非金属管道内堵塞的探地雷达识别与数值仿真

针对市政工程非金属给排水管道堵塞点定位工程问题,文章从探地雷达(ground penetrating radar,GPR)信号受迫响应频域角度识别管道内水位以实现对堵塞点定位。对于非金属管道,以PVC管为代表建立时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)正演模型,演示了电磁波在PVC管道内的受迫响应过程;分别使用矩阵束法和快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)法取得受迫响应频率,进一步由正演计算得出不同水位高度受迫响应频率曲线;由受迫响应频域识别的影响因素分析,得出识别误差受入射波带宽和填埋土层介电常数影响较大;设计了沙槽实验模型,获取不同水位的GPR实测数据;对实测数据进行分析,并应用FDTD正演模型进行拟合,拟合结果与实际相符合。     

金属材料复介电常数在电磁波时域有限差分方法中的实现方法

由于金属材料的介电常数为复数,直接利用时域有限差分方法(FDTD)处理金属材料电磁波问题时,会导致计算结果的发散及不稳定问题.本文采用各向同性有损耗金属材料介电常数的Drude色散模型,利用电位移矢量作为辅助中间变量,推导出了各向同性色散金属材料的辅助差分FDTD迭代公式.利用该辅助迭代公式计算了金属Au光栅与平面电磁波的相互作用,结果表明该方法解决了数值计算中的不稳定问题,模拟效果较好.     

黄土机场近地表填土层含水率快速无损检测研究

黄土高填方机场施工期间容易形成填土缺陷等问题,导致机场运行期存在安全隐患。地质雷达无损检测的方法通过研究场地介电常数和电导率等因素,对填土机场存在的不可见缺陷具有较好的检测效果。本文利用电磁波数值模拟的方法,对考虑到介电常数以及电导率影响下的典型缺陷进行数值模拟,同时通过二维数据的介电常数递推计算含水率,对可能存在的缺陷体进行及时监测,从而达到快速无损的检测目的。     

石墨烯2种电导率模型的比较与分析

基于2种不同的描述石墨烯电导率的公式(Kubo公式和Drude公式),对于微波波段石墨烯的电导率、介电常数及折射率进行了计算,并将得到的结果进行比较与分析.结果表明,2种微波波段公式得到的石墨烯电导率相差无几,介电常数虚部完全相同,但实部有着明显的差异.Kubo公式计算出来的介电常数实部随着频率的增加趋近于Drude公...     

多参数位移反分析优化设计与约束反演

针对岩土工程位移反分析，提出一般地应力场优化设计的数学形式，构造了岩层变形破坏的结构性计算模型。应用以有限元和约束优化为基础的正定式化方法进行了多参数约束反演，并编制了计算程序。通过地应力参数和岩层结构模量的数值反演算例，说明优化设计和约束反演能同时有效地识别多个参数，可提高反演可靠性和准确度，且能保障计算稳定性。     

超高频(UHF)范围内沉积岩的介电特性

本文给出了在实验室用同轴测量线装置测得的沉积岩岩石样品的介电常数,分析了取自胜利油田的三类岩石样品的测量结果。讨论了岩石介电常数与频率、孔隙度、孔隙水的矿化度等的关系,提出对不同岩石类别应取的介电常数值,给出了计算孔隙度公式。所得出的结论对电磁波传播测井曲线的解释和电磁波传播测井仪器的设计有一定意义。     

电磁波测井的数值计算

电磁场的数值计算随着计算机技术的飞速发展而得到很大的促进.数值方法可以解决经典法解决不了的问题.电磁波测井是电磁波理论的一个重要的应用,当电磁波在非均匀媒质中传播时,用测井仪器测量不同位置上电场的相位差和幅度比的变化,根据这些变化曲线可以求得媒质(如地层)的介电常数∈和导电率σ.因此测井问题的计算机模拟是重要的,通过它可     

一种电磁波电阻率测井仪的设计实现

本文介绍了一种电磁波电阻率测井仪的电路实现.电磁波电阻率测井仪周期地发射特定频率的电磁波并接收回波,通过检测不同接收天线接收同一频率信号的相位差来判断地层介质的电导率.继而可以由不同地层的电阻率得到该地层的石油含量.本文讨论的电磁波电阻率测井仪经过近两年的研制,已成功制成实验样机,在同一实验井与进口测相仪器进行了测井曲线对比,得到了满意的结果.     

基于正交采样的随钻电阻率测量响应特性

地层电阻率参数的精确测定是随钻电磁波电阻率测井仪器测量的关键,其测量的核心在于感应电磁波信号幅度比和相位差的计算。针对幅度比和相位差准确计算需求,采用正交采样方法,对相邻接收线圈处的感应电磁波信号进行预处理及正交采样,计算得到相邻接收线圈处感应电磁波信号的幅度比和相位差,并通过仿真实验分析线圈系结构穿过不同电阻率参数层状地层模型时相邻接收线圈处感应电磁波信号幅度比和相位差的响应特性,验证正交采样方法在幅度比和相位差准确计算方面的优势。结果表明:在感应电磁波信号数字采样时对每路信号进行多周期采样后取平均,提高了感应电磁波信号幅度比和相位差的计算精度;另外,通过正交采样方法对每路信号间隔T/4后进行采样,提高了计算速度。采用该方法能够满足随钻电磁波电阻率测井仪器对实时性的要求。     

基于二维高密度电阻率勘探数据的三维反演及应用

针对目前高密度电阻率法所采用的数据处理方法主要是把地质结构体视为二度体进行二维处理,从而二维数据资料处理结果只是一种近似解释,其计算精度与反演效果达不到精确反演的要求,设计一种典型的地质体模型,利用有限单元法进行正演计算,对含有高斯随机误差的各测线二维正演数据分别进行高密度电阻率法二维、三维反演,对比二维和三维的反演结果.最后在广东某场地采用高密度电阻率法对岩层划分,利用二维勘探的数据进行二、三维反演.研究结果表明:三维反演受高斯随机误差的影响更小,反演结果与实际地质模型更接近;三维反演在岩层划分中更能凸显岩层分界面区域,岩层的空间分布及岩层、覆盖层的整体连续性能更真实地体现,与钻探结果吻合程度更好.     

低孔低渗储层基于测井资料反演m值与饱和度计算方法研究

低孔低渗储层具有低孔隙度、低渗透率非均质性强等特点,其岩电参数特征与常规储层存在显著的差异;因此储层含水饱和度的计算是测井评价的一个难题。对南海西部海域大量低孔低渗样品的岩电实验结果进行分析研究,建立了利用测井曲线反演地层胶结指数m值与含水饱和度的方法。实际计算结果表明,由算法反演得到的胶结指数m值与岩心岩电实验结果很接近,因此可证明利用算法计算得到低孔低渗储层含水饱和度是可靠的。     

双频介电测井资料解释方法

为了提高新疆油田介电测井资料的解释质量,在综合考虑了岩石电阻率、介电常数及其频散特性与油气饱和度关系的基础上,构造了频散衰减指数法、饱和度差值法、饱和度连乘法、介电常数频散校正法、径向饱和度差值法、介电常数差值法、组合参数法、电阻率与介电常数比值法和相位差与幅度比交会图法9种定性的油气指示方法,并应用于实际资料的处理。结果表明,9种定性方法均有效果,特别是幅度比与相位差的交会图法效果更为明显,能很好地识别油气层。     

水平井随钻电磁波电阻率数值模拟

随钻电磁波电阻率随着钻井技术进步市场和份额逐渐增加,由于水平井测量环境与直井存在较大差别,仪器受到影响因素也与直井不同,明确水平井中随钻电磁波电阻率的测井响应规律有助于水平井测井资料解释。依据电磁波电阻率测量原理,根据Chew理论,推导了TI介质中电磁场的波场分解,进而建立三维空间电磁波电阻率数值模拟正演方法。模拟了不同工作频率、不同相对井斜角、不同围岩电阻率以及地层界面情况下电磁波电阻率的测井响应规律。结果表明:幅度比和相位差随着地层电阻率的增大而减小,表现出与地层电阻率呈单调递减的函数关系;相位差对地层电阻率的敏感程度明显优于幅度比,适用的地层范围更大;井斜角越大,地层界面上下地层电阻率对比度越高,越容易在层界面附近产生"极化角",有助于识别地层界面;相同工作频率,围岩对幅度衰减电阻率的影响要大于相位差电阻率的影响;相同测量方式,围岩对低频工作模式的影响要大于对高频工作模式的影响;随井斜角的增大,幅度衰减电阻率与相位电阻率出现分离;工作频率越高,不同源距的电阻率值分离程度大。     

瞬变电磁波测井三轴感应响应特征

瞬变电磁波测井的关键在于对不同界面的探测与识别,为提高仪器的灵敏度和探测距离,采用时间域瞬变电磁方法,模拟高精度三轴测井装置下的瞬变电磁波响应.结果表明:地层距离接收线圈越远,则异常出现的时间越晚,对异常的探测越不敏感;异常场的响应分析表明时间域远探测距离可达50 m左右;同时,瞬变电磁波测井响应对线圈的收发距并不敏感,因此可以采用较短的仪器长度达到频率域较长仪器才能做到的远探;瞬变电磁波遇到高阻层时传播速度加快,识别油-水层界面的能力增强可见瞬变电磁波测井拓展了薄层敏感性测井资料在储层评价方面的应用,对于电磁波测井领域的发展意义重大.     

基于特征曲线重构的波阻抗反演在复杂储层预测中的应用

在目前储层预测方法中,基于测井约束的波阻抗反演作为一项关键技术,应用效果较为良好。对于其反演效果的优劣,声波测井资料品质具有显著影响。当声波特征曲线对有效储层与围岩差异的敏感性较低时,常规测井约束反演的结果对储层刻画能力会有所不足,而测井特征曲线重构技术则可以有效改善储层预测效果,提高砂体边界刻画的精度。本文在研究区实际地质特征分析的基础上,依据现有地震、测井资料,并结合储层预测需要,从声波测井资料的特点出发,通过特征曲线重构方法,将自然伽马、自然电位、电阻率等对岩性较为敏感的特征曲线与声波资料融合,最终在重构后的声波曲线基础上,通过测井约束波阻抗反演来表征储层。实际应用结果表明砂、泥岩得到良好区分,储层描述明显改善,为后续生产开发提供了有效指导。     

介电参数数值实验在探地雷达试验检测中的应用

相对介电常数标定是探地雷达试验检测的重要内容,直接影响探地雷达的试验检测精度,常规的方法是采用取芯进行校正,从反射时间和芯样厚度来获取波速和近似的相对介电常数,常常忽略了介电参数中电导率对雷达波速的影响。为减少单一的取芯校正方法带来的误差,采用时域差分法,对不同电导率的钢筋混凝土介质的双介电参数进行数值实验,分别从数值模拟剖面、单道波信号、电场分量波场快照3个方面,讨论了钢筋混凝土介质的相对介电常数、电导率和波速三者之间的关系,并分别采用三次插值和双调和样条插值方法获得了双介电参数对雷达波速校正的相关关系。结果表明:双介电参数与雷达波速的相关关系呈分段曲面分布,应综合考虑电导率和相对介电常数来进行雷达波波速校正。     

川东北地区碳酸盐岩储层孔隙度预测方法研究

许多研究都已经证实在碳酸盐岩储层中孔隙结构对声波速度影响很大,因此在孔隙度反演时必须考虑孔隙结构的影响。通过对Gassmann方程的合理简化并引入Eshelby-Walsh干燥岩石椭球包体近似公式;导出了计算岩石孔隙结构参数的公式,并统计分析出岩石孔隙结构与其它弹性参数间的变化规律。利用这种统计规律推出了考虑碳酸盐岩孔隙结构孔隙度计算公式。由于该式计算孔隙度时考虑了纵波速度、横波速度、密度、岩石孔隙结构参数的影响,使求取孔隙度更加合理。最后测井数据试算结果与川东北地区应用实例都证实利用该方法预测碳酸盐岩孔隙度精度高于常规方法。     

应用低频微波波段GPR测量土壤结构

结合在内蒙古包头地区和上海崇明岛地区的实验站点开展的实验工作,尝试性地提出了探地雷达用于刻画农田土壤剖面层位结构的方法.按照该方法在对探地雷达数据进行处理和分析之后,得到了沿测线的土壤结构细化剖面图,并与开挖剖面对比,结果吻合良好,表明采用探地雷达可以有效地探测土壤层位结构.     

曲线重构反演在火成岩储层预测中的应用

苏北盆地海安凹陷四灶地区阜宁组火成岩发育,但火成岩分布复杂,地震资料品质较差,声波时差曲线对火成岩及其变质带和碎屑岩的反映不明显,火成岩储层预测难度大.针对研究区的特点选取了曲线重构反演来预测火成岩储层.通过对研究区多口井测井曲线的统计分析,优选出能够有效区分火成岩与碎屑岩的GR曲线进行重构,利用GR曲线重构建立的拟阻抗初始约束模型与实际地质规律的吻合程度明显高于用原始曲线建立的模型,GR反演成果所描述的火成岩分布特征与实际的地质分析和认识吻合也较好,说明曲线重构技术在本次反演中起了积极而有效的作用.利用该反演结果,结合目标区的地质认识和实际钻井、测井资料,对火成岩储集层进行了综合描述,描述8个火成岩控制的圈闭,预测6个新圈闭.