图形的比较分析以及根据验证成果的对比,证明该软件及数据处理方法达到了提高信噪比、提高分辨率的目的.     

二维电阻率成像研究

电阻率成像中最关键的问题就是获得雅可比偏导数矩阵。本文从二维微分方程的积分解出发推导了一种新的电阻率成像的雅可比偏导数矩阵,同时形成了成像方程。用内外迭代相结合的高斯塞德儿迭代方法解成像方程可以得到电阻率的分布图像。数值模拟结果表明该方法是有效和可靠的,尤其值得注意的是积分法电阻率成像方法初始模型可以采用均匀模型,减小了对初始模型的依赖。对用其它方法难以获得好的成像结果的单一高阻体,积分法也得到了较好的成像结果。河南商丘某野外资料结果表明,成像结果和实际地质情况吻合较好。     

一种高效的基于交叉梯度结构约束的三维地震走时与直流电阻率联合反演策略

基于交叉梯度结构约束的不同数据的联合反演可以提高地球物理成像的可靠度,但是由于不同观测数据对地下介质的灵敏度不同以及不同反演系统灵敏度矩阵元素的数值可能存在较大的差异,导致构建和求解联合反演系统存在很大的挑战.针对以上问题,本文提出一种新的基于单独反演模型更新量与交叉梯度结构约束相结合的联合反演策略.该策略利用单独反演系统分别确定出各个模型的更新量,然后利用它们约束交叉梯度系统的反演,得出新的模型更新量.通过这样的方式,有效实现了数据拟合与结构约束的平衡,实现了基于交叉梯度联合反演的目标.新的联合反演策略不需要对原来单独反演程序修改即可实现联合反演,减小了联合反演实现的难度,极大地提高了联合反演的易实现性,而且避免了联合反演矩阵存储及结构过于复杂难以求解的问题.基于新的策略,本文首次实现了基于交叉梯度结构约束的三维地震走时与直流电阻率联合反演.合成模型测试表明,与单一成像相比,联合成像减少了地震走时反演中出现的干扰异常并提高了电阻率反演的分辨率.     

河南商城汤泉池温泉电阻率成像

电阻率成像法在地热勘查中,可以客观较真实地反映断层、热储地质体的基本特征.本文阐述了地电成像的原理、方法以及汤泉池温泉地热地质条件,对4条电阻率成像剖面进行了解释及综合分析,为定井提供了依据.     

基于共轭梯度的全通道3D井地井电阻率成像研究

随着城市工程勘探及煤矿采矿区勘探要求的不断提高,二维地面及孔间电阻率成像无法确定电性异常沿垂直剖面方向延伸范围,三维地面电阻率成像面临着纵向分辨率小、空间覆盖不均匀等问题.本文提出井地井三维全通道电阻率成像方法,该方法计算时采用除去2个供电电极外其余全部接地电极所采集数据进行反演计算.在成像时首先采用有限差分方法求解3D静电场方程,并基于伴随矩阵方法计算非线性灵敏度矩阵,最后利用牛顿共轭梯度反演方法实现全通道电阻率层析成像.通过理论数据测试表明:全通道3D井地井联合观测方式能有效的对孔间电性结构三维成像,具有较好的纵横向分辨率,可以较好的解决实际工程地质问题及采空区在空间的分布形态难题.     

等位线追踪法在井间电阻率成像中的应用初探

井间电阻率成像是近年来发展起来的在工程应用很广泛的方法,其关键技术之一是反演方法,目前国内外主要是基于最小二乘法.综合国内外各种资料,本文借鉴医学CT引进等电位线的研究角度来进行电阻率反演追踪成像,根据测得的电流、电位推导出反演视电阻率的解析解,并在野外相对复杂的场地进行反演成像实践及解释,相对传统算法等位线追踪法计算简单快捷有效,反演成像精度比较高.该法可以结合传统的有限元等数值方法进一步研究以提高精度.     

基于交叉梯度交替结构约束的二维地震走时与全通道直流电阻率联合反演

在利用不同的地球物理勘探方法对地下复杂介质成像时,因观测系统的非完备性及数据本身对某些岩石物性的不敏感性,单独成像的结果存在较大的不确定性和不一致性.对于地震体波走时成像与直流电阻率成像,均面临着成像阴影区问题.对于地震走时成像,地震射线对低速区域覆盖较差形成阴影区,造成低速区域分辨率降低.对于电阻率成像,电场线在高阻区域分布较少,造成高阻区域分辨率较低.为了提高地下介质成像的精度,Gallado和Meju(2003)提出了基于交叉梯度结构约束的联合地球物理成像方法.在要求不同的物性模型拟合各自对应的数据同时,模型之间的结构要求一致,即交叉梯度趋于零.为了更有效地实现基于交叉梯度的结构约束,我们提出了一种新的交替结构约束的联合反演流程,即交替反演不同的数据而且在反演一种数据时要求对应的模型与另一个模型结构一致.新的算法能够更容易地把单独的反演系统耦合在一起,而且也更容易建立结构约束和数据拟合之间的平衡.基于新的联合反演流程,我们测试了基于交叉梯度结构约束的二维跨孔地震走时和直流电阻率联合成像.合成数据测试表明,我们提出的交替结构约束流程能够很好地实现基于交叉梯度结构约束的联合成像.与单独成像结果相比,地震走时和全通道电阻率联合成像更可靠地确定了速度和电阻率异常.     

电阻率成像技术研究与应用

层析成像方法的应用,使得物探技术变得更加简捷、高效和经济。本文介绍了电阻率成像的基本概念,讨论了该方法的技术原理,并详细阐述了电阻率成像技术应用于煤矿采空区勘察的操作方式、观测装置、数据处理等技术要素。结合某煤矿采空区勘察的工程实际,介绍了煤矿采空区探测时的测区及布线概况。通过对7条测线数据的解释,详细分析了测量结果,并对电阻率成像技术的发展前景做出了有益的探索。     

三种频带的岩石介电常数测量系统及测量结果

在实验室条件下，研制了三种频带范围的岩石介电常数测量系统和１１００ＭＨｚ谐振腔测量系统。上述测量系统覆盖了感应测井，随钻电磁波电阻率测井及电磁波传播测井所用的频率范围。对大庆油田和其它地区的多种岩芯样品进行了测量，取得了可靠的实验结果，有些已用于地球物理测井资料解释工作。