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：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：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：为了进一步提高大地电磁三维快速松弛反演的计算效率，在深入分析大地电磁三维快速松弛反演算法的基础上，结合MPI自身的优越性，确定了并行计算的思路，实现了三维快速松弛反演的并行计算。通过理论模型合成数据和实测数据对实现的三维快速松弛反演并行程序进行了试算，分析对比了在多种情况下程序的执行效率。测试结果表明，所实现的三维快速松弛反演并行程序运行结果正确，效率提高明显。此成果在普通微机上实现，推动了大地电磁三维反演技术的实用化，可为其它地球物理三维正反演研究所借鉴。

简介：高分辨率非线性三维整体反演方法是基于非线性理论,在层位控制下,将工区多井(或全部井)的测井数据与井旁地震道数据输入具有多输入多输出的网络,同时进行整体训练,可获得整个工区的自适应权函数,并建立综合非线性映射关系,并根据储层在纵横方向上的地质变化特征更新这种非线性映射关系,这样,就能对反演过程及其反演结果起到约束和控制的作用,从而获得稳定且分辨率高的地震反演剖面(速度反演剖面/波阻抗反演剖面/密度反演剖面),实现整体反演,该方法通过模型试算和实际资料处理,获得较好的地质效果,证明该方法精度高、实用性强,可用于储层的定量分析。

简介：井地电位成像是通过套管向井中供电或将电源放在井中，在地表观测电位异常的一项技术，其供电源有线源和点源两种类型。为了研究这两种电源对地下异常体产生的电位异常特征，本文针对不同激励源，采用有限差分方法进行数值模拟研究，在线性方程组求解电位时引入不完全Cholesky共轭梯度（ICCG）迭代方法，分别实现了点源和线源井地电位成像技术的三维正演。最后，基于阻尼最小二乘法实现了井地电位成像技术的电阻率三维反演。设计不同地电模型分别进行正演和反演试算，正演结果表明，供电电源的类型不同，异常体在地表的电位异常特征也不同；反演结果表明，低阻体的反演结果要好于高阻体，点源置于异常体下方时反演的电阻率对异常体边界的识别比线源更加准确。

简介：弹性参数在甜点区预测和页岩气的开发过程中扮演着重要的角色，因此研究等效弹性参数随页岩气储层属性的变化是一项很有意义的工作。研究中我们用x射线CT扫描技术获得了较为精确的页岩样品微观结构图像。从这些图像中，我们可以获得孔隙度和矿物的详细情况，据此，我们构建了三维数字岩心，并应用有限元法对弹性参数进行了数值模拟，其间深入考察了子样选取、网格划分、求解器类型以及边界条件等，该方法易于区别不同的矿物及其百分含量。本文重点研究孔隙度和干酪根含量对弹性参数的影响，计算结果表明，孔隙度和干酪根含量对弹性性质有较大的影响，当孔隙度和干酪根含量增加时，弹性模量降低，且当孔隙度小于0．75％左右、干酪根含量大于3％左右时弹性参数减小速率较缓。因为孔隙度仅仅为4．5％，孔隙中填充油或气对弹性参数的影响甚微。不同岩心样本具有不同的孔隙度和干酪根含量，传统岩石物理实验不仅昂贵而且费时，而数值模拟是基于数字岩心来计算弹性参数，更加经济、方便。本研究证实了将页岩样品的微观结构图像与弹性模量的计算相结合来预测页岩弹性参数的可行性。

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：地震波场数值模拟中不可避免地会出现边界反射,一般采用吸收边界条件以压制人工边界反射。目前常用的分裂式完全匹配层（PML）边界条件需要在边界处进行特殊处理,尤其是在三维情况下需要将变量分裂为三个分量,增加了数值模拟的计算时间和内存占用量。与分裂式PML吸收边界条件相比,混合吸收边界条件（HABC）具有易于实现、计算量小和吸收效果好等优点,可以提高三维波动方程数值模拟的计算效率。本文将基于一阶Higdon单程波方程的混合吸收边界条件从二维计算域发展到三维,提出了适用于三维弹性波数值模拟的混合吸收边界条件。均匀模型以及复杂模型的三维数值模拟结果表明,混合吸收边界条件与传统的完全匹配层边界条件相比,具有效率高、吸收效果好的优势。

简介：类中梯装置三维激电成像技术兼顾了激电测深与激电剖面二者的特点,能快捷高效的获得测区三维电阻率及极化率信息,空间分辨率高,探测深度大。本文从类中梯装置的数据采集方式入手,阐述了采用类中梯装置进行三维激电成像的工作方式.建立了一个三维地电模型,采用类中梯装置进行三维正演模拟,并进行反演及成像。数值模拟结果表明,采用类中梯装置进行三维激电成像能较好地刻画实际地电模型的特点。以甘肃省某多金属矿为例,利用阵列式电磁法综合测量系统,进行了三维大功率激电成像技术的应用研究。实际应用结果表明,采用三维激电成像技术,可以多角度、多细节显示测区地下介质电阻率、极化率的分布情况,明确电性突变界面的延展状态,快速圈定成矿有利区。该研究对多金属矿产勘探等领域具有一定的指导性意义。

简介：工区位于在大民屯凹陷荣胜堡-前进地区工业繁华地带,地表水系发育,表层岩性复杂,深层各种油气藏圈闭类型众多,勘探难度大,以往采集资料质量差.本文详细介绍了为改进资料质量所采取的一系列措施,其中包括科学的观测系统设计、认真细致的表层调查、高精度的测量,选择最佳岩性组合激发、低噪声接收、大型障碍区特观施工、定量化质量控制等工作.成功地进行了二次三维采集,实现了二次采集资料质量的飞跃,减少浅层资料缺失,保证了深层资料品质,保证了资料解释的准确性.文中展示了了实际效果.

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：洪泽地区由于沉积的特点,储层横向变化快,油藏受构造、岩性、油源多因素控制.在对该区三维AVO属性体解释中,利用多元回归方法求取了横波曲线,分岩性和含油气性统计了纵、横波、泊松比参数分布规律,建立了本区的含油砂岩的正演模型,从而降低了AVO解释的多解性.通过井-震结合对四种AVO属性数据体进行了标定,并确定了各属性体应用范围,进而进行了储层和含油气检测.实践表明,该方法能有效地利用AVO属性数据体进行储层预测及油气检测,具有一定的推广价值.

简介：Anewmulti-moderesistivityimagingsonde,withtoroidalcoilsassource,canconductthreeresistivitymeasurements:azimuthalresistivity,lateralresistivity,andbitresistivitymeasurements.Thus,theloggingtimeandcostaregreatlysaved.Thetoroidalcoilsaresimplifiedasanextendedvoltagedipoleandtheresponseequationsarederivedforahomogenousformation.Basedon3DFEM,thedepthofinvestigation(DOI),verticalresolution,circumferentialazimuthalcapacity,boreholediameter,mudresistivity,thicknessoftargetformation,andtheresistivityofthesurroundingformationandmudinvasionaresimulated.TheresultssuggestthatthethreemeasurementmodesofthenewsondearedifferentinverticalresolutionsandDOIs.Thecircumferentialdetectionabilityoftheazimuthbuttondependsonthecontrastbetweentheanomalyandformationresistivityandtheopenangleoftheanomaly.Whethertheboreholeistruncatedatthebitornothasagreatinfluenceonthesimulationresults.Theboreholeandmudinvasionaffecttheapparentresistivityinallmodes,buttheeffectsofresistivityofsurroundingformationandthicknessofthetargetformationareonlycorrectedforlateralresistivitymeasurement.

简介：随着全张量重力梯度（FTG）测量技术的不断发展,重力梯度数据的三维反演技术在油气和矿产勘探中日益受到重视与关注。为了快速处理和解释大规模的高精度数据,图形处理器GPU（GraphicsProcessingUnit）和预处理分解技术（Preconditioningmethods）在地球物理反演中的使用变得十分重要。本文结合对称逐次超松弛（SSOR）技术与不完全乔列斯基分解共轭梯度算法（ICCG）提出改进的预处理共轭梯度法,并考虑到方法预处理分解占用额外的时间,开发该算法的GPU并行算法来提高加速效果。然后通过含噪的模型数据反演来证明改进的并行预处理方法在三维全张量重力梯度数据反演中的适应性。由此,基于NVIDIATeslaC2050GPU的并行SSOR-ICCG算法和在2.0GHzCPU上的串行程序比较,达到了大约25倍的加速比。最后,我们将该算法应用于美国路易斯安那州南方Vinton盐丘的实测航空重力梯度数据反演中,反演出良好的反演结果,验证了该方法在三维全张量重力梯度数据快速反演中的优势和可行性。

简介：在储层发育带，通常地震波波形会变复杂，所以关联维会变小。但由于地震波是有一定带宽的信号，波形受这个带宽内所有频率成分的影响，如果直接进行关联维的计算，其结果往往不能很好地反映储层。鉴于这种情况，提出了经验模态分解（EMD）与关联维相结合的方法，利用EMD对地震波进行分解，对分解后的每一个平稳的固有模函数（IntrinsicModeFunction，IMF）分量进行关联维计算，将计算结果与有效的IMF分量进行储层预测。利用该方法对xx区三叠系中油组进行了试算，取得了较好的效果。

简介：中国西部复杂山地是地震勘探的难点区域,地表和地下都复杂,从而导致地表激发困难,地震资料干扰严重、信噪比低。地下构造形态复杂,导致反射点分散严重,前人尝试过弯线采集,但很少考虑地下实际构造特征。本文章提出基于CRP的不规则采集设计方法,使地表避开难以激发的区域,地下考虑构造特征及CRP点分布位置,优化地表接收线位置,通过地表有目的布置接收点位置,最大程度的保证地下CRP点不分散,从而提高地震数据的信噪比.并以四川盆地某工地的实际资料通过模型数据验证了方法的合理性与可行性。表明该方法能够解决复杂地区地震采集存在的部分难题,为复杂地区的地震勘探采集提供一个新的思路。

简介：中国西部复杂山地是地震勘探的难点区域,地表和地下都复杂,从而导致地表激发困难,地震资料干扰严重、信噪比低。地下构造形态复杂,导致反射点分散严重,前人尝试过弯线采集,但很少考虑地下实际构造特征。本文章提出基于CRP的不规则采集设计方法,使地表避开难以激发的区域,地下考虑构造特征及CRP点分布位置,优化地表接收线位置,通过地表有目的布置接收点位置,最大程度的保证地下CRP点不分散,从而提高地震数据的信噪比.并以四川盆地某工地的实际资料通过模型数据验证了方法的合理性与可行性。表明该方法能够解决复杂地区地震采集存在的部分难题,为复杂地区的地震勘探采集提供一个新的思路。

简介：为了有效处理人工源的影响,本文开发了带源的CSAMT二维正反演算法,可用于全区（近区、过渡区和远区）资料的反演。引入正则化因子完成磁法二维反演,并且将模型参数调整为磁化率的对数,保证反演过程中磁化率始终为正值。本文基于交叉梯度原理,将CSAMT和磁法进行联合反演,通过搜索交叉梯度项权重的方法,避免了不同异常源引起的两种异常相互干扰的问题。理论模型算例表明基于交叉梯度的联合反演方法优于单独反演。本文开发的带源CSAMT二维正反演算法,有效处理了人工源的影响,保证了最终联合反演算法的可靠性。

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。