简介：标量CSAMT只适合一维及测量方向与构造方向垂直的二维情况,对于复杂的三维地电结构,CSAMT需采用张量测量。本文试图采用矢量有限元法实现三维张量CSAMT的正演模拟。为了验证算法的正确性,本文在层状介质中计算了三维CSAMT远区的电场,磁场及阻抗张量,并且与层状介质中的理论解进行了比较,接着还模拟了均匀半空间中含有三维异常体的模型,并且分析了四个阻抗张量、视电阻率及阻抗相位的响应特征。得出如下结论：采用矢量有限元法来模拟三维张量CSAMT,其电磁场及阻抗张量的实虚部计算精度都比较高,并且该方法本身满足电场法向不连续,不用进行散度校正。

简介：在直流电法有限元数值模拟中，针对常规结构化网格源点附近网格节点数值精度低的问题，并考虑计算效率和反演成像的需求，本文在二维点源问题中提出一种新的网格加密一收缩方法。其核心思想是在结构化网格计算区域中先后引入网格节点加密和网格节点收缩两个环节。通过在计算区域水平方向上均匀加密网格节点密度，降低源点奇异性的影响范围，并提升对地形的模拟能力；通过在计算区域垂向方向上将多个网格收缩到一个网格中，降低网格节点的规模，进而提高数值计算的效率。理论模型检验表明，网格加密-收缩方法能有效地解决源的奇异性问题，与均匀加密网格相比，网格节点总数降低了约80％。

简介：受沉积环境影响,海底地层层理发育,各向异性介质更接近于真实海洋地质条件。对海洋各向异性研究可更好认识海底构造特征,有效地进行海底资源勘查。本文从各向异性麦克斯韦电磁方程出发,根据电磁场的无源特征引入标量位函数;利用电场和磁场的连续性分别向海底深部和海水中延拓,并将延拓后的电磁位函数在海底耦合到发射源上,从而实现海底电场和磁场的递推求解。我们首先探索如何利用海洋电阻率法识别和求解海底电各向异性特征。研究发现海底各向异性可从视电阻率测深曲线和海底视电阻率极性图进行求解。进而,我们通过海底各向异性地层中高阻体(油气藏)模型进行正演模拟,发现海洋电法视电阻率在浅水区对地下高阻薄层有明显的异常反应。相比海洋可控源电磁法,海洋直流电法不受空气波影响,在浅海区油气资源勘查有着较好的优势,而前人大多基于各向同性模型进行研究,本文实现一维海洋直流电阻率法各向异性正演模拟,算法计算精度高,能很好的为二维、三维正演模拟提供理论参考。更多还原

简介：标量CSAMT只适合一维及测量方向与构造方向垂直的二维情况,对于复杂的三维地电结构,CSAMT需采用张量测量。本文试图采用矢量有限元法实现三维张量CSAMT的正演模拟。为了验证算法的正确性,本文在层状介质中计算了三维CSAMT远区的电场,磁场及阻抗张量,并且与层状介质中的理论解进行了比较,接着还模拟了均匀半空间中含有三维异常体的模型,并且分析了四个阻抗张量、视电阻率及阻抗相位的响应特征。得出如下结论:采用矢量有限元法来模拟三维张量CSAMT,其电磁场及阻抗张量的实虚部计算精度都比较高,并且该方法本身满足电场法向不连续,不用进行散度校正。

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：海洋天然气水合物是一种潜在的巨大能源,而地球物理探测技术是勘探天然气水合物资源的重要方法。本文介绍了利用可控源电磁法探测海洋天然气水合物的可行性,在参考了大洋钻探计划(ODP)164航次对天然气水合物的采样数据的基础上建立了几种不同水合物含量的海底天然气水合物一维地电模型,并且利用建立的模型讨论了天然气水合物的频率域电磁响应。文章就天然气水合物的电场振幅值和相位随着收发距和频率等参数的变化关系等做了相应研究,同时就水合物厚度不同时其相应的电磁响应特征做了初步探讨,为海洋天然气水合物的勘探和资源评价提供了参考。

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：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：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：地层品质因子Q反映了地层对地震波吸收衰减的强弱,是油气检测的重要指示因子,准确提取Q值十分重要。本文根据地震子波能量衰减特征,提出基于子波衰减前后能量比的Q值提取方法。该方法是综合利用多点信息估算子波能量,规避了常规Q值方法（如质心频移法）对地震子波谱的假设,适用于任意波谱形状,但对资料的保真度要求较高。VSP正演模型测试发现,在非固有衰减（如几何扩散、反射透射损失等）得到准确补偿的前提下,能比法能较好地反演地层Q值。实际零偏VSP资料应用表明,能比法提取的Q值趋势与谱比法基本一致,具有一定的可信度。

简介：无网格法形函数构造不依赖预定义的单元，具有计算精度高、处理复杂模型便利等优点。本文介绍了无单元Galerkin法（EFGM）、点插值法（PIM）与径向基点插值法（RPIM）三种全域弱式无网格法的近似原理及特点；以二维泊松方程为例研究了支持域无量纲尺寸、场节点与背景网格设置对无网格法计算精度的影响。将RPIM与EFGM应用于频率域线源二维正演，给出了RPIM形状参数的推荐值；分析了均匀介质模型大地电磁（MT）二维正演无网格法边界条件直接加载与罚函数法加载的精度差异，结合PIM与RPIM边界条件加载便利及EFGM计算复杂模型精度高的优势，提出了EFG—PIM及EFG．RPIM耦合算法，数值计算结果验证了耦合算法的有效性。研究发现：无网格法及其耦合方法适用于电磁法数值模拟；支持域无量纲尺寸取1．0时无网格法精度与效率高，场节点与背景网格重合时计算效果佳；泊松方程求解PIM及RPIM精度较EFGM低，计算均匀介质MT响应精度较EFGM高；RPIM改善了PIM计算涉及的奇异性问题，对应支持域无量纲尺寸选择空间大。