高密度电阻率法异常旁侧效应的认识与探讨

随着高密度电阻率法的广泛应用,当前以二维反演为主的资料解释方法中,经常会遇到旁侧效应解释问题.在三维高密度电法应用水平不高的当下,研究清楚二维高密度电法在勘探过程中旁侧效应的响应机制,会使二维高密度电法的测试结果更为准确,同时得到更广泛的应用.作者通过Res3dmod正演软件建模,利用Res3dinv反演软件获取反演数据结果,研究低阻地质体对测量结果的影响,抽取切片数据结果与二维反演软件Res2dinv处理得到的实例结果做对比,讨探旁侧效应的响应机制和一般规律,最后得出地质体旁侧效应的几点认识和相关应用体会.     

浅层岩溶和采空区综合探测方法与模型试验

岩溶和采空区已经成为高速公路建设中面临的热点、难点问题。为了准确探测高速公路地基下伏岩层中岩溶和采空区的几何形态和空间分布,提出了地质雷达先验信息的高密度电阻率约束反演方法。采用常规高密度电阻率反演方法、地质雷达和携带先验信息的高密度电阻率约束反演方法,对常见的岩溶和采空区地电模型进行数值模拟,分析岩溶和采空区不同方法的成像规律。结果表明,与常规高密度电阻率反演和地质雷达正演结果相比,携带先验信息约束的高密度电阻率法反演的异常体的空间形态更接近于真实地电模型,对边界的识别更加准确。随后,通过对山东章丘地区岩溶和采空区的模型试验,探明了岩溶和采空区的分布情况,验证了该综合预报方法对岩溶和采空区的探测效果,为高速公路地基下岩溶和采空区的治理方案提供了依据。     

井地电法的三维正反演研究

通过简化井地电法模型为垂直有限长线电流源作用下的三维地下介质模型,利用三维有限元法实现了垂直有限长线电流源作用下的三维地下介质电场的正演计算。应用非线性阻尼最小二乘迭代算法实现了地表电位数据的地下目标层电阻率反演,通过简化模型对相应计算程序进行了检验,证实了程序的可靠性。用给定模型正演得到的地表"理论合成数据"来反演地下异常体,并对数据测量范围和干扰水平对反演的影响进行了讨论。该研究可为提高井地电法反演质量提供部分理论指导依据。     

井地电法的三维正反演研究

通过简化井地电法模型为垂直有限长线电流源作用下的三维地下介质模型,利用三维有限元法实现了垂直有限长线电流源作用下的三维地下介质电场的正演计算。应用非线性阻尼最小二乘迭代算法实现了地表电位数据的地下目标层电阻率反演,通过简化模型对相应计算程序进行了检验,证实了程序的可靠性。用给定模型正演得到的地表“理论合成数据”来反演地下异常体,并对数据测量范围和干扰水平对反演的影响进行了讨论。该研究可为提高井地电法反演质量提供部分理论指导依据。     

边界系数法在高密度电阻率法正反演解释中的应用效果研究

通过“高密度电法微测系统”模型实验、有限单元法数值模拟、圆滑约束最小二乘法反演,探讨边界效应影响下的高密度电阻率法异常体边界的确定问题,研究异常体边界在反演断面上呈现的电阻率值与异常体边界两侧电阻率值间存在的统计关系.结果表明在高密度电法数据反演时,存在电阻率的过渡区域,异常体边界位于该过渡区域中,异常体边界在反演断面...     

大地电磁主轴各向异性二维理论模型反演分析

地下介质普遍存在各向异性,为反应地下真实地质情况,需建立各向异性模型进行研究。本文主要进行主轴各向异性大地电磁二维反演研究,采用有限单元法作为正演模拟方法,将正演响应结果与前人计算结果进行对比分析,验证了算法的正确性,并对不同方向上电阻率响应灵敏度进行分析。采用非线性共轭梯度法进行反演研究,该方法不需要直接计算雅克比矩阵,相对于其他反演方法节省了计算时间,计算效率高;目标函数的建立对于不同方向上的电阻率采用不同的正则化参数来进行约束。通过复杂的各向异性体模型进行反演,结果显示对于不同方向上电阻率的恢复以及异常体位置的圈定都取得了较好的效果,说明了反演算法的有效性。     

基于FFT的重力正反演方法及其在漠河盆地油气远景预测中的应用

基于快速傅里叶方法原理改进了Parker和Oldenburg提出的重力数据二维及三维的正反演方法,通过对一组模型使用改进前及之后的两种方法进行验算,结果表明该方法在三维重力异常正演计算及三维深度反演计算中均取得了较好的效果。将该方法应用于漠河盆地的基底深度反演中,并综合前人论文资料及先验信息,将漠河盆地划分为四个构造单元。并通过详细分析,预测了漠河盆地的油气远景区。     

基于有限单元法的三维地电断面电阻率反演

在三维电阻率的有限单元正演模拟中,简化边界条件以减少计算时间,推导了用异常电位法计算偏导数矩阵的方法,克服了总电位法中的电源点附近节点电位模拟误差的影响,使偏导数计算精度大幅度提高;在最小二乘反演中,加入体积因子以解决多解性问题,并提高了反演精度;通过对典型模型的试算,反演结果与真实模型较吻合.     

利用高密度电法勘探盐边县格萨拉巨型滑坡堆积体

探讨盐边县格萨拉巨型滑坡堆积体的滑动面的位置和形态并分析滑坡稳定性进而为拟建高速公路路线设计提供有效的建议。采用高密度电法作为初步勘察阶段的滑坡勘探手段,建立不同采集装置的滑坡正演模型进行数值分析,初步了解拟勘探滑坡的视电阻率拟断面图并确定采集装置类型,结合地质调查结果,确定主要的反演参数,并根据反演结果修正正演模型进行对比判别。结果表明研究所用的反演参数效果较好,正演模型修正之后的视电阻率剖面与反演结果相匹配,使反演解译成果能够较好地反应出真实滑动面的位置和形态,且通过钻探得到了验证,计算结果表明该滑坡处于不稳定状态。最终,拟建高速公路的选线设计采纳了研究成果,对该巨型滑坡堆积体采取绕避措施,说明高速公路初步勘察阶段采用高密度电法作为巨型滑坡堆积体滑动面勘察的地球物理勘探手段是经济且高效的。     

大地电磁二维正演响应特征试算

采用基于有限差分的大地电磁二维正演程序,分别对单个低阻异常体、高低阻复合异常体和断层两侧高阻异常体模型进行了模拟计算,对比TE、TM视电阻率和相位特征以及TP振幅的响应规律进行模拟归纳并且总结出大地电磁二维正演的响应特征,为大地电磁方法的设计和数据解释提供参考与借鉴.通过计算结果表明:在二维大地电磁测深正演响应特征中,TE、TM视电阻率和相位以及TP幅值展现出不同的形态,其中TE模式可以更好地分辨纵向地质体异常,TM模式可以更好地分辨横向地质体异常.     

地震反演中的三维复杂约束模型

地震反演中约束信息模型的建立,特别是多井、断裂发育区的三维复杂约束模型的建立,是地震波阻抗约束反演中的关键技术环节,对反演质量有着重要影响。运用地震、地质综合分析方法,系统地研究了测井资料垂向井孔轨迹约束、地质层位横向控制约束、断块约束、地层沉积模式和接触关系约束等三维约束模型的关键要素。在三维复杂构造和沉积框架关系建立、约束信息三维空间内插外推以及二次修正方法研究的基础上,建立了包括逆断层在内的复杂断裂约束模型以及河道、盐丘(或礁体)和地层缺失等地层沉积模型。通过对胜利油田牛庄地区三维复杂区块实际约束模型的建立和反演,证明了该方法行之有效,大大提高了反演结果的精度,取得了良好的应用效果。     

基于采煤机截割路径的动态三维地质模型构建方法

针对虚拟综采工作面难以构建实时动态煤层的问题，提出了一种根据采煤机行走轨迹构建三维地质模型的方法.建立了初始三维地质模型和动态三维地质模型，并提取了目标煤层的轨迹曲线，为采煤机提供了目标截割路径;基于当前工作面采煤机的实际截割情况及未来发展趋势提出了三种采煤机截割方案，分别是采煤机记忆截割、人工干预的采煤机记忆截割和采煤机自主截割;建立了真实的虚拟综采工作面，构建了三种方案的实际煤层形态，并进行了仿真对比实验.结果表明:通过采煤机自主截割方案构建的实际煤层的总体平均误差为15.73mm，能够实现较小的割岩量和较高的回采效率.     

用于频率域航空电磁数据的二维自动调平

研究了频率域航空电磁数据的自动调平问题.提出了一种基于一维、二维滤波处理的二维自动调平算法.零漂具有随机性且一般变化缓慢,二维滤波处理可从航电数据中求出包含局部异常和零漂的中间结果,一维滤波处理能从中间结果中求出零漂主要成分,二者结合就能从航电数据中除去大部分零漂误差.该算法只需输入简单的处理参数,实际数据处理结果表明它比以往的调平方法计算速度快、调平效果好、人为因素对结果的影响小,可有效除去零漂造成的"窗帘效应",提高视电阻率和平面剖面图质量.二维自动调平算法为频率域航空电磁数据的零漂调平提供了新的处理手段.     

运用极值搜索法模拟地震勘探中的二维随机溶洞介质

缝洞型储层是一种很重要的油气储层,但其非均质性很强,目前的随机介质理论已经无法描述缝洞型介质,需要进一步发展缝洞介质建模理论。首先给出了极值搜索法建立二维随机溶洞介质的基本理论;其次,以目前常用的4种随机介质为基础,运用极值搜索法构造了4种二维随机溶洞介质模型;最后,以高斯型随机介质为例,通过建立几种二维随机溶洞介质模型来讨论自相关长度、孔隙度、分区边长对模型的影响。模拟的结果表明,通过选择不同的参数,极值搜索法可以更加方便、灵活、完整地模拟复杂溶洞介质模型。针对渤海某地区浊积扇非均质性强的特点,利用极值搜索法建立了随机溶洞介质,对浊积扇的非均质性进行精细刻画。正演模拟结果表明,浊积扇地震剖面上的反射特征与物源的距离关系密切,从而为浊积扇的识别提供了一定的参考依据。     

层状介质中三维物体重构的对比源反演算法

对比源反演（CSI）算法将反演问题转化为求解成本泛函的极小值问题,从而形成重构对比源和对比度的迭代序列。开发了一种三维CSI算法对层状介质中的三维物体进行重构,该算法是对二维对比源反演算法的推广。该算法无须正演计算,亦无须人为地选择正则化参数,反演过程更稳定。CSI的每一次迭代过程均采用快速Fourier变换技术计算并矢Green函数算子及其共轭算子,确保了该算法在三维层状介质情况下的高效率。复杂模型的反演结果说明,CSI算法对重构层状介质中的任意三维异常体是非常有效的。     

L1约束的三维人脸稀疏重建

为了提高三维稀疏重建的精细度和鲁棒性,该文在改进模型参数先验分布描述的基础上,推导出一种最大后验概率参数估计方法即L1约束最小二乘重建方法。在BFM三维人脸库上测试重建算法的误差,L1约束最小二乘重建方法的重建结果精度优于无约束和L2约束最小二乘重建结果,也优于文献中的动态成分选择算法的结果,并且重建性能更鲁棒。实验结果表明:该方法与传统的无约束最小二乘或L2约束最小二乘等方法相比,能更可靠地克服实际中三维稀疏形变模型的表示基存在严重的多重共线性的问题,具有较好的重建性能。     

电磁波组合测井资料在水淹层解释中的应用

兆赫级测量频率的电磁波测井提供了电导率和介电常数两类信息,有助于解决岩层经过长期注水开发后的水洗状况识别困难的问题。针对大庆油田电磁波组合测井仪,利用均匀介质磁偶极子电磁场理论考察分析发现,60 MHz相位差同时受岩层介电常数和电导率的影响,而2 MHz相位差值主要受岩层电导率的影响。同时,合理构建了由相位差曲线快速反演计算介电常数和电导率的公式：首先,针对2 MHz相位差曲线,建立已知介电常数,反演计算电导率的公式;其次,以深侧向电阻率为已知输入,建立由60 MHz相位差曲线反演计算介电常数的公式。针对两口密闭取心井进行反演计算,计算出的介电常数及电导率很好地反映了岩层水洗状况。利用反演计算的电导率和介电常数建立岩层水洗程度识别标准,符合率达到87.5%,为污水回注岩层的剩余油有效识别创造了条件。     

基于并行神经网络的二维FIR数字滤波器设计

通过对二维FIR线性相位滤波器的幅频响应特性的分析,提出了一种用并行神经网络算法来设计二维FIR线性相位数字滤波器的新方法,其主要思想是使幅频响应误差函数最小化.该方法避免了矩阵的求逆运算,而且因为采用了并行算法,能快速获得滤波器系数.给出了二维FIR圆对称线性相位低通数字滤波器优化设计实例.计算机仿真结果表明由该方法设计的二维数字滤波器,通带和阻带范围波动小,所需计算量非常少,稳定性强.     

小样本数据下三维地应力反演分析

对于地下矿山等工程,初始地应力场的有效获取意义重大,但由于地质情况复杂,实测数据不足等原因,小样本数据下的三维地应力反演分析不易进行。本文在进行现场应力测量的基础上,提出了一种以边界荷载法为基础,结合反向传播神经网络（back propagation neural network,BP）的Flac3D地应力反演改进方法。以建个元高速公路五老峰隧道为示例,首先通过建立反演区域的三维地质模型,通过边界荷载法试算各边界条件的大致范围,再利用BP神经网络的非线性特征建立反演参数与地应力之间的函数关系,最后进行正算反推求解反演最佳边界条件。实测值与反演值进行对比,误差在可接受的范围内,证明了该方法在复杂地质体地应力反演中的可靠性与实用性。