The optimization design of geometry based on forward modeling is an important means to improve the quality of field data acquisition and reduce acquisition costs.Based on the conventional Gaussian beam forward simulation theory,the Fresnel band constrained Gaussian beam(Fresnel beam)forward simulation theory is proposed.Compared with the conventional Gaussian beam,the Fresnel Gaussian beam is constrained by the first Fresnel band on its propagation path and has a smaller effective half width,making the travel time and amplitude calculation of the wave field near the central ray more accurate,thus improving the accuracy of forward simulation.At the endpoint of the central ray,extract the received energy of the target layer,establish the energy mean square error and average power analysis functions,quantitatively analyze and evaluate the energy distribution of the target layers under different geometry,predict the later migration imaging effect,and optimize the shot points encryption scheme based on the received energy of the target layer,thus realizing the optimal design of the geometry for complex geological targets.This method has been applied in the G94 northern block of Shengli exploration area,effectively compensating for the energy of illumination shadow areas on steep slope zones and improving the migration imaging effect of data acquisition.
Conventional logging interpretation methods qualitatively identify shale reservoirs using shale attribute parameters and interpretation templates. However, improving the identification accuracy of complex shale reservoirs is challenging due to the numerous evaluation parameters and the complexity of model calculations. To quantitatively characterize high-quality shale reservoirs effectively, this study utilizes two wells in the Fuling shale gas field as examples and establishes a comprehensive evaluation method for identifying high-quality shale gas reservoirs utilizing multi-fractal spectral analysis of well logs. First, the conventional well logs are qualitatively analyzed and evaluated via multiple fractals and R/S analysis. Subsequently, a gray relational analysis is employed to combine the production well logging, which reflects dimensionless productivity contributions, with the fractal characteristics of conventional well logs to obtain the corrected weight multifractal spectrum width ∆α' and fractal dimension D’. Comprehensive fractal evaluation indices λ and γ are introduced, forming three categories of productivity evaluation standards for shale gas reservoirs characterized by fractals. Finally, a validation well is employed to demonstrate the effectiveness of the evaluation method. The results indicate that the identification of high-quality shale gas reservoirs based on the above comprehensive fractal evaluation method can reflect the productivity classification level of fractured well sections, simplify the calculation of formation evaluation parameters, and avoid the problem of poor correlation between predicted sweet spot zones and gas production. This approach has wide applicability and value for identifying high-quality reservoir areas in shale gas reservoirs and provides technical support for the effective large-scale development of shale reservoirs.
In the vast realm of optical fiber sensing, where precision and innovation converge, Fiber Bragg Gratings (FBGs) stand as luminaries, casting their influence across myriad applications [...].
This book presents an easy-to-use tool for time series analysis and allows the user to concentrate upon studying time series properties.
TOC(Total Organic Carbon,总有机碳)含量所表征的有机质丰度是评价烃源岩生烃潜力的重要指标之一.地震弹性参数与岩石的TOC含量之间存在一定的相关性,而且这种关系可能是非线性的.由于线性回归和 XGBoost(Extreme Gradient Boosting,极端梯度提升)方法的复杂映射能力有限,以致TOC含量预测精度有限.本文提出了一种基于ConvLSTM(Convolutional Long Short-Term Memory,卷积长短时记忆)神经网络的TOC含量地震预测方法,主要包括网络搭建、数据预处理、网络训练和测试四个部分.通过训练具有强复杂映射能力的ConvLSTM神经网络来建立TOC含量与地震弹性参数(纵波阻抗、速度比以及泊松比)之间的非线性关系,以有效地预测TOC含量的区域性分布.L区的数据试算结果表明,相比于线性回归和XGBoost方法,本文方法具有更高的TOC含量预测精度.
In advance geological prediction, seismic wave velocity information is an important carrier or evaluation index for predicting geological hazards in front of the tunnel. The velocity model influences not only the migration imaging effect, but also the predictability and interpretation of results. The traditional velocity analysis method based on flattening the in-phase axis is unsuitable for this because the advance prediction observation system and the detection direction are in the same direction. In this paper, proposed an ellipsoidal positioning velocity analysis method to determine the mean velocity of stratigraphic rays based on the characteristics of the over-the-top expedition observation system, combined with three-component data direction constraints, which can accurately invert the spatial velocity model. The accuracy of the orthorectified result was determined by establishing a geologic model of a typical rock fracture zone and comparing and analyzing wavefield snapshots with seismic data. Through velocity analysis of manually established model orthorectified data and engineering example data, the research results show that the ellipsoidal localization velocity analysis method can obtain accurate velocity distribution in front of the palm face in overcasting, determine the degree of anomaly fragmentation, water content, and lithological changes using wave velocity ratio information, and improve the prediction accuracy.
断陷湖盆源汇体系要素特征研究,有效预测沉积体及其主控因素分析,对油气储集规模和勘探具有重要意义.以珠江口盆地海丰33洼陷为例,基于钻测井资料、高分辨三维地震资料,结合沉积数值模拟技术,对研究区上文昌段源汇体系进行研究.结果表明:(1)研究区主要发育断裂坡折带和侵蚀坡折带两种类型坡折带,发育高隆区、低隆区和洼陷-盆地区三种古地貌单元.(2)北部隆起带、海丰凸起和陆丰中低凸起为上文昌时期的主要物源区,物源多为近源供应,沿沟谷向洼陷内部沉积.(3)上文昌组沉积时期,洼陷北部陡坡带边界断层控制发育近源扇三角洲沉积,具有厚度大、推进距离近的特点;南部缓坡带形成大规模辫状河三角洲沉积,向洼陷内部延伸距离较远,结合沉积数值模拟结果分析,湖盆深洼处发育深湖-半深湖沉积,有利于发育稳定泥质沉积物,为下一步勘探研究具有指导作用.
水泥路面脱空是导致路面板块断裂的主要因素,及早确定脱空区域的范围,可为水泥路面结构安全性的力学分析提供依据,避免断板现象.以水泥路面脱空病害为研究对象,采用正演模拟方法研究了脱空形状和深度对探地雷达(Ground Penetrating Rada,GPR)响应信号的影响.使用连续小波变化(Continuous Wavelet Transform,CWT)提取脱空区域信号的时频域特征,并用CWT时频特征重构脱空区域的3D模型.在此基础上,研究了不同小波基对脱空特征的影响,并在室内模型上进行验证实验.结果表明,正演模拟与室内模型的脱空特征一致,且脱空与正常路面的GPR信号在时频域差异明显,CWT图谱能量集中区域可表征脱空的深度和范围;不同小波基函数的CWT处理结果不同,相比于morse小波和bump小波,amor小波的CWT的处理结果更精确,更能反映脱空的时频特征;CWT时频特征可实现脱空病害的3D可视化,为分析脱空区域范围提供参考,这为后续开展道路养护提供理论依据.
脆性指数是致密砂岩储层评价的重要参数,利用常规测井资料计算脆性指数,对致密砂岩油、气资源的勘探、开发具有重要意义.因此,本文以鄂尔多斯盆地桐川地区长7段为例,开展致密砂岩储层脆性指数常规测井评价方法研究.首先,利用全岩矿物X射线衍射分析、阵列声波测井资料,定量计算了脆性指数;第二,构建岩石矿物组分模型,利用常规测井曲线,通过最优化求解方法,预测了脆性指数;第三,在验证了预测结果的准确性后,将基于多矿物模型的脆性指数计算方法在研究区内推广、应用,并精细刻画脆性指数平面分布规律.研究表明:基于岩石矿物组分和声波特性的脆性指数计算结果具有较高的一致性,利于方法的结合和计算结果的相互验证;研究区内脆性指数与常规测井参数具有一定的相关性,但未达到参数间数学关系定量拟合的要求;以基于声波特性计算的脆性指数为参考值,通过多矿物模型并利用常规测井资料的计算结果具有较高的准确性;研究区东部脆性指数高于西部,相应的工业油流井点也主要分布在东部.本文提出的脆性指数常规测井评价方法,可在无岩心测试、特殊测井资料的条件下计算岩石脆性指数,为致密砂岩油、气资源勘探、开发丰富了技术手段.
俯冲带中的含水矿物对物质循环和水迁移等有着极其重要的作用,同时也是俯冲带中的地震波速异常的主要原因.本文总结了近20年来,国内外对俯冲带三种主要含水硅酸盐矿物(蛇纹石、绿泥石和角闪石)弹性波速研究取得的重要成果:含水矿物普遍具有低波速、高各向异性的特点;压力增加波速增加,但波速各向异性降低.富含水矿物的岩石,波速各向异性随着含水矿物含量的增加而增大,同时受到含水矿物晶格择优取向(LPO)类型以及岩体中裂隙的影响.含水矿物LPO引起的地震波速各向异性特征与俯冲的角度有关,在低角度的俯冲带中会引起垂直于海沟方向的快速传播,而在高角度的俯冲带中引起平行于海沟方向的快速传播.文章最后针对目前俯冲带中含水矿物弹性波速研究中存在的问题,提出了未来需要在三个方面加强研究.
为了对地球磁异常网格第3版(EMAG2v3)海平面数据的质量进行评估,搜集整理了东南亚Sulu海和北极Kolbeinsey脊南段2个区块约30万km2的航磁异常数据,应用克里金插值法、相关分析法进行数据的对比分析.其中克里金差值法用于比较2个区块的航磁异常数据与EMAG2v3海平面数据的横向分辨率,而相关分析法是为了计算相关系数,进而判断二组数据之间的相关性程度.通过对航磁异常数据与EMAG2v3海平面数据之间相关系数及差值特征的综合分析,探讨了 EMAG2v3海平面数据中Sulu海和Kolbeinsey脊南段2个区块磁力数据的质量.研究结果表明,EMAG2v3海平面数据适用性较强,但和航磁数据相比,其横向分辨率仍然较低,故认为EMAG2v3海平面数据的质量总体不高,对于较大比例尺的磁测工作,最好是依靠航空测量和海洋测量的数据,其效果会更好.
常规全波形反演的目标函数具有强非线性特点,当速度反演的初始值与真实值相差较大时,目标函数将会陷入局部极小值,无法获得速度模型的高精度反演结果.为了解决这个问题,可以通过降低地震数据的复杂性,来缓解全波形反演目标函数的非线性程度.本文提出基于高阶振幅信息的时间域全波形反演方法,通过提取复地震信号,在相位不变的情况下提高振幅信息的阶数,成功降低目标函数的复杂度,进而缓解全波形反演的周期跳跃问题.Marmousi模型测试表明,基于高阶振幅信息的时间域全波形反演方法可以获得一个较好的初始速度模型,进而提高全波形反演的速度建模精度.
传统上认为TEM的斜阶跃效应主要影响早期数据,其影响会随时间t的增加而减小,但笔者经过理论推导计算发现该结论不能严格成立.本文首先从TEM阶跃和斜阶跃电流的频谱差异出发,揭示了斜阶跃效应的影响机理为:将感应电动势由理想情况下阶跃电流激发的磁感应强度B对 t微分,变为B对t的差分(与关断时间To相关),因此斜阶跃效应的影响由微分和差分之间的区别决定.在此基础上,通过对比不同时段的微分和差分,研究了斜阶跃效应对不同时段的影响,结果表明它对晚期时段影响较小,对早中期时段的影响应根据u(T.)的值进行判断.u(To)(≤)1时,它主要影响早期时段,且随着t的增加其影响减小;n(To)(≥)1时,它对早期影响较小、对"中期"时段影响较大,随着t的增加其影响呈现先增大后减小的趋势;u(To)接近于1时,其影响同样随着t的增加先增大后减小,但对早期时段也有较大的影响.斜阶跃效应的影响并非绝对的随时间增加而减小,其主要影响时段,应结合观测装置、地电特征、关断时间、观测时间等因素进行分析.
在探地雷达勘探中,由于受到采样点数与测量速度不匹配、地表不均匀或仪器内外部干扰等因素的影响,容易造成信息不完整,甚至缺失.如何有效重构缺失信号是提高原始GPR数据精度和进行后续高分辨率成像的关键环节.本文提出了一种残差特征提取网络(RFD-U-Net)来针对性处理数据缺失这一问题.其中,RFD采用信息蒸馏网络的方法对缺失数据进行重构,首先使用多个特征提取连接来进行特征学习,然后在残差单元上增加跳跃映射,补充卷积过程中损失的特征信息,最后与轻量网络U-Net相结合,极大程度地缩减了网络冗杂.合成测试数据的对比结果及UQI和SNR两种评价指标的量化分析结果可知,RFD-U-Net获得了最优的重构效果和最佳的计算数值,验证了本文所提方法重构缺失GPR剖面的准确度和优越性.将RFD-U-Net应用于实测数据中,能够较好地重构缺失数据,在细节上突出了有效信号的连续性,并采用自动聚焦技术这一评价指标进行佐证,证明了该方法的实用性.
工程甜点评价是页岩等非常规油气储层勘探开发的重要环节,其中脆性和裂缝密度预测是工程甜点评价中非常关键的要素.宽方位地震反演技术是研究裂缝储层的重要手段.然而针对脆性和裂缝密度预测的储层模型参数化,正、反问题的构建与求解依旧存在挑战.所以本文将聚焦各向同性背景中发育一组垂直定向裂缝的岩石,基于Schoenberg线性滑动理论和Hudson模型,推导杨氏模量、泊松比及裂缝密度参数直接表征的岩石刚度矩阵,然后在界面弱对比、弱各向异性假设下,求解裂缝岩石刚度矩阵的差分形式,并将所得的差分表达写为杨氏模量、泊松比和裂缝密度扰动量之和的形式,以直观地展示不同参数扰动的贡献度.在此基础上,采用散射函数与地震反射系数之间的关系,推导裂缝储层纵波反射特征方程.并提出了方位各向异性弹性阻抗方程以提高工程甜点描述精度.最后,发展了一套模型低频信息正则化约束的Bayesian反演方法.将该方法应用到裂缝型工区,应用结果表明本文所提出的方法是合理的.
探地雷达具有高效率、非破坏性、穿透性强和分辨率高等优点,使其成为隧道衬砌病害检测的主流方法.针对目前大多数深度学习网络只能检测出探地雷达图像中隧道衬砌病害的类型和位置,难以准确识别病害的轮廓的问题,本文提出了一种基于探地雷达图像的隧道衬砌智能病害分类与轮廓识别方法,首先构建 了基于 YOLACT(You Only Look At CoefficienTs)的病害轮廓及类型识别网络模型,然后结合裂缝、脱空、空洞等六类病害的介电常数模型采用时域有限差分法正演生成仿真探地雷达数据集进行模型训练,最后通过无水隧道衬砌病害和含水隧道衬砌病害的仿真数据以及隧道现场数据进行该方法的测试验证,通过模型分析和识别探地雷达B-Scan图像中的病害分类与轮廓.研究试验表明,表明本文方法在仿真数据中对裂缝、空洞、脱空、含水裂缝、含水空洞和含水脱空这六类典型隧道衬砌病害的类别和轮廓的识别结果较为准确,识别平均准确率达92.28％,同时该方法在现场试验真实探地雷达数据中也能够有效识别衬砌病害的轮廓,在实际工程中具有广泛应用前景.
我国陆内河流湖泊等水系发育,但受实施条件、成本和生态保护限制,针对陆内水域精细三维速度结构和断裂构造的探测工作相对较少,需进一步探索适合陆内水域环境的地震观测及成像技术.本文选取湖水面积大、构造环境复杂且毗邻盐矿开采区的洪泽湖水域作为试验区域,开展了短周期密集台阵地震背景噪声观测与成像试验.基于16台节点式海底地震仪(OBN)所记录的观测时长16天的地震背景噪声数据,利用基于射线追踪理论的面波频散直接反演方法获取了洪泽湖东北角0～400 m深度范围的三维横波速度结构.试验结果表明:(1)OBN仪器在水域内布设及回收方便快捷,成本相对低廉,适于在大面积水域内推广应用.(2)在洪泽湖水域下方存在较厚淤泥沉积的情况下,仍可从水域台站噪声互相关函数中获取较为清晰的Rayleigh面波信号.(3)获取了洪泽湖东北角水域0～400 m深度范围的三维横波速度结构.(4)此次试验为今后在陆内水域大规模短周期密集台阵观测储备了技术和经验,为水域下方三维速度结构和断裂构造探测提供了新技术思路,具有较高的实践参考价值.
相对渗透率是研究多相流体在多孔介质流动的一个有效工具,但现有研究主要考虑孔隙介质为单相流体填充,且介质的均匀完全弹性理论受到挑战,没有考虑到油气藏为多相流体饱和,所建立的岩石物理模型存在局限性.本文着重于研究地震波在黏弹性介质和两相流体部分饱和时的情况,基于Chapman频变各向异性理论,建立了双相不混溶流体的黏弹性频变各向异性介质中,同时包含喷射流力学机制和斑块效应的统一地震波传播的新模型,并考虑了不同气水两相的相对渗透率模型对黏弹性频变各向异性的影响.首先,研究无裂缝介质的情况下,不同气水两相的相对渗透率对剪切模量、横波速度、横波衰减随含水饱和度变化的影响.然后,讨论了存在裂缝介质的情况下,相对渗透率对横波分裂、准纵波速度,及准纵波速度随地震波传播方向与裂缝法线之间角度,随含水饱和度变化的影响.对比分析无相对渗透率和存在相对渗透率的结果,发现考虑相对渗透率效应更符合黏弹性介质下的变化规律.数值试验的结果证实了本文的方法正确、有效,同时进一步说明了相对渗透率效应可能导致剪切特性和纵波速度随含水饱和度非单调变化,这可能使得地震资料中反演流体含量变得复杂.
实际工程中探地雷达采集的数据量大,目前对其数据解译仍然以人工为主,成本高、效率低,且解译结果受解译员的专业知识及经验等主观因素影响.因此,为快速、准确且智能化对探地雷达实测数据进行处理,文中提出一种探地雷达钢筋检测数据深度学习反演方法.文中首先运用时域有限差分方法对不同尺寸、不同埋深的钢筋模型进行正演计算,构建样本数据集;其次搭建一种端到端的深度学习网络架构,其输入端为归一化后的探地雷达数据,输出端为介电常数模型;然后针对网络进行监督学习;最后,利用已训练好的网络对未知探地雷达数据进行反演.模型试验表明,反演结果与模型中钢筋位置及尺寸均高度吻合,模型一、模型二和模型三的介电常数反演值精度分别为99.28％、99.23％和98.84％.对于含噪声数据的反演,仍然具有较好的效果.实测探地雷达数据的反演也验证了文中方法的有效性.
非潮汐高频大气质量变化需要在时变重力场模型的计算过程中予以扣除.本文从大气垂直积分与大气积分平均值算法改进与优化、大气积分平均值时间跨度选择和大气输入数据更新等方面出发,提出若干大气去混频模型计算策略,并从谱域、空域、时域等角度进行模型质量评估.结果表明:基于ERA-Interim数据及本文改进的大气垂直积分算法计算SWJTU1模型,在空域上与RL06的差距小于2 mm大地水准面高,与RL05的差距在14 mm以内;基于ERA5再分析数据计算SWJTU2模型,在空域上与RL06差距小于SWJTU1与RL06的差距,其与SWJTU1的模型差异在0.4 mm内.本文实验结果表明:大气垂直积分算法改进和输入数据的更新都能提高模型质量,但是算法改进的提升程度更大;大气垂直积分平均值的改进算法极大提高了模型计算效率,且对模型质量的影响可以忽略,本文认为平均值的时间跨度应当尽可能长.本文提出的计算大气去混频模型的若干策略,亦可为我国自主研发的重力卫星数据处理提供参考.
