资源与能源地球物理

  • 混沌属性在隐伏陷落柱解释中的应用——以赵庄二号井3号煤层为例

    刘鹏;罗忠琴;

    陷落柱是煤矿采区的一种常见地质现象,陷落柱一方面破坏煤层的连续性,另一方面陷落柱存在导通深部灰岩水与浅部砂岩水的重大危险。但是由于陷落柱发育具有随机性,且在不同的深度,陷落柱的大小不一、形态各异,单纯利用地质资料预测陷落柱的分布根本不能解决煤矿安全生产的实际问题。针对这一问题,首先从陷落柱产生机理分析,提出利用三维地震混沌属性检测陷落柱空间展布的方法,该方法可以表示混乱无序的程度,针对地震数据体,如果某处地震信息越是杂乱无序,振幅越混乱,那么该处的混沌值越大。然后将混沌属性应用于山西赵庄二号井3号煤层,对比方差体、相干体常用构造检测属性。结果表明,混沌属性具有更高的精度,陷落柱边界更清晰,与实揭资料吻合程度更高。因此混沌属性可以提高陷落柱的检测精度,为陷落柱的精细勘查提供了技术方法。

    2022年03期 v.19 269-275页 [查看摘要][在线阅读][下载 6914K]
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  • 致密砂岩双尺度流变岩石物理特征分析

    郭淑文;邢兴;国春香;周淑慧;龚艳春;陈泽良;于超;成亚斌;

    深层致密砂岩孔隙特征复杂,常规的岩石物理模型无法准确地表征其弹性参数的变化,因此基于岩石物理实验数据,利用Zimmerman提出的方法计算连续型孔隙纵横比谱,将Brie模型代入到喷射流模型中,考虑岩石软孔隙中非完全饱和流体的频散情况,通过含有孔隙纵横比谱的喷射流模型计算改进后的“干骨架”模量,采用中观尺度的White模型计算致密砂岩部分饱和流体的弹性参数,建立了一套适用于致密砂岩复杂孔隙结构的双尺度流变岩石物理模型,与常规岩石物理模型相比,预测的弹性参数精度更高,并以此为基础优选敏感弹性参数,建立频变岩石物理量版,结果与测井数据和实验室数据匹配良好,经过频率校正,地震频段量版能为致密储层预测提供地球物理依据。

    2022年03期 v.19 276-284页 [查看摘要][在线阅读][下载 1569K]
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  • 黔西南灰家堡金矿田电性结构特征及物探找矿标志研究

    张西君;刘俊;李家斌;屈念念;蒙应华;田郁;李西子;

    为研究灰家堡金矿田电性结构特征及金矿物探找矿标志,以水银洞金矿床为例,围绕灰家堡背斜及F_(101)断裂,在皂凡山段及纳秧段分别开展MT(Magnetotelluric Method,以下简称MT)、CSAMT(Controlled Source Audio-frequency Magnetotelluric Method,以下简称CSAMT)工作。MT方法主要从区域上对地层、构造等大尺度地质体进行探索,注重大区域、大格局,为基础地质、区域成矿地质背景提供支撑;CSAMT方法主要从矿区、矿床上对地层界线、含矿构造、蚀变体等小尺度地质体进行探索,注重层位、构造、蚀变体等细节,为矿区地质勘探、施工提供支撑,两者互补性比较强。通过物性、MT、CSAMT成果资料综合研究,得出研究区总体呈“高阻—低阻—高阻”三层电性结构特征。根据金矿成矿规律,将F_1断裂、F_(101)断裂、F_(105)断裂、SBT、灰家堡背斜及其核部的揉皱构造在剖面上表现的电性特征作为物探找矿标志。经与钻孔资料对比分析,物探找矿标志明显,其反映的褶皱、断裂构造、界面位置与钻孔信息基本吻合,为该区找矿预测提供了物探依据,同时物探标志可间接指导金矿深部找矿。

    2022年03期 v.19 285-295页 [查看摘要][在线阅读][下载 8881K]
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  • 樊142-7-斜4井组沙四纯下段砂体连通性预测研究

    颜世翠;

    胜利油田经过多年的注水开发,已进入高含水开发阶段,剩余油分布情况很复杂。油气开发的研究重心由小层深入到单砂体。单砂体之间经常存在较薄的泥岩、泥质砂岩等隔夹层,导致单砂体之间不连通,增加了老油田剩余油挖潜工作的难度。常规方法受海域范围钻井较少、地震资料多解性等因素影响,方法有效性受到一定限制。为此,本文以樊142-7-斜4井组为例,将地震与测井相结合,首先采用子波分解去强轴技术将沙三下的大套油页岩对于沙四纯下段1砂组的屏蔽影响去除,然后结合测井数据,将去掉不同原子后的地震数据与去掉上覆地层的测井曲线生成的合成记录做对比分析,选择与之最为相近的合成地震数据,用来做砂体连通性预测研究。该方法既能克服钻井较少的问题,也能降低地震资料多解性,在樊142-7-斜4井组沙四纯下段砂体连通性预测中取得了较好的应用效果。

    2022年03期 v.19 296-303页 [查看摘要][在线阅读][下载 2881K]
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  • 基于单程波理论的自由表面多次波偏移成像方法

    王智瑞;

    海洋地震资料中包含大量多次波信息,对多次波进行压制是现阶段最常用的多次波处理手段。然而与一次波相比,多次波所携带的地下反射信息更加丰富。本文利用该特点,以相移加差值的单程波方法为理论基础,直接利用包含自由表面多次波和反射波的地震数据进行偏移成像研究,提高成像照明度和成像质量。本文在频率波数域正向及反向同时延拓包含自由表面多次波和反射波的地震数据,在波阻抗界面采用互相关成像条件实现二者的联合偏移成像。由包含散射点的数值模型试算结果及实际二维海洋地震资料处理结果证明,与一次波偏移成像方法相比,该方法有效可行,能够大幅度提高海洋地震资料偏移成像的照明度和分辨率。同时该方法无需进行自由表面多次波预测和震源子波估算,消除了一次波和多次波分离过程中产生的误差以及震源子波与实际地震数据不匹配所带来的影响。结果表明,该方法能够为海洋地震资料解释及构造落实奠定良好的成像基础,有望在海上油气田的勘探过程中得到广泛的推广和应用。

    2022年03期 v.19 304-309页 [查看摘要][在线阅读][下载 1758K]
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  • 粒度分析在复杂岩性储层渗透率建模中的应用

    谢晓庆;吴伟;程亮;赵莉;隋秀英;刘春雷;

    针对莫索湾北部侏罗系八道湾组复杂岩性储层具次生孔隙发育、岩屑塑性强的特征,及传统孔渗相关法渗透率计算误差大的问题,首先综合利用铸体薄片、岩石物理实验数据和密度、中子、自然伽马、声波等测井资料,分析了研究区粒度的敏感测井项,建立了储层高精度粒度计算模型。然后在此基础上,研究了粒度对渗透率的影响,并采用多元回归和岩心分析渗透率刻度方法,建立了基于粒度的储层渗透率模型。结果显示,补偿中子和自然伽马为粒度的敏感测井项,储层渗透率受粒度控制。经与岩心分析结果对比,渗透率计算精度较传统方法提高了22%,这为研究区测井储层评价提供了更为准确的物性参数。

    2022年03期 v.19 310-315页 [查看摘要][在线阅读][下载 1478K]
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  • 逆时偏移对复杂构造成像影响因素分析

    张明强;程耀;谢涛;朱金强;王炜;焦叙明;公绪飞;

    逆时偏移是公认的复杂构造成像利器,在海外盐下勘探及陆上西部探区逆掩推覆构造及碳酸盐岩缝洞储集体成像等方面展现出独特优势。目前国内海域勘探逐渐面向中深层复杂构造,本文旨在探索逆时偏移相应的应用潜力以及影响其成像效果的关键因素。结合某工区实际资料,通过与射线类偏移方法成像效果对比,首先详细分析论证逆时偏移可以充分利用棱柱波对高陡构造进行成像的优势;然后进一步展示配合高精度速度模型,逆时偏移可以对强横向变速现象发育的气云区下伏地层进行更好成像的特点。结果表明,在对棱柱波等逆时偏移可以成像的特殊波型进行有效保护的前提下,配合高精度速度模型,该技术在国内海域高陡复杂大断裂、气云区、火成岩及高速灰岩屏蔽区成像等方面有较大的应用潜力。

    2022年03期 v.19 316-321页 [查看摘要][在线阅读][下载 5310K]
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  • 高温作用后砂岩的声发射特性研究

    张胜寒;杨礼宁;冉琦;朱博华;齐晴;张济东;

    通过CTM500灰分挥发分测定仪和DS5声发射检测系统对山东莒县砂岩在25~800℃高温作用后单轴压缩荷载的条件下的声发射特征进行实验研究,分别分析了砂岩声发射振铃计数率在不同温度下,随时间的变化规律及砂岩振铃累计计数与应力-时间曲线的关系。试验结果表明:在单轴荷载条件下,随着温度的升高,高温作用后的砂岩声发射活动也变得更加频繁和密集,在400℃以后试样中的砂岩声发射活动远远大于400℃之前;从振铃累计计数曲线上面可以观察出砂岩变形破坏的各个阶段,振铃累计曲线与砂岩的应力—时间曲线在不同的温度作用后均相关;在应力加载的过程中,声发射信号急剧增加的时间点出现在荷载到达峰值应力之前。对低于600℃高温作用后的砂岩试样,当荷载增加到在峰值应力的12%~18%时,砂岩声发射活动急剧增加。

    2022年03期 v.19 322-327页 [查看摘要][在线阅读][下载 2352K]
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环境与工程地球物理

  • 地质雷达和TGP地震波法在高家坪特长隧道岩溶探测中的应用

    彭程;

    近年来,随着西部大开发战略的进一步实施,西部地区成为国家建设的重点,西南岩溶地区的铁路工程、高速公路在施工过程中常常会遇到复杂多变的岩溶地形及赋存丰富的岩溶地下水,给隧道工程安全构成重大威胁。本次研究以宜城至保康段高速公路中的高家坪隧道Zk45+705~Zk45+845隧道段为研究对象,前期岩溶水文地质调查结果显示,该隧道段存在岩溶突水突泥的风险。首先通过地质雷达法探明Zk45+725~Zk45+735隧道段岩体节理裂隙及溶洞发育;然后通过TGP(Tunnel Geology Prediction)地震波法进一步探测隧道底板岩溶发育情况。结果表明,本次研究通过地质雷达、TGP相结合的物探方法成功地探测了研究工区高风险岩溶发育情况,并据此提出了隧道溶洞处置以及防排水工程设计方案,可为今后的实际施工提供指导。

    2022年03期 v.19 328-333页 [查看摘要][在线阅读][下载 514K]
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  • 综合地球物理勘察技术在铁山坪隧道勘察中的应用

    袁伟;朱永珠;幸大军;邹维;

    现代市政公路隧道工程地质勘察对勘探精度的要求越来越高,综合地球物理勘察技术因其具有多参数,多尺度和解决单一地球物理勘察的多解性的特点,被广泛地应用到隧道勘察中。本文以铁山坪隧道工程地质勘察为例,选用音频大地电磁法、综合测井法和高密度电法相结合的综合地球物理勘探方法来进行工程地质勘察。并结合音频大地电磁法对大区域低阻体的敏感性,综合测井技术的准确性和多参数性,高密度电法对浅地表电性结构的高精度性,对它们的测试结果进行相互印证。结果表明,此次研究取得了较好的测试效果,为综合地球物理勘探技术在隧道勘察中的应用和推广提供一个实例参考。

    2022年03期 v.19 334-340页 [查看摘要][在线阅读][下载 4022K]
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  • Surfer网格文件到GOCAD面文件转换方法研究

    卞友艳;

    工程地球物理勘探的成果图件常以Surfer网格文件的形式保存,而常用的地质建模软件GOCAD没有导入Surfer网格文件的接口,需研究出配套的文件转换方法。本文基于GOCAD平台,深入研究了Surfer网格文件和GOCAD面文件的数据格式,分析了其数据存储的特点,将Surfer网格文件转换为GOCAD软件可读取的面文件,通过C#语言编程开发了专用转换程序,实现了Surfer网格文件向GOCAD面文件的便捷转换,通过GOCAD软件读取面文件实现了Surfer网格文件的快速三维显示。结果表明,提出的网格文件向面文件的转换方法,实现了基于GOCAD的三维地质建模环境的快速地球物理勘探成果数据导入,提高了三维地质建模的效率。因此,将网格文件转换为GOCAD面文件的方式是一种高效实现既有地球物理勘探成果在GOCAD中显示的方法。

    2022年03期 v.19 341-347页 [查看摘要][在线阅读][下载 1911K]
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  • 高密度电法与等值反磁通瞬变电磁法在法泗岩溶塌陷精细探测中的联合应用

    赵杨杉;

    岩溶地面塌陷是岩溶地区因岩溶作用而发生的一种引起地面变形、破坏的地质灾害,是目前国内较为常见的地质灾害之一,性质上多表现为突发性和爆发性。该类地质灾害发生后,往往需要在很短的时间做出全面、准确的灾害评定,这就对地质灾害的快速、精细化探测提出了非常高的要求。本文以武汉市法泗镇岩溶塌陷为例,采用高密度电法、等值反磁通瞬变电磁法两种物探方法进行探测。通过资料处理和解释分析,认为两种方法均取得了一定的探测效果,但单一方法未能达到岩溶塌陷精细化探测的要求。基于两种方法反演成果数据均为视电阻率值,且两种方法优点互补,本次研究将两种方法的反演数据按照其变化规律进行整合拼接,保留高密度电法的浅部数据及等值反磁通瞬变电磁法中深部数据,扬长避短,形成一张探测成果图,实现了对岩溶塌陷快速、精细化探测的目的,为该区岩溶塌陷成因机理分析提供了科学的依据。该应用方法对以后解决类似地质灾害问题具有一定的借鉴意义。

    2022年03期 v.19 348-355页 [查看摘要][在线阅读][下载 3315K]
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  • 三维地质雷达数值模拟在道路病害检测中的应用

    汤金峰;洪旭程;柳思龙;张伟炫;杨海翔;

    三维地质雷达技术在城市地下病害体探测领域发挥了重要作用,长期以来保障了城市公共设施的运营维护安全,极大地降低了地面塌陷的发生概率。但目前海量实测三维地质雷达数据解译缺乏标准化、定量化的异常解译标志,主要依赖工作经验,这导致解释过程中存在对病害异常的错判和漏判问题。为统一异常判别标准,本文针对空洞、脱空与疏松体三种地下病害体进行了三维地质雷达数值模拟研究,采用时域有限差分方法实现了正演模拟数据的三维成像,总结归纳了反褶积与偏移处理前后不同地下病害体的典型二维、三维异常特征,并准确估算了地下病害体边界分布与发育规模信息。经与实测数据对照分析得出,地下病害体理论模型异常特征具有普适性,相关成果能够推广,为实际工作提供指导。

    2022年03期 v.19 356-367页 [查看摘要][在线阅读][下载 2446K]
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方法研究·信息处理·仪器研制

  • 海上宽方位地震资料多次波压制技术研究及应用

    朱金强;张明强;焦叙明;谢涛;程耀;石孟常;

    宽方位采集在有效解决复杂构造成像和储层预测难题的同时,也在一定程度上增加了多次波压制的难度。多次波传播路径不再满足平行测线的二维平面假设,导致常规二维方法压制效果不理想。本文根据海上地震资料电缆鬼波、水层相关多次波、长周期多次波在宽方位观测系统中的特点,分别采用了基于τ—p域水陆检标定的电缆鬼波压制方法、全三维平面波域多次波压制方法和基于椭圆约束的三维Radon域滤波方法。实际资料应用效果表明,上述三种方法较常规方法有明显的优势,可以更好地适应宽方位采集特点。在有效压制多次波的同时,较好地保留了宽方位采集所携带的振幅和速度等信息,为后续构造成像和储层预测提供良好的数据基础。

    2022年03期 v.19 368-375页 [查看摘要][在线阅读][下载 2977K]
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  • 层状均匀介质下OBS射线路径追踪的最优化实现

    秦越;刘斌;

    OBS数据分析时,常通过正演计算来辅助识别数据上的震相,这就需要在给定的速度模型上计算指定炮检点的射线路径。本文基于层状均匀介质模型实现了一种简单快速,并且适用于任意纵波和横波路径的算法。该算法基于费马原理和最优化方法,首先给定炮检点射线旅行时的目标函数,由费马原理可知,该目标泛函的极小值对应的射线路径就是真实的路径。然后利用最优化方法来获得目标泛函的极小值。对于水平层状均匀介质模型,可通过令目标函数的梯度等于零来获得射线的路径;而对于倾斜界面以及界面为曲线的模型,则通过非线性最优化方法来极小化目标函数。结果表明,该方法实现简单,能够快速地计算出射线路径,数值例子证明了其有效性。同时,该方法不仅适用于纵波射线路径,还适用于横波射线路径。

    2022年03期 v.19 376-385页 [查看摘要][在线阅读][下载 1792K]
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  • 基于深度全卷积神经网络的地震波阻抗预测方法

    王泽峰;孙颖;许辉群;赵桠松;

    波阻抗反演是高分辨率地震资料处理的最终表达形式,线性的地震波阻抗反演方法求解精度依赖于初始地质模型,为高效地求解得到完全非线性的反演结果,地震波阻抗反演迫切需要发展智能化的反演技术。鉴于此,本文在全卷积神经网络(Fully Convolutional Network, FCN)的基础上,提出一种深度全卷积神经网络的地震波阻抗预测方法,以此来实现波阻抗反演。其实现过程是通过深度全卷积神经网络对正演模型和对应的波阻抗标签训练建立非线性的映射关系,得到反演映射模型,进一步通过该反演映射模型预测地震波阻抗。正演数据测试和实际资料应用结果表明,该方法可以实现地震与波阻抗之间的非线性映射,为地震波阻抗反演提供一种智能化的新手段。

    2022年03期 v.19 386-392页 [查看摘要][在线阅读][下载 1939K]
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  • 基于Bi—LSTM神经网络的GNSS坐标时间序列重构

    冉佳诺;边家文;刘文平;

    全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)坐标时间序列在大地测量及地球动力学中的得到了广泛的应用。研究表明,受到环境以及系统误差的影响,实际GNSS站点坐标时间序列包含的季节信号的振幅是时变的,这给GNSS坐标时间序列的精确建模和重构带来一定的困难和挑战。传统的噪声分析方法在处理带有时变季节变化的GNSS坐标时间序列时无法很好应对信号中的时变振幅干扰。基于此,本文将双向长短期记忆循环神经网络(Bidirectional Long Short-term Memory, Bi-LSTM)应用于GNSS坐标时间序列的重构,利用Bi-LSTM强大的建模能力对GNSS坐标时间序列建模,克服季节项的时变振幅干扰,取得对GNSS坐标时间序列的精确重构。实验结果表明,基于Bi-LSTM神经网络方法能够学习到GNSS坐标时间序列间的时变特性,并有效分离信号与噪声,分离出的噪声残差分量与实际真值更接近。

    2022年03期 v.19 393-401页 [查看摘要][在线阅读][下载 3203K]
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  • MT系统ADC级联式高倍抽取滤波方法研究

    付文涛;孙娅;韦洪兰;席振铢;黄基文;李丽;

    目前市场上的大地电磁仪所使用的单个ADC(Analog to Digital Converter)的采样范围无法满足大地电磁法可用频率的采集,通常采用两个不同频率范围的ADC来满足广范围频率的采集,但采用两种不同的采集卡使得大地电磁仪功耗增加、体积变大,不方便进行野外采集。为了减少仪器功耗、体积,本文以ADS1282模数转换器为例提出一种在单个采集卡内部数字滤波的基础上级联基于FPGA(Field Programmable Gate Array)的线性偶对称结构FIR(Finite Impulse Response Digital Filter)低通抽取滤波器的方案,减少了系统处理的数据量,同时使其在满足原有ADC频率范围的基础上满足更低的频率采集。为了实现高倍抽取滤波,利用Matlab的滤波设计模块FDAtool设计出抽取数为128倍、总阶数为1 395的低通抽取滤波器,并在Simulink及FPGA上进行仿真计算,证明了其功能的可实现性。为了验证该滤波器是否可嵌入大地电磁仪采集系统中,将设计好的高阶低通高倍抽取滤波器植入基于FPGA的大地电磁仪接收机采集控制系统中,对控制系统进行功耗及资源占用分析,得出各类资源最大占用比为25%、总功耗为1.952 W,表明该设计方案不仅满足更低频采集,而且可基于FPGA实现。

    2022年03期 v.19 402-409页 [查看摘要][在线阅读][下载 2210K]
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  • 基于非凸张量秩最小化的三维地震数据插值

    李言言;李志明;王琴;

    完整的三维地震数据的频率切片经过Hankel张量预变换后具有低秩性,因此,随机缺失的三维地震数据可以通过张量降秩进行插值。张量的秩最小化是NP难问题,传统方法通过构建张量秩的凸松弛求解。但是,该方法忽略张量模展开矩阵奇异值的差异性,获得的仅是原始张量秩最小化问题的次优解,地震数据插值精度得不到保证。为此,本文提出基于log_ε函数的非凸张量模型,用log_ε函数代替秩函数,采用交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers, ADMM)求解。仿真和真实地震数据的实验结果表明,相比于传统的基于块Hankel变换的多道奇异谱分析(Multichannel Singular Spectrum Analysis, MSSA)方法和基于凸松弛的低秩张量补全方法(Low-rank Tensor Completion, LRTC),本文所提方法具有更高的重建精度。

    2022年03期 v.19 410-418页 [查看摘要][在线阅读][下载 2459K]
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