简介：静冰压力是影响水工结构物安全运行的主要因素之一。现有静冰压力检测方法主要存在两个局限，一是实时性差，二是传统电阻应变式压力膜盒传感器因边壁效应影响测量结果的正确性。针对以上两个不足之处，作者基于反射式强度调制原理，研发了一种带杆伞状圆盘结构的压力膜盒静冰压力光纤传感器，实现了利用光纤传感技术检测静冰压力。我们用研制的新型光纤传感器在实验室完成了-30℃～5℃温度范围内冰生长过程中及5℃～-30℃温度范围内冰消融过程中静冰压力的测量试验。实验结果表明，与传统电阻应变式压力膜盒传感器相比，该传感器工作稳定、分辨率达0．02kPa、灵敏度达2．74×10-4／l（Pa，并可实现自动连续测量。

简介：静冰压力是影响水工结构物安全运行的主要因素之一。现有静冰压力检测方法主要存在两个局限,一是实时性差,二是传统电阻应变式压力膜盒传感器因边壁效应影响测量结果的正确性。针对以上两个不足之处,作者基于反射式强度调制原理,研发了一种带杆伞状圆盘结构的压力膜盒静冰压力光纤传感器,实现了利用光纤传感技术检测静冰压力。我们用研制的新型光纤传感器在实验室完成了-30℃~5℃温度范围内冰生长过程中及5℃~-30℃温度范围内冰消融过程中静冰压力的测量试验。实验结果表明,与传统电阻应变式压力膜盒传感器相比,该传感器工作稳定、分辨率达0.02kPa、灵敏度达2.74×10-4/kPa,并可实现自动连续测量。更多还原

简介：本文基于弹性波动方程,从其弱形式出发,利用Galerkin变分原理,通过对方程进行空间和时间上的离散,在空间域中引入预条件共轭梯度的逐元算法,在时间域中引入时间积分的交错网格预处理/多次校正算法,发展了弹性波模拟的Chebyshev谱元算法。针对均匀固体介质和具有倾斜分层的分区均匀固体介质模型,通过与有限差分算法结果相比较验证其精度的可信性,同时利用该算法模拟了弹性波在具有水平分层的任意起伏自由表面模型中的传播,并分析了其传播特点。研究表明,我们提出的交错网格预处理/多次校正算法的Chebyshev谱元算法,保留了有限元法的优势,并且采用了具有最优张量乘积技术的元到元的算法,能够处理带有起伏自由表面的复杂介质模型,它具有比有限元法收敛快,计算效率较高等优点,特别适合于复杂结构和复杂介质中的弹性波传播的数值模拟。

简介：非裂化的完全匹配层(NPML)吸收边界条件首先用于有限差分方法模拟固体中弹性波的传播。本文将NPML加以推广用来模拟孔隙介质中弹性波传播。采用空间四阶精度和时间二阶精度中心差分将Biot方程离散化到交错网格。我们选取柱状双层模型来验证NPML有效性。并将NPML应用到储层环境下裸眼井模型,数值结果和离散波数法得到结果进行了对比,符合较好。

简介：致密储层与围岩波阻抗差异小，常规储层反演方法难以有效预测出有利区。中国西部致密储层非均质性强，常规储层反演预测难度大，本文提出了基于Xu-White模型的叠前储层预测方法。首先修正Xu-White模型的试验参数，直至该模型计算出来的纵、横波速度及密度与实际测井得到的数值基本吻合，然后用修正的模型计算不同储层物性、岩性、含油性下的纵、横波速度、密度及泊松比，进而建立不同的砂泥岩互层地质模型。其次，采用Zoeppritz方程近似式进行叠前正演，分析不同储层物性、岩性、含油性时的叠前道集响应特征，在对中国西部Z区实际叠前道集优化处理的基础上，选择其中1种对岩性、含油性、物性最敏感的弹性参数，对其有利储层分布区进行预测，其预测结果具有较高的精度。

简介：在CSEM野外工作中,通常把接收机置于离源3～5倍趋肤深度以外的远区。本文从正演和反演两个角度研究了当源和接收机之间存在导电体时,该导电体对远区中目标体响应的影响。2D有限元正演结果表明导电体主要影响中低频的观测结果,导电体的电导率越低,尺寸越大,影响也越大,并且影响程度随着观测频率的降低而逐渐加大。反演结果表明若不考虑源和勘探区间导电体的存在,反演得到的目标体横向位置会向源的方向移动,带来解释上的误差。在CSEM实际工作中,应该是采用多方位的场源作三维采集和三维反演,以减少源和勘探区间低阻体的影响。更多还原

简介：常规地震勘探大多基于反射波理论,对尺度小、倾角陡、构造复杂的灾害性地质体,很难得到精确的成像结果。本文建立2类典型矿井地质模型,采用有限差分正演模拟算法,研究了矿井地震散射波的特征,将等效偏移距偏移（EOM）和基于等效偏移距干涉叠加偏移的散射成像方法用于矿井地震勘探中,重点分析了散射波成像相比常规反射波地震成像的技术优势。研究表明：1）散射成像方法能够提高覆盖次数,充分利用有效的弱散射信号,对不均匀复杂地质体的散射波的成像效果明显优于反射波叠后偏移;2）对于巷道超前探测,它弥补了基于射线理论的叠加偏移的不足,为提高矿井地震勘探分辨率提供了有效的成像方法。

简介：本文利用x射线CT获取反映岩心微观结构的三维数字岩心，利用数学形态学中的开运算模拟了岩石的油驱水排驱过程中，不同含水饱和度下油和地层水在孔隙空间中的分布。利用有限元方法计算了岩石电阻率，进而得到岩石地层因素和电阻率指数，并考查了岩石润湿性对岩石电阻率指数的影响。数值模拟结果表明：基于数字岩心的水湿岩石地层因素和电阻率指数数值模拟结果与实验结果一致，拓展了岩石电阻率实验的能力；岩石润湿性对岩石电性有重要影响，在相同含水饱和度下，油湿岩石电阻率高于水湿岩石电阻率，油湿岩石饱和度指数远大于水湿岩石饱和度指数。

简介：Webuiltathree-dimensionalmodeltosimulatethedisturbanceofthestressfieldnearthereversefaultinZhaziao,LeyiTownshipowingtohydraulicfracturing.Theporepressure,andshearandnormalstressesduringfracturingareanalyzedindetail.Inputrockmechanicsparametersaretakenfromlaboratorytestdataofshalesamplesfromthestudyarea.Thesimulationresultssuggestthatafter16hoursoffluidinjection,thepore-pressurevariationcanactivatethereversefault,i.e.,weobservereverseslip,andtheshearstressanddisplacementonthefaultplaneincreasewithtime.Thebiggeststress–strainchangeoccursafteronehouroffluidinjectionandtheyieldpointappearsabout0.5hafterinjection.Toobservethestressevolutionineachsection,thenormaldisplacementontheboundaryisconstrainedandthefaultplaneissetasnonpermeable.Thus,theslidingislimitedandthesheardisplacementisonlyinthescaleofmillimeters,andthecalculatedmagnitudeoftheinducedearthquakesisbetweenMw-3.5andMw-0.2.Thesimulationresultssuggestthatfluidwaterinjectionresultsininhomogeneousfracturing.Themainrupturedareasarearoundtheinjectionpositions,whereastheextentofrupturingandcracksinotherareasarerelativelysmall.Nevertheless,nonnegligiblefaultactivationisrecorded.Sensitivityanalysisofthekeyparameterssuggeststhattheporepressureismostsensitivetothemaximumunbalancedforceandtheinternalfrictionanglestronglyaffectsthefaultslip.Finally,thecomparisonbetweentheeffectivenormalstressandthemaximumandminimumprincipalstressesonthefaultplaneexplainsthefaultinstability,i.e.,theMohrcirclemovestowardstheleftwithdecreasingradiusreducesandintersectsthecriticalslipenvelope,andcausesthefaulttoslip.

简介：本文提出了一种将高分辨率阵列侧向和方位电极系综合在一起的三维侧向测井电极系3D-LS,该电极系具有径向、纵向和周向探测能力。通过有限元数值模拟计算,考察了井眼尺寸、冲洗带电阻率、侵入深度、层厚及围岩电阻率对六种不同探测模式的影响,确定了电极系尺寸和探测特性。分析伪几何因子,低侵时电极系的探测深度最深可达1.5m,其值接近斯伦贝谢双侧向电极系深探测深度,而大于高分辨率方位侧向成像仪深探测深度,并且三维侧向测井电极系可提供多条径向不同深度曲线,可更好地描述地层侵入剖面。无限厚地层条件下,方位电极可识别出厚度0.1m的异常体,利用方位侧向曲线半幅点对应异常体厚度判断,对异常体纵向分层能力可达0.5m。高阻背景下,异常体的电阻率越低,越靠近井眼,方位越大于15度,越易被方位电极探测。数值模拟结果为后续三维侧向测井电极系的研究奠定了基础,对低阻异常评价具有一定的指导意义。

简介：地震波场数值模拟方法对理解和分析地震波的传播规律具有着重要的意义。弹性波动方程能够模拟地下介质的实际情况，为偏移和成像提供有效的依据。在弹性波波场数值模拟中，旋转交错网格数值模拟（RSM）修改了标准交错网格数值模拟（SSM）方法，将同类的参数定义在同样的节点上，拓宽了稳定性条件的约束，但在低速区会出现较严重的频散。变阶数差分方法是自适应空间算子长度方法的一种变化和推广。它以理论频散误差研究为基础，结合实际波场传播的情况进行误差计算，对不同速度匹配不同的差分阶数。本文研究了变阶数旋转交错网格数值模拟（VRSM），即是籽变阶数方法应用到RSM中，它可以很好地解决RSM在低速区域的数值频散问题，以及减少不必要的时间损耗；同时讨论了旋转交错网格的理论频散特性，并基于波场分离的方法分析了实际波场传播的频散误差，将原方法的应用范围由声波推广到剪切波，由理论值推广到时变值。在数值模拟试验中，VRSM将被应用于水平层模型和Overthrust模型。通过阶数分配以及相应波场传播效果和计算时间的分析，验证了该方法应用于复杂介质波场模拟中的实用性和有效性。实验的结果表明VRSM能够合理分配不同速度所对应的差分阶数，能保证计算的精确性，并合理控制计算的时间。

简介：在地震波场数值模拟中，为了消除由人为边界产生的边界反射，需要引进边界吸收条件。本文从声波方程完全匹配层吸收边界的经典方法出发，基于高斯函数任意阶光滑的特点，提出了一种高斯型衰减因子，分析比较该因子与一般衰减因子的性质，并基于均匀与层状速度模型分别进行了数值模拟计算。数值结果显示，当选择相同的PML边界吸收层层数时，高斯型衰减因子的吸收效果明显优于一般的衰减因子，边界反射更少，信噪比更高；对比最近提出的正弦型衰减因子，在信噪比接近的情况下，高斯型衰减因子所需的PML吸收层层数更少。

简介：地震正演模拟技术是研究地震波在复杂介质中传播规律的有效途经，尤其在地质构造及其复杂的中国西部地区，其意义更是重大。本文介绍了两种新的正演模拟技术：有限元有限差分方法（FE—FDM）和任意精细积分方法（ADPI），并结合实例分析来验证FE—FDM和ADPI算法的实际效果，结果证明这两种方法能够有效地适用于复杂介质下的地震波传播性质的研究。

简介：本文通过人工变换T2分布和建立管-球模型模拟法研究含水合物地层渗透率与水合物含量之间的关系。首先,在渗透率的模拟试验中,我们改变了束缚水与可动水的比例、总孔隙度以及与之关联的T2分布。试验结果表明,相对渗透率与水合物含量之间的关系受到这些因素的制约。随后,我们用管-球模型表示水合物生长的孔隙空间,并把水合物的生长过程看成是向孔隙空间随机扔小球的过程。在此过程中,采用两种方法计算渗透率,一是Schlumberger＇sT2公式（即SDR模型）,二是Darcy定律与Poiseuille流动方程相结合的方法。前人的实验研究表明,在一定的水合物含量范围内,渗透率基本保持不变。以此为参考,我们将计算结果与之进行比较。我们发现,采用SDR模型时,渗透率的数值模拟曲线与Masuda模型N=15时的结果相近。而采用Darcy定律时,渗透率模拟值较高,但与实验结果的趋势相一致,都会出现渗透率的平直阶段。尤其,当水合物晶体在孔隙体内优先生成时,优先的概率越高,渗透率的平直范围越大。

简介：波动方程有限差分法是地震数值模拟中的一种重要的方法，对理解和分析地震传播规律、分析地震属性和解释地震资料有着非常重要的意义。但是有限差分法由于其离散化的思想，产生了不稳定性。精细积分法在有限差分法的基础上，在时间域采用解析解的表达形式，在空间域保留任意差分格式，发展成为半解析的数值方法。本文结合并发展了以往学者的成果，推导了任意精细积分法的三维弹性波正演模拟计算公式，并对其稳定性进行了数值分析。在计算实例中，实现了精细积分法二维和三维弹性波模型的地震正演模拟，对计算结果的分析表明，精细积分法反射信号走时准确，稳定性好，弹性波场相较于声波波场，弹性波波场成分更为丰富，包含了更多波型成分（PP-和PS-反射波、透射波和绕射波），这对实际地震资料的解释和储层分析有重要的意义。实践证明，该方法可直接应用到弹性波的地质模型的数值模拟中。

简介：具有较高自然频率的高灵敏度检波器在采集数据时可以通过压制低频信号来相对提高高频能量，但这也造成了其低频响应差的问题，如果将高灵敏度数据与常规数据进行优势组合，就可以达到拓宽频带的目的。为此，本文提出分频段匹配滤波的方法，即在保持常规数据低频优势的前提下，对其高频端进行匹配滤波，实现不同频带范围内的优势互补，从而改善地震记录。通过引入不同主频的雷克子波模拟得到具有常规数据和高灵敏度数据特点的理论模型，论证了分频匹配滤波方法的可行性。在对野外单炮地震记录处理中发现，分频匹配滤波方法拓宽了地震记录的有效频带宽度，提高了地震记录的分辨率。

简介：本文提出利用在不同深度处倾斜放置气枪子阵,对不同深度处单枪或相干枪延时激发的方法压制震源端鬼波,从而改善震源子波分辨率。采用延时激发的方法可以构造同相叠加的首波以及被相对压制掉的鬼波。为了合理评价倾斜震源对于鬼波压制的效果,提出了以实际子波和不受鬼波影响的期望子波频谱之间的归一化平方误差为标准,以深度间隔、气枪组合次序、子阵数目等为变量的最优化问题。针对680cu.in经典枪阵研究表明,在综合考虑去鬼波效果和野外施工可操作性,相邻单枪之间的深度间隔为1m-1.5为较为合理的选择。多个子阵在进行组合时,需要对组合效果进行前期模拟确定最佳深度组合,过多的子阵数目由于会引人大量陷波频率,反而会影响鬼波压制效果,在本次实例研究中,2-3个子阵是较为合理的选择。气枪组合次序会一定程度上影响鬼波压制效果,但不同次序结果差异可以通过简单匹配滤波消除。方向性对比表明多深度倾斜气枪震源能够有效地补偿消除陷波效应的影响,同时改善能量传播的稳定性。

简介：常规声波测井解释方法建立在各向同性地层中的垂直井基础之上,对各向异性地层中的水平井和斜度井并不适用。在水平井和斜度井的钻井过程中,岩屑会溅到井壁并最终在井壁底部形成一层薄岩屑层。同时,高速层和各向异性也可能会影响声波时差的测量。本文采用结合了Hybrid-PML的交错网格时域有限差分方法（SGS-FDTD）,研究阵列声波仪器在各向异性介质中的水平井和斜度井条件下,不同因素对测得时差所带来的影响。模拟结果揭示了声波时差在高速层,薄岩屑层,井斜角,层厚,各向异性等不同影响因素下的相应规律。我们发现当波长远小于井壁与高速层的距离时,能够准确测得目的层时差;然而在两者处于同一量级时的近场条件下,几何声学理论不再适用;当井眼底部存在岩屑层时,费马原理依旧适用,对真实时差测量没有影响;在各向异性地层环境下,井斜角的增大使得测得时差由垂直向时差逐渐趋近于水平向时差;对于特定源距的声系,仪器在目的层中所移动的距离超过一定距离时,方可获得薄层时差值。基于不同井斜角和不同各向异性大小均匀TI地层模型的模拟结果,绘制了时差估计图版,可以对任意井斜角和各向异性比的模型进行时差的定量估计。通过对不同声系和不同弹性参数的模拟实验,证明了这种时差估计方法对TI地层中的水平井和斜度井准确有效。

简介：针对有限差分数值模拟的频散问题，本文将交错网格技术和紧致差分格式相结合，推导了横向各向同性介质一阶速度一应力波动方程的紧致交错网格差分格式；对比分析了紧致交错网格差分格式、交错网格差分格式以及紧致差分格式的截断误差主项，并利用Fourier误差分析方法分析了上述三种差分格式的近似精度；在此基础上，分别采用上述三种差分格式进行了波场数值模拟。结果表明，当差分方程阶数相同时，紧致交错网格差分格式截断误差最小，数值频散最弱，差分精度最高，证实了该方法的有效性。

简介：基于岩石物理模型和广义各向异性Zoeppritz方法在频率域计算裂缝型反射体模型反射波方位地震AVO响应。反射体模型为粘弹各向异性、有限厚度的地质体，其地震反射波形序列包含如下动力学信息，即分界面处介质的波阻抗和非弹性差异、反射体内部波的各向异性传播、在传播路径上的频散与衰减，以及来自顶底界面的反射波的调谐与干涉等。计算表明，速度频散和衰减增顶界面反射波大入射角反射时的振幅，而减弱底界面反射振幅。对于固定人射角的方位地震方位地震响应，PP波反射特征表现为随方位角的增加反射波形序列延续时间变长，而PSV和PSH转换类型反射波的方位各向异性变化特征稳定且受储层厚度影响较小，表现为PSV波反射振幅随方位角增加而增加，PSH波在0°和90°方位无反射能量，在45°方位反射振幅最强。