简介：传统上，有限差分的差分系数一般可以通过泰勒级数展开法或优化方法来极小化频散误差得到。基于泰勒级数展开的差分法在有限的波数范围内精度较高，但在这个范围之外会产生较强的数值频散；基于最小二乘的优化有限差分法能在更大的波数范围内达到较高的精度，并可以在较小的计算需求内获得全局最优解。本文将基于最小二乘的优化有限差分法从二维正演模拟推广到三维，形成了计算效率高、高精度范围宽、适合并行计算的三维声波优化有限差分方法。频散分析及正演模拟表明本文发展的有限差分方法可以很好地压制数值频散。最后，将本文发展的有限差分方法应用到三维逆时偏移的震源波场延拓和检波点波场延拓中，并结合有效边界存储策略与checkpointing技术在GPU集群上实现三维逆时偏移以提高计算效率、减少存储量。三维逆时偏移试算结果表明本文三维优化有限差分方法与传统的有限差分法相比可以获得更高精度的偏移成像结果。

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：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：频率域全波形反演充分利用全波场的振幅、相位以及频率信息，采用较少的频率便能反演得到精度很高的速度模型。本文以有限单元法为基础，对起伏地形条件下二维声波频率域全波形反演进行了研究。在正演算法中，针对截断边界问题，并考虑多频率联合反演中计算区域采用同一套剖分网格的需求，提出了一种适用于起伏地形的衰减边界条件算法。该算法的核心思想是在控制方程波数项中引入衰减因子，通过一定方式调节衰减因子使得声波在衰减层中充分衰减，达到压制截断边界影响的目的。根据指数衰减规律，文中推导出了一种新的衰减因子计算公式，并给出了不同频率条件下衰减层厚度计算公式；在反演算法中，采用共轭梯度法求解高斯牛顿反演迭代方程组，避免直接求解雅克比矩阵和Hessian矩阵带来的巨额计算量，并采用相同的反演模型，对比分析了不同初始模型和频率组合对全波形反演结果的影响。起伏地形模型数值模拟和全波形反演数值试验表明，本文提出的指数衰减边界条件算法和基于该算法的全波形反演算法具有很好的应用效果。

简介：阵列声波信号是典型的非线性、非平稳信号，Hilbert～Huang变换（HHT）是处理非平稳信号的一种比较新的时频分析方法。通过对信号进行经验模态分解（EMD）和对瞬时频率的求解，可以获得声波信号的时一频谱。其关键技术就是进行经验模态分解，任何非平稳的信号都可以分解为有限数目并且具有一定物理意义的固有模态函数。EMD方法可以理解为以声波信号极值特征尺度为度量的时频滤波过程。滤波器充分保留了声波信号本身的非线性和非平稳特征，在声波信号的滤波和去噪中具有很大的优势。文中介绍了HHT时频滤波的实现过程，并列举了一些声波测井波列实例，说明了该方法的有效性。

简介：阵列声波信号是典型的非线性、非平稳信号,Hilbert-Huang变换(HHT)是处理非平稳信号的一种比较新的时频分析方法。通过对信号进行经验模态分解(EMD)和对瞬时频率的求解,可以获得声波信号的时-频谱。其关键技术就是进行经验模态分解,任何非平稳的信号都可以分解为有限数目并且具有一定物理意义的固有模态函数。EMD方法可以理解为以声波信号极值特征尺度为度量的时频滤波过程。滤波器充分保留了声波信号本身的非线性和非平稳特征,在声波信号的滤波和去噪中具有很大的优势。文中介绍了HHT时频滤波的实现过程,并列举了一些声波测井波列实例,说明了该方法的有效性。

简介：在实验室对5块储层砂岩进行了模拟地层压力条件下的超声波速度测试。砂岩样品采自WXS凹陷的W地层,覆盖了从低到高的孔隙度和渗透率范围。实验选用了卤水和4种不同密度油作为孔隙流体,结合温度变化,实现了对流体粘度引致的速度频散研究。对实验结果的分析表明：（1）对于高孔隙度和渗透率的样品,无论是哪种流体饱和,观察到的超声波速度测试值和零频率Gassmann预测值的差异较小（约2-3%）,基本上可以用Biot模型解释;对于中等孔隙度和渗透率的样品,低粘度流体（〈约3mP·S）的频散效应也可以用Biot模型得到合理解释;（2）对于低、中孔隙度和渗透率样品,当流体粘度增加时,喷射流机制起主导作用,导致严重的速度频散（可达8%）。对储层砂岩的微裂隙纵横比进行了估计并用于喷射流特征频率的计算,当高于该特征频率时,Gassmann理论的假设条件受到破坏,实验室测得的高频速度不能直接用于地震低频条件下的W地层砂岩的Gassmann流体替换研究。

简介：埋藏在6000m以下的地震反射异常体是礁体还是火成岩体?或者是海底滑塌体?在高质量重磁电资采集的基础上,通过对研究区域内的地层岩石物性细致研究,利用CEMP资料界面约束二维反演、重磁力异常剥离技术和LCT重磁力地震联合反演解释技术细致研究了异常体的物性参数,从密度、磁化率、电阻率、速度等多种特征推测判断了深层异常体地质属性,为钻井部署提供了间接依据.

简介：相干体是一种能够有效反映断层和裂缝等地质上非连续性的地震资料解释工具。然而由于受到附近地层,尤其是具有较强反射系数的地层的影响,微小断层和裂缝在相干体的时间切片和纵剖面上仍然难以辨别。本文提出了一种基于局部直方图规定化的相干体增强方法,实现相干体中的微小断层和裂缝的增强。与传统直方图规定化方法不同,本文方法处理三维相干体时不需要对数据进行离散化以统计其分布情况。在将相干体划分为若干子块后,以相干体整体的分布函数作为每个子块内的目标分布函数进行直方图规定化。另外,相邻子块的部分区域需要重叠,以克服分块产生的边界效应。对实际数据的处理结果表明,该方法可以提供更多的微小断层和裂缝的细节信息。

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：目前对动电测井的研究主要集中于数值模拟和岩石物理实验。为研发出能下井测量的动电测井仪器,进行了一系列实验研究工作。文中介绍了一种融合了不同结构和材料要求的新型声电复合式动电测井探测器的结构及原理,对声、电信号接收器在仪器机械设计上无法布置在同一位置的难题也提出了解决方法。在水池中对其辐射声场特性进行了测试,计算了辐射声场声压及发射电压响应,分析了基于相控线阵的阵列式声波发射探头的指向性及实际应用效果。研究表明,在源距1500mm处产生的声压可达47.2kPa,且会随着激励声源主频增大而减小。随着相邻声波发射子阵激励信号延迟时间的增加,辐射声束主瓣会发生明显偏转,主瓣方向的能量也逐渐增强,可有效增强声电转换效率。本文为探测器研制及开展井下动电测井研究奠定了重要基础。

简介：本文从两种类型的地震检波器(10hz动圈式速度检波器和压电加速度检波器)及其检测介质的两种运动动参数(速度和加速度)入手,测试和对比分析了它们的频率响应函数,指出了二者的差异。又对两种检波器进行了冲击振动试验和结果对比,分析了其响应信号的特征和携带信息的能力。并于某地区在可比条件下进行了地震数据采集对比试验,对用两种检波器采集得到的单炮资料和叠加时间剖面进行了对比分析。结果表明,加速度信号更能满足当前和今后地震勘探对地震信号的高信噪比、高精度、高分辨率和大信息量的要求。

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。

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：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：已有的均匀磁化长方体磁场计算方法大都假设观测点位于上半无源空间，对于起伏地形条件而言，这些方法可能存在解析“奇点”。为此，本文基于地磁场基本理论，采用变量替换的积分方法，导出了改进的磁场表达式，详细讨论并有效解决了整个无源空间的所有奇点问题。相比前人的方法，其积分过程更自然、简单，最后的积分结果形式更加统一，并且不需要坐标变换即可求出无源区任意点处的磁场值，从而简化了正演过程。对比模型试验表明，新导出的磁场无解析“奇点”理论表达式是正确的，并能适应地形起伏的情况。

简介：超宽带信号的数字化在很大程度上取决于采样时刻的准确性,因此是否具有高精度的可编程定时器是实现超宽带信号数据采集的关键.本文基于斜波发生器原理实现了高精度可编程定时电路,可编程计数范围为16bit,实际最小定时单位达8ps,折合采样频率高达50GHz,迄今为止尚未有关于同样指标产品的报道.该定时器已应用于作者研制的地质雷达信号数据采集系统中,取得了很好的实际应用效果.

简介：本文分析了海陆两栖地带地震勘探中同时使用的速度检波器和加速度检波器存在的差异及其对地震信号的影响;在此基础上,设计研制出了陆用压电检波器,并对其性能特点进行了分析;通过试验资料分析,消除了海陆两种不同机理的检波器资料的相位差的问题,陆用压电检波器和水中压电检波器记录信号的频带和能量达到一致,提高了地震资料的分辨率;实现了海陆地区可以同时采用相同机理的检波器进行地震信号的接收,解决了滩海地区速度检波器和加速度检波器长期混用的问题。更多还原

简介：地震检波器的性能是高分辨率地震数据采集中的一个重要因素,对资料的品质影响很大。为此,作者在不同类型地区对目前在高分辨率地震勘探中常用的动圈式检波器、涡流检波器和数字检波器的性能进行了对比试验。通过野外工作的实际,总结了动圈式检波器、涡流检波器和数字检波器在不同表层地质条件地区的应用效果,提出了适合该类地区高分辨率地震检波器的性能指标,指出合理选择检波器类型和检波器的联接方式,能提高地震资料的信噪比和分辨率。

简介：Finite-difference(FD)methodsarewidelyusedinseismicforwardmodelingowingtotheircomputationalefficiencybutarenotreadilyapplicabletoirregulartopographies.Thus,severalFDmethodsbasedonthetransformationtocurvilinearcoordinatesusingbody-fittedgridshavebeenproposed,e.g.,standstaggeredgrid(SSG)withinterpolation,nonstaggeredgrid,rotatedstaggeredgrid(RSG),andfullystaggered.TheFDbasedontheRSGissomewhatsuperiortoothersbecauseitsatisfiesthespatialdistributionofthewaveequationwithoutadditionalmemoryandcomputationalrequirements;furthermore,itissimplertoimplement.WeusetheRSGFDmethodtotransformthefirstorderstress–velocityequationinthecurvilinearcoordinatessystemandintroducethehighprecisionadaptive,unilateralmimeticfinite-difference(UMFD)methodtoprocessthefreeboundaryconditionsofanirregularsurface.Thenumericalresultssuggestthattheprecisionofthesolutionishigherthanthatofthevacuumformalism.Whentheminimumwavelengthislow,UMFDavoidsthesurfacewavedispersion.WecompareFDmethodsbasedonRSG,SEM,andnonstaggeredgridandinferthatallsimulationresultsareconsistentbutthecomputationalefficiencyoftheRSGFDmethodishigherthantherest.