隧道反射波超前探测有限差分正演模拟与偏移处理

针对地下工程领域隧道不良地质灾害超前探测问题,构建断层、倾斜软弱夹层等地质灾害体的隧道介质模型,研究隧道反射波超前探测的波场传播机理与偏移成像问题。利用一阶速度-应力弹性波方程和高阶交错网格差分计算方法,导出隧道工程反射波探测数值模拟的差分计算格式、数值稳定性条件以及边界条件,对上述模型进行正演模拟,得到相应模型不同时刻的波场快照与地震合成记录;通过对这些模拟结果进行分析,验证高阶交错网格差分法在隧道波场正演中的有效性。在导出弹性波方程逆时延拓交错网格差分计算格式基础上,通过求解程函数方程,获取激发时间成像条件,进而得到隧道全波场逆时偏移算法及偏移处理程序,并应用于隧道波场偏移成像中。研究结果表明:采用高阶交错网格有限差分逆时偏移算法能使反射波归位,绕射波收敛,从而大大提高了隧道工程反射波探测的分辨率,为隧道超前探测资料的解释提供理论依据。     

四川盆地页岩储层正演模拟地震响应特征

页岩气的储量巨大且具有低碳环保的优点,具有很大的勘探开发价值,但目前中国页岩气的勘探仍处于初步探索阶段。为了研究页岩气储层的地震响应特征,以四川盆地某气田为研究区,通过设计页岩地层楔状体模型进行声学介质波动方程正演,分别研究页岩储层厚度、地震子波主频及含气性的变化对页岩储层地震响应特征的影响。然后,根据该研究区的实际测井数据和地震资料,建立了连井剖面的二维地质模型,并对其进行声学波动方程正演模拟,最终对研究区储层响应特征进行分析,从而能够初步预测出有利的含气储层,并为验证后续反演结果的准确性提供可靠的依据,对四川盆地及其周围地区页岩储层特征的研究具有一定的指导意义。     

塔中白云岩岩溶储层地震正演模拟及其响应

针对塔中地区埋深在5 000 m以下白云岩岩溶储层发育的类型和特点,通过建立的2种随机地震地质模型和1种实钻井随机模型,采用弹性波传播交错网格高阶差分模拟方法,分别模拟了基于实际介质模型条件和当岩溶储层孔缝洞内充填物性质发生变化时的地震波场响应.结果表明,对于单层储层厚度大于7 m、子波频率为20~30 Hz的地震响应表现为弱反射能量或呈现峰-谷-峰似串珠状的弱反射特征,当充填物性质由致密到疏松、流体含量增多或子波频率提高时,其串珠状反射能量和强度也明显增强.另外模拟结果还揭示,地震对大于7 m的单层储层厚度的分辨能力远大于存在薄夹层的具有相同叠加储层厚度的情况.     

各向异性介质弹性波场正演及偏移

大量数据表明地下岩层的地震各向异性是普遍存在的.然而在常规处理中,通常视地下介质为各向同性介质,这必然导致一定的误差.作者从弹性波动方程出发,用虚谱法正演模拟了横向各向同性介质中弹性波场,用弹性波多分量联合逆时深度偏移法,并在计算中很好地解决了边界反射问题,实现了多波多分量资料的偏移,获得了一些与各向异性介质有关的波场信息和认识.这些信息和认识有助于复杂地层成像和岩性参数反演.     

基于三维有限差分方法的三分量感应测井正演模拟

在三分量感应测井中,正演模拟是研究测井响应特征和资料处理的必要基础,其能够为快速有效分析地层物理特性提供依据,从而帮助找到最佳钻井区域。为系统考察多种复杂地层模型下的三分量感应测井的响应特征,从Maxwell电磁方程组出发,利用交错网格有限差分法推导三维频域电磁响应的差分计算格式。针对水平地层和倾斜地层等复杂模型中的三分量感应测井响应进行数值计算,总结发现三维感应测井工具对复杂地层具有很强的探测能力,且纵向磁场分量比水平磁场分量具有更高的纵向分辨率,对于地层变化更加敏感。正演模拟及分析结果可为三分量感应测井仪器参数的优化设计、资料处理等工作提供重要的理论基础及参考依据。     

波动方程优化正演模拟研究

随着勘探目的层的逐渐加深,勘探难度越来越大,尤其是野外地震资料的采集,如果采集参数不合理,后果是不堪设想的。为此,在勘探某一区域时,在对野外采集参数分析优化设计出观测系统后,为确保采集参数和观测系统设计得合理正确,必须建立地质模型进行正演模拟,来检验各项参数。传统的观测系统正演模拟主要使用的是射线追踪理论,射线追踪存在高频近似假设及不能模拟多路径现象,存在着理论缺陷,本文将利用波动方程开发出新的正演模拟方法,收到了良好的效果。     

垂直磁偶极子2.5维正演模拟

讨论实际生产中常见的垂直磁偶极子2.5维正演问题.从Maxwell方程组出发,沿构造走向做Fourier变换转化到波数域,采用波数来模拟三维垂直磁偶源的特征;然后采用有限差分法计算得到沿走向方向的一系列离散波数场,再进行反Fourier变换得到空间域的场响应,从而实现2.5维正演.通过对比标准模型模拟结果,检验正演模拟的正确性之后,对不同参数下的水平板状体模型进行了试算,结果表明:(1)改变工作频率,磁场强度垂直分量在板顶均出现极小值,两侧有对称的极大值,且频率越高,磁场响应越激烈.(2)改变埋深,埋深越浅,磁场响应越激烈.(3)改变板长,板长越长,两个极大值间隔越大.当板长小于收-发极距时,只有一个极小值;而板长大于收-发极距时,曲线会出现两个极小值.(4)改变装置收-发极距,收-发极距越小,磁场强度垂直分量总体会越强,且当收-发极距比水平板长还小时,响应曲线也会出现两个极小值.分析得知,两个极小值本来是存在的,只是随着收-发极距相对板长不断增大,两个极小值便会重合在一起,造成平时所见的只有一个极小值现象.     

基于多GPU加速的各向异性弹性波正演模拟

比较分析了在不同网格大小介质模型情况下,分别采用串行计算、CPU 16个线程并行计算和4块GPU并行计算进行各向异性弹性波动方程正演模拟的执行时间差异。发现在网格点为2563的大模型上,用4块GPU的并行模拟计算相对16线程并行计算与串行计算的加速分别为30倍与156倍。表明多GPU并行算法可以显著缩短数值模拟时间,而且模型网格越大,加速效果越显著。因此,在单机环境下进行大尺度模型的各向异性弹性波正演模拟,采用多GPU并行计算方式是一个合适的加速选择。     

网格并行编程方法及其在地震波场正演模拟中的应用

波动方程的地震波场正演模拟是研究复杂地区地震资料采集、处理和解释的有效辅助手段,其巨大的计算量往往是单台计算机难以承受的.MPICH-G2是传统的紧耦合并行策略在网格中的实现,然而它对网格环境要求高,带宽需求大,且已不能适应目前基于Web Service的网格架构.研究并实现了网格松散耦合并行策略,将任务按照粗粒度方式划分,减少子任务间同步次数和通信量,有机地将网格计算和波动方程的地震波场正演模拟结合起来.由于地震波场正演模拟是计算密集型任务,节点间数据传输量并不很大,非常适合这种松散耦合的并行策略.实验表明,这种网格并行方式可以有效地减少地震波场正演模拟的时间,提高效率.     

广角反射研究及高斯射线正演模拟分析

对广角反射的基本原理作了较为深入的研究 ,同时通过典型模型实例 ,采用高斯射线正演的分析方法 ,得到了一些重要的结论 :采用广角反射可以得到信噪比比常规方法高的地震信息 ,这对地震数据的处理十分有用 ;广角反射波信息出现在直达波以外 ,炮检距很大 ,但能量比非广角反射波能量高。对于深层高陡构造的地质体来说 ,采用常规方法一般不能得到深层高陡地质界面的反射信息 ,这时采用广角反射来采集数据特别实用     

任意偶数阶精度交错网格声波方程数值模拟

以波动理论为理论基础,利用泰勒级数展开推导出了一阶应力-速度声波方程组的空间任意偶数阶精度交错网格差分格式。选用衰减边界条件,进行了边界效果对比及差分精度选取测试。结果表明差分精度越高,频散越弱,数值模拟的效果越好。应用空间八阶、时间二阶精度差分格式,实现了各向同性介质模型的声波方程数值模拟。正演模拟结果可以清晰地反映出声波波场中波传播的运动学和动力学特征,可推广应用于三维声波高精度波场正演模拟中。     

川东北普光地区须家河组储层特征及影响因素

本文通过岩心观察、铸体薄片鉴定及样品分析、扫描电镜等分析资料,对川东北普光地区须家河组储层特征进行了研究,其结果表明:该套储层储集空间以次生孔隙为主,储层物性较差,为超低孔超低渗储层;储层主要受沉积微相、成岩作用和裂缝的综合影响,其中三角洲相中的分流河道是最有利储层发育的微相,但是成岩作用早期的压实作用和硅质胶结、碳酸盐胶结使孔渗变差的主要原因,但绿泥石衬边胶结物对于部分孔喉的保存起到了一定的作用,裂缝的发育改善了储层的储集空间和渗流能力。因此川东北地区陆相地层须家河组具有良好的勘探开发潜力。     

基于Matlab单相异步电机仿真建模及瞬态特性分析

在分析单相异步电机数学模型的基础上，应用Matlab／Simulink软件建立双值电容单相异步电机动态仿真模型，并使用实际电机参数，对其在突加负载及电源电压故障等瞬态过程进行仿真分析．仿真结果表明，本模型建立合理．     

Study on the AVO forward modeling of coal bearing strata

Based on the AVO theoretical modeling of the coalbed, this paper analyzes the AVO characteristics and influencing factors of the coalbed P-P reflection wave. On the top interface of the coalbed, the P-P reflection wave absolute value of reflective coefficient decreases when the incidence angle increases between 0 and 60 degrees, and then increases gradually. On the bottom interface of the coalbed, the total reflection occurs rather strikingly because the incident wave propagates from low impendence media to high one. And for the soft and fractured coal in particular, such a phenomenon takes place even at an incidence angle less than 15 degrees. So the reflection characteristics of the coalbed bottom interface are not conducive to AVO analysis. AVO response is closely relative to the coal structure, and AVO intercept and gradient of top interface of the coalbed reflection wave increases when the coal structure is destroyed severely. For coalbeds of the same coal structure, AVO intercept and gradient of the coalbed top interface with the sandstone roof is greater than that with the mudstone one. The tuning of coal-bed thickness has adverse influence on coalbed AVO attributes analysis obviously. Those AVO characteristics of coalbed are shown further by modeling from Well 9-10-15 and Well 10-E-3 in Huainan coalfield, China.     

渗透率对含气储层地震响应影响的数值模拟

分析了渗透率对具有斑块气-水饱和特性的砂岩储层的地震响应的作用。从White经典模型出发,基于Johnson模型,分析了不同含气饱和度情况下,地震波衰减和速度频散特性以及渗透率对它们的作用。结果显示:在地震波频带范围内,地震波穿过含气储层会产生明显的衰减和速度频散,且对渗透率的变化非常敏感。用波动方程数值模拟,分析了地震波从不同角度入射时,渗透率对地震反射数据的影响。模拟了地震波垂直入射时,渗透率对地震波衰减和速度频散的影响。对于岩石颗粒相对松散,孔隙比较发育的砂岩储层,地震波垂直入射时,渗透率对地震反射数据有非常明显的影响。在一定条件下,表面接收的地震反射数据对含气储层的渗透率非常敏感。     

地层条件下砂岩储层的AVO响应模板

在实验室对WXS凹陷的W3地层岩芯样品进行了地层压力和温度条件下的密度、孔隙度和声波速度测试,基于岩石物理模型提出一种集成目标储层孔隙度、厚度和饱和流体信息的AVO响应模板制作方法。该方法以砂岩孔隙度与干燥状态下的密度和纵、横波阻抗的线性关系为核心,利用Gassmann流体替换技术构建岩石物理模型,通过正演模拟获得不同...     

南马庄油田沙三段储层特征

南马庄油田的产层为下第三系沙三段，储集砂体为浪控三角洲和湖滨滩坝相．储集岩性以细粒长石砂岩和粗粉砂岩为主．主要自生矿物为碳酸盐和高岭石、伊利石、伊－蒙混层、绿泥石等粘土矿物．还有少量自生石英和长石矿物．储集孔隙以次生粒间孔隙为主，其形成机制与有机质的热演化有关．储层物性虽好，但存在明显的层内、层间和平面非均质性．油层分布受岩性和构造的双重控制．     

三维地层构模研究现状及发展趋势

介绍了国内外三维地层建模中的三维空间数据模型、三维地层构模方法以及三维地层模型软件开发应用三方面的研究现状,并初步分析了三维地层构模的发展趋势。     

塔河七区溶洞储集体发育特征及物性建模

为解决塔河七区T607单元井资料较少、溶洞储集体内部物性参数分布规律不明的问题,提出了以充填模式为指导的概率函数约束建模方法。在溶洞储集体识别的基础上,分析其充填物特征,总结充填模式,并以此为指导构建概率函数,从而约束孔隙度建模过程。研究结果表明,T607单元共发育地下河型溶洞及孤立型溶洞两类储集体,前者在平面上延伸较长,而后者则在垂向上分布较广;地下河型溶洞主要发育搬运型砾岩、搬运型砂岩等充填物,孔隙度曲线垂向呈现"叠置漏斗型",孤立型溶洞主要发育混杂角砾岩充填物,孔隙度曲线垂向上呈现粗略"箱型";结合建模结果,认为控制洞穴储集体的关键参数为其充填特征及规模。