环境与工程地球物理

  • 基于电磁原理的浅地表地质病害探测方法及应用

    栗宝鹃;刘栋臣;王志豪;李国瑞;刘庆国;

    随着城市地下空间的不断开发和利用,浅地表地层稳定性也越来越差,疏松、空洞、脱空、地层失稳、富水体等市政道路健康隐患不断增多,其破坏程度也在不断加大。本着“防患于未然”的目的,针对空洞、脱空、疏松体这三种浅地表地质病害类型,本文以地球物理特征的差异性为基础,采用基于电磁传播原理的探地雷达法对浅地表地质病害探测技术进行研究。根据探测目标的特点、类型及地球物理特征,分别利用二维探地雷达“多个频率天线可选”和三维探地雷达“阵列式天线分布”的特点综合进行探测,即根据三维探地雷达垂向剖面和横向切片初步确定浅地表地质隐患可能存在的位置及范围之后,选择恰当频率的二维探地雷达来确定探测目标的性质及参数,具体实现过程如下:首先在可能存在病害隐患的大面积区域内采用车载三维探地雷达进行普探;然后根据探测目标的尺度和深度,采用相应频率拖曳式二维探地雷达进行详查;最终,结合钻探结果,实现对浅地表地质病害的准确识别和精确描述。实践证明,上述技术路线具有良好的应用效果,值得在市政道路病害探测中进行应用和推广。

    2022年06期 v.19 753-761页 [查看摘要][在线阅读][下载 1196K]
  • 声波振动式非金属燃气管探测方法研究及应用

    叶辉;杨永龙;张超;闫海涛;

    聚乙烯(Polyethylene,简称PE)管材因施工方便,抗腐蚀和环保性好等优点,被广泛地应用于城镇中、低压燃气输送中。由于PE管为惰性材料,不导电、不导磁,传统的地下管线探测定位方法及设备极难掌握其准确的地下空间位置,这给城市建设施工及燃气公司的运营维护管理带来很大的困难。本文首先分析了传统PE管线探测方法的局限性;然后,重点介绍了声波振动式管道探测方法的工作原理,并借助声学理论公式推导分析理想管道模型中声波的传播特性及规律,为声波振动探测技术的应用提供理论指导;最后,结合实际城镇中压、低压PE管道探测项目,验证了该探测方法及仪器设备的可靠性与精度。实践表明,该方法及设备能克服传统非金属PE管道探测方法面临的种种约束条件,能高效解决城市非金属PE管道探测难题,具有较广泛的应用前景及推广价值。

    2022年06期 v.19 762-768页 [查看摘要][在线阅读][下载 1182K]
  • 瞬变电磁法在磷矿富水性中的探测方法研究

    王智聪;张军;

    随着我国磷矿资源开采深度不断向深部延伸,磷矿在开采巷道掘进过程中面临的水文地质条件也越来越复杂,如何减少或解决磷矿巷道掘进过程中突水事故的发生,成为亟待解决的研究课题。矿山掘进超前探水主要使用瞬变电磁超前探测法,在磷矿巷道超前防治水探测中,使用该方法有效反映巷道前方及周围岩体内的含水、导水构造的三维空间分布特征,为巷道水害超前治理提供重要依据。首先介绍了瞬变电磁法的施工布置方法,然后根据目前矿井瞬变电磁探测过程中存在的问题,对常规测线布置方法进行了改进,消除了常规方法侧帮锚网支护的影响,同时对数据处理方法进行了改进,加入了电流校正算法与地层影响校正算法。最后将改进后的瞬变电磁探测方法应用于磷矿巷道迎头超前探水,通过对现场采集数据的处理与分析,查明了迎头超前含水地质异常体。结合钻探验证的情况,证明了瞬变电磁法在磷矿具有良好的应用效果,同时验证了改进后的测线布置方法和数据处理方法的可靠性,为掘进巷道的精确超前探水提供了重要的依据。

    2022年06期 v.19 769-775页 [查看摘要][在线阅读][下载 1066K]
  • 高密度电阻率法2D和3D反演在盘州煤矿灾害区探测效果对比

    辛超;叶雷;黄辉;刘达;庞咏;付荣翔;和成忠;

    为测试高密度电阻率法2D反演与3D反演在盘州煤矿灾害区的探测效果,从数值模拟和工程应用实例两个方面,通过对剖面数据分别进行2D和3D反演,对比反演结果发现:数值模型结果显示3D反演结果无论是异常体形态及电阻率值都较2D反演结果更接近于模型真实值;在盘州煤矿区小关村内开展高密度电阻率法测量工作,共布设6条南北走向剖面,2条东西走向剖面,通过对比反演结果发现,2D反演结果的高阻异常范围远远大于3D反演结果的高阻异常范围,结合工程钻孔结果,2D反演结果的部分高阻异常区为假异常,推测由旁侧效应所致,3D反演结果的高阻异常范围更接近于钻孔资料。通过数值模拟及工程实例结果认为3D反演能够有效地消除2D反演中的假异常,更精准地反映煤矿活动区的采空及致灾范围。

    2022年06期 v.19 776-781页 [查看摘要][在线阅读][下载 1378K]

资源与能源地球物理

  • 复杂断块油田小微地质体地震识别与应用

    周宗良;夏国朝;张会卿;张凡磊;计璐璐;

    针对复杂断块油田断层发育、构造破碎、油藏复杂的特点,特别是油田开发进入高含水开发中后期,准确表征“小尺度”地质体成为复杂断块老油田剩余油高效挖潜的关键。本文提出小微地质体的概念及主要构成要素,重点分析了低级序断层的地震识别方法与微构造的类型及成因机制。通过高分辨率地震资料的精细构造解释与研究,形成了多地球物理手段相融合的低级序断层识别方法,以有效表征断距10 m以下断层的几何形态、组合关系;提出油层微构造可分为正向、负向、斜面微构造3类,其中正向微构造容易形成剩余油富集区,进一步按构造形态分为8种类型。通过微构造的构造形态、组合关系精细描述与成因机制分析,指出低级序断层对开发中后期剩余油分布起着重要的控制作用。

    2022年06期 v.19 782-790页 [查看摘要][在线阅读][下载 1613K]
  • 海底电缆转换波数据处理关键技术及在南海某区的应用

    张兴岩;张立霞;方中于;张敏;丑纪辉;

    随着OBS(Ocean Bottom Seismic, OBS)采集成本的降低,海洋地震勘探中多波多分量地震资料越来越多;但是由于目前国内缺乏相应的成熟的海底电缆转换波数据处理技术,大部分工区批量生产时仅仅使用了纵波P、Z两个分量,其转换波X、Y分量没有使用,这使得海底电缆转换波中包含的岩性、裂缝、油气识别等信息没有得到充分应用,其性价比大大降低。本文通过分析我国南海某工区海底电缆转换波数据,并根据海底电缆转换波数据自身的特点,对海底电缆转换波地震数据处理的关键技术R、T分量旋转、转换波静校正、转换波高维插值、转换波速度分析与转换波叠前时间偏移等进行了研究,并在实际海底电缆转换波处理中得到了较为理想的转换波地震剖面,为后续转换波的进一步应用打下了坚实的数据基础。

    2022年06期 v.19 791-801页 [查看摘要][在线阅读][下载 3630K]
  • 面向目标宽频采集的海上缆型设计方法及应用

    刘兴达;焦叙明;孙雷鸣;李艳青;刘春成;

    海洋拖缆勘探中,鬼波是限制地震资料频带宽度进而影响地震资料品质的一个重要因素,震源沉放深度及电缆沉放深度会直接影响鬼波陷波点位置,从而直接改变整个地震资料原始频谱。随着海洋地震宽频采集多年来的发展,发展出了诸如直斜缆采集、抛物型斜缆采集、“犁式”斜缆采集等多种变深度缆采集方式。为了进一步研究在采集中消除鬼波的定量化设计方法,本文从传统鬼波去除机理入手分析,提出使用多道叠加的方式在采集端进一步压制鬼波,通过理论公式推导出了影响多道叠加响应的关键参数,最终,通过最不相关准则,给出满足目标勘探区的缆型设计结果。本方法适用于各种水深地区,可根据多个目的层进行设计并拟合出最优缆型,实际采集资料宽频处理效果,验证了面向目标宽频采集的海上缆型设计方法的可靠性。

    2022年06期 v.19 802-809页 [查看摘要][在线阅读][下载 1552K]
  • 初始模型对灰质浊积岩储层叠前AVO反演的影响研究

    王丽萍;钮振宇;

    研究工区济阳坳陷滑塌浊积砂体主要发育在沙三下亚段,多含有灰质泥岩,灰质泥岩在速度和阻抗上与浊积砂岩差异不大,导致砂体识别困难。由于叠前地震数据中包含有更加丰富的振幅和旅行时信息,在识别储层上更具优势,因此,为了更加有效地识别及精细地刻画出砂体储层,本文首先通过建立灰质浊积岩储层地震地质模型,正演模拟得到理论地震数据,然后从基于不同测井数量、是否使用层位解释资料两方面出发,建立叠前AVO(Amplitude Variation with Offset, AVO)反演初始模型,探讨了初始模型对反演结果的影响;最后在对实际灰质浊积岩储层工区进行叠前AVO反演时,使用不准确的测井数据建立初始模型导致反演结果与实际测井解释不吻合,造成反演误差较大,进一步验证了叠前AVO反演中初始模型建立准确的重要性。

    2022年06期 v.19 810-818页 [查看摘要][在线阅读][下载 2079K]
  • 南海珠江口盆地A油田低渗灰岩甜点地球物理识别技术与应用

    董政;李黎;徐超;赵伟超;刘南;

    珠江口盆地A油田作为南海东部典型的中型礁灰岩油田,在前期研究过程中面临着诸多困难与挑战。一是低渗礁灰岩油田储层非均质性强,井间对比困难,孔渗关系复杂,二是岩性边界及低渗灰岩储层“甜点”分布复杂,对开发方案的制定实施产生较大影响。面对两大难题,针对性地在低渗灰岩储层“甜点”敏感因子构建、叠前地震资料优化处理及高分辨率储层反演预测等方面采用了创新性技术手段和方法;通过SVR(Support Vactor Regression)支持向量机模拟技术精细预测横波曲线,并基于坐标转换的体融合技术创建“甜点”综合敏感因子,创新运用井控提高分辩率的道集优化处理技术开展低渗储层“甜点”预测研究,明显改善了反演结果的多解性并取得良好效果,为油田开发方案设计、井网优化和油藏生产提供了有力保障;同时,系列技术创新应用与成功经验对今后其他类似在建设油气田的前期研究具有指导和借鉴意义,助推南海东部油田增储上产。

    2022年06期 v.19 819-828页 [查看摘要][在线阅读][下载 2866K]
  • 基于矿井瞬变电磁的金属矿山超前探测研究

    刘大金;胡体才;温来福;任周洪;

    为了解决强透水性地层条件下的金属矿山突水问题,保障矿井安全生产,采用矿井瞬变电磁法对金属矿山掘进前方岩层富水性情况进行探测。在矿井瞬变电磁超前探测原理的基础上,建立了全空间地质模型,开展了人工鱼群反演技术的研究,验证了该方法在矿井瞬变电磁超前探测数据处理解释中的有效性;随后,将其应用到云南某铅锌矿瞬变电磁超前探测实测资料反演中,圈定了掘进前方岩层富水异常区域,解释结果得到了钻孔验证。研究表明,矿井瞬变电磁法以及人工鱼群反演技术可以有效预测金属矿山掘进前方岩层富水性情况,为强透水性地层条件下的金属矿山的安全生产提供了有力的技术保障。

    2022年06期 v.19 829-834页 [查看摘要][在线阅读][下载 1024K]

深部与构造地球物理

  • 横波反射与纵波折射联合勘探在隐伏断裂探测中的应用

    彭刘亚;疏鹏;冯伟栋;

    在部分超浅覆盖层地区的隐伏断裂探测中,仅通过浅层纵波勘探无法获取有效的基岩面反射波,从而难以判断断裂的位置和上断点的埋深。本文以六安地区的肥西—韩摆渡断裂为例,通过现场纵横波扩展排列测试,确定测区范围内纵波反射特征不明显,因此优先采用浅层横波反射波法获取基岩顶界面的反射波,初步确定断裂的大致位置。仅依赖反射信息无法确定断裂在水平方向的具体位置,因而在上断点附近补充进行了纵波折射勘探,获取了断裂两侧基岩的纵波速度差异信息,最终确定了断点的具体位置和断裂的空间分布形态,与地质推断结果基本一致。研究结果表明,横波与折射波联合勘探法在浅覆盖层地区的隐伏断裂探测工作中,可作为纵波反射法的有力补充,能够获取更详细的断裂特征信息。

    2022年06期 v.19 835-842页 [查看摘要][在线阅读][下载 2811K]

方法研究·信息处理

  • 基于Cesium的震源机制解三维可视化方法

    何俊强;杨钦;

    以地质模型为基础的地学类数据正在向三维信息化发展,其中Cesium作为一款基于Web的开源三维GIS(Geographic Information Systems)引擎被广泛使用。而目前震源机制解作为地震领域的重要参数,其绘制结果是二维的沙滩球,在三维的可视化系统中无法达到形象直观的效果。针对这一问题,提出一种基于Cesium的震源机制解三维可视化方法,利用辐射花样计算公式对断层参数和矩张量两种形式的震源机制解分别计算出震源球上每一点的振幅,并在以方位角为横轴、离源角为纵轴的图中对负振幅的点填充白色,对正振幅的点按断层类型进行填色,得到震源球的二维辐射花样分布图,将此图以纹理的方式贴在基于Cesium框架绘制的震源球上,并将震源球绕其局部坐标系的Z轴逆时针旋转90°,实现了震源机制解的三维可视化。使用欧洲地中海地震中心提供的正断层、逆断层、走滑断层三种断层类型的震源机制解分别进行了计算和显示,并与使用GMT(Generic Mapping Tools)绘制的二维沙滩球进行对比,结果显示,两者基本一致,表明该方法是正确有效的,且显示效果更加形象、直观,可在三维地质建模、地震领域的三维信息化建设研究中发挥作用。

    2022年06期 v.19 843-850页 [查看摘要][在线阅读][下载 1330K]
  • 基于频散分析的偶极横波质控与校正方法研究

    潘卫国;刘伟男;冯进;管耀;

    声波作为测井和地震勘探联系最紧密的纽带,在储层测井评价、井震标定等方面发挥着重要作用。由于慢速地层的存在,往往需要采用偶极子声源所产生的弯曲波进行横波时差的提取,然而由于弯曲波频散现象的存在,采用传统时域方法得到的横波时差值常常偏大。针对上述问题,在时域波形有效性和完整性检查的基础上,本文提出综合频率域单深度点频散特征曲线和全井段SFA(慢度-频率相关图)的弯曲波频散现象识别和质量控制方法;同时在传统STC(时间慢度相关法)声波时差提取基础上,基于频率域的弯曲波曲线重构方法对弯曲波频散现象进行校正,得到校正后的横波时差值。结合MDT取样资料与岩石物理图版证实,采用本文方法提取的横波时差值是准确可靠的,同时AVO反演结果表明,相比于传统声波提取结果,校正后的时差值更加符合地层真实情况,为偶极声波数据的应用奠定了基础。

    2022年06期 v.19 851-859页 [查看摘要][在线阅读][下载 1728K]
  • 基于OrcaFlex的坐底式海底潜标释放系统运动仿真分析

    钟超;陆敬安;梁前勇;顾海峰;

    坐底式海底潜标系统可用于采集海底边界层物理化学等参数,是海洋天然气水合物勘查开发过程中必不可少的关键技术手段。海底潜标的回收上浮过程易受波浪和海流等环境因素的影响,不同环境对上浮过程速度及偏移量的影响不尽相同。为了保障海底潜标精准回收和数据安全,研究坐底式海底潜标系统上浮过程受力分析及动态响应尤为重要。本文基于OrcaFlex软件对坐底式海底潜标释放上浮过程进行了模拟仿真,针对坐底式海底潜标和主体结构释放回收过程分别建立了有限元分析模型。通过设计系统及环境参数完成了坐底式海底潜标释放回收过程中受力分析及动态响应计算,为坐底式海底潜标系统的设计研发和回收作业提供指导。模拟结果表明,海底潜标在2 000 m水深处被释放后约18 min上浮至海面。受洋流影响,上浮速度约2 m/s,上浮过程水平偏移量约70 m。海试验证表明,实际情况与模拟结果一致,该潜标的回收上浮过程满足可控范围内安全条件。坐底式海底潜标在释放后被顺利打捞,验证了该系统方案设计的可行性,为海洋数据安全回收及工程应用提供了基本保障。

    2022年06期 v.19 860-867页 [查看摘要][在线阅读][下载 1153K]
  • 井间电磁波CT不同初始模型成像效果对比

    郑军;

    井间电磁波CT成像是一种高效探测地下介质电磁特性的地球物理方法,广泛地应用于工程地质勘察中,其成像结果受多种因素影响,其中关于初始网格模型对成像质量的影响情况讨论不多。本文以溶洞模型为例在正演模拟数据的基础上,给出三种不同的吸收系数网格初始模型,利用联合迭代法(SIRT)进行反演成像,得到三种网格初始模型下反演结果,将反演成像结果与原始模型进行对比分析。结果表明,三种网格初始模型的反演结果均能较好地反应异常体,其中采用BPT反投影结果作为初始模型反演效果最好,水平测线值模型次之,平均值法效果较差。将三种初始模型用于实际工程的井间电磁波CT反演中,结合地质勘察钻孔对比分析,结果与模拟分析结果一致,为今后层析成像的结果解释和判断提供借鉴和依据。

    2022年06期 v.19 868-876页 [查看摘要][在线阅读][下载 1579K]
  • 小波变换在OBN地震资料双检合并中的研究与应用

    张敏;孙雷鸣;欧阳敏;王新领;史文英;张兴岩;

    在OBN(Ocean Bottom Node)地震资料处理中,双检合并是目前认为最有效的检波点鬼波压制手段。利用水检与陆检对上行波和下行波的响应差异,通过标定求和,分离出上下行波场,达到压制检波点鬼波的目的。常规的双检合并方法都是基于单道或者单炮集进行振幅、相位等匹配,忽略了水检与陆检频率以及波场空间传播差异,难以求取精确的匹配算子,导致电缆鬼波压制效果差,严重制约了数据分辨率及真实地层的刻画。为提高双检合并效果,本文提出基于小波变换的双检合并技术。首先利用水检与陆检的仪器响应进行全局的相位及频率等方面的匹配,再将水检与陆检资料变换到小波域进行多尺度的局部自适应匹配后进行双检合并,最后再进行反变换,达到压制检波点鬼波的目的。通过理论模型测试结果表明,有力验证了所开发方法的准确性与有效性。通过实际数据应用结果表明,本方法相较于常规交叉鬼波化方法,检波点鬼波压制更干净,陷波频率补得更好,能够为后续处理提供更高品质的地震数据基础。

    2022年06期 v.19 877-885页 [查看摘要][在线阅读][下载 2305K]
  • Cadzow与Eigenimage组合去噪技术在东海火成岩区的应用

    常坤;孙雷鸣;王新领;陈雅丽;曾维辉;姜占东;

    东海丽水区地质结构复杂,受浅层火成岩地震信号屏蔽影响,下覆地层反射能量弱,信噪比低。传统噪音衰减技术在该区存在噪音衰减不彻底及高陡倾角信号损伤等问题。为了解决以上问题,结合工区资料特征开发了频率切片域局部窗口两步法组合噪音衰减技术,该方法首先采用Cadzow滤波技术进行低信噪比资料的强能量噪音的去除,然后采用Eigenimage滤波技术进行弱能量噪音的进一步去除,频率切片域局部窗口两步法噪音衰减技术,完成了东海丽水区火成岩下覆低信噪比区的提高信噪比处理,改善了资料品质,落实了目标区烃源厚度。结果表明,该方法在复杂构造区信噪分离能力强,有效信号保持度高,能够提升复杂构造区地震资料的信噪比。

    2022年06期 v.19 886-892页 [查看摘要][在线阅读][下载 2375K]
  • 基于残差分布定权的M估计球形点云拟合方法

    刘存泰;郑德华;王浩;程宇翔;胡创;

    针对传统最小二乘法拟合球形目标抗差能力弱的问题,提出了基于统计滤波的M估计球形目标点云拟合方法。首先引入统计滤波剔除空间分布稀疏且不均匀的噪声点,结合最小二乘算法建立M估计球形目标拟合模型;然后根据球形目标扫描点云及其误差分布特征,设计了与待求参数相互依赖的权函数,提高剔除目标点云中系统性误差和粗差能力。最后结合等距离间隔条件下扫描球形目标实验数据,分别采用本文方法、最小中值方差一致性估计算法(Least Median of Squares, LMedS)以及最小二乘算法进行拟合处理与结果分析。结果表明,提出的基于残差分布定权的M估计球形目标点云拟合方法得到的球形目标误差较LMedS算法减小21.1%,较最小二乘拟合算法减小48.1%,本文方法具有更好的抗差能力。

    2022年06期 v.19 893-900页 [查看摘要][在线阅读][下载 1501K]