多个三维薄板瞬变电磁响应的比较

基于张量格林函数的体积分方程法对三维异常体进行瞬变电磁响应的正演模拟,首先在频率域内计算电磁场分量的频率域响应,然后利用快速数字滤波技术将计算结果转换到时间域。通过对水平电偶极子源激发下5层地层模型中同一深度上2个第3个远源的水平导电薄板的瞬变电磁场响应的计算,发现在长偏移距瞬变电磁测深中,近源异常体总是比远源异常体系表现出更大的异常,因此远源异常体在勘探中容易被忽略或漏掉,这是一个在资料采集和解释中需要注意的问题。     

海相可控源电磁响应技术在Campos盆地的应用

已知油藏的海相可控源电磁异常响应可通过新的处理和解释程序进行图像描述.异常和油藏间存在必然的联系.文中提出的新的工作流程可以精确地解释并不显著的异常现象,并从海相可控源电磁数据中有所收获.     

带地形频率域可控源电磁法三维反演研究

单一的地震勘探不能满足所有地质地形条件下的油气勘探开发需求,试验证明与非地震勘探方法尤其是电磁法的联合应用可以有效提高钻井成功率,而对带地形三维可控源电磁法的正反演研究可以有效克服地形对勘探结果的影响,进一步提高勘探精度。采用基于二次电场的有限差分方法进行三维正演,与前人有限元大地电磁计算的经典地质模型在远区卡尼吉亚视电阻率正演方法相比,结果基本一致,证明该正演算法的可靠性和准确性;应用非线性共轭梯度（NLCG）方法进行三维反演,提出并使用初值优化方法,能减少每次反演迭代所需时间,从而提高反演效率。带地形的地质模型反演结果表明：反演的地下电阻率模型能够较好地还原异常体的形态和位置;初值优化方法能够明显缩短反演时间,为三维反演的实用化带来可能。     

模糊模式识别在电磁测深资料解释中的应用

研究了在横,纵向同时求模糊关系的高层次模糊模式识别方法,并且把这一方法应用于ＥＨ－４电磁测深资料的解释。对于大地电磁测深方法,干扰比地震或其它可控源电磁法要强,利用单一参数解释就会不够准确。     

CSAMT测深中的阴影和场源复印效应问题

阴影和场源复印效应是长期以来困扰可控源音频大地电磁测深(简称CSAMT)野外施工和数据处理解释的问题。本文用谐变水平电偶极源地下电磁场公式对此做出了物理解释,而阴影和场源复印效应对所观测视电阻率曲线造成的影响,则由三维矢量有限元数值模拟给出定量分析。对山西沁水盆地油气勘探中覆盖点的重新解释表明,如果我们改变CSAMT在习惯上所遵循的音频大地电磁测深(简称AMT)的资料处理解释理念,从三维和有源探测的角度出发,可以从阴影和场源复印效应中提取更多的地下地质信息。     

层状地层中三维薄板的瞬变电磁响应

用基于张量格林函数的体积分方程对三维异常体进行瞬变电磁响应的正演模拟,首先在频率域内计算电磁场分量的频率域响应;然后利用快速数字滤波技术将计算结果转换到时间域。文中分别通过对五层地电模型表面的水平电偶极子和接收器下方不同深度的水平导电薄板的瞬变电磁场响应进行计算,并作了详细分析。结果表明：当导电异常体位于场源下方时,其近源影响非常大,同时表明随着异常体与周围介质电导率对比度的增大,当异常体埋深增大时,瞬变电磁（TEM）法对其探测能力反而可能会增大。     

海洋油气勘探中可控源电磁探测法(CSEM)的发展与启示

 基于含油储层与其周围饱含水地层之间的巨大电阻率差异,为海洋CSEM方法直接探测油气储层,并取得良好效果提供了条件,此法采用船载可移动水平电偶极子源和置于海底的陈列电磁接收器接收来自海底地层的电磁信号,通过对接收到的电磁场信号进行处理、解释,得到地下地层的电阻率分布,借助电阻率与储层含油气饱和度的密切关系,直接探测地层的含油气性。本文通过对近年在国际学术会议及相关学术期刊关于可控源海洋电磁法文献的追踪分析,介绍了可控源海洋电磁探测方法(CSEM)的基本原理、发展历史、采集与处理解释技术,并对研究现状、应用中存在的挑战与问题进行了分析,指出了海洋CSEM未来的发展与研究方向,以供国内油气勘探业界及相关研究人员参考。     

一种改进的大地电磁地形校正方法及相关问题探讨

 地形会引起大地电磁数据畸变，给后期MT数据解释带来困难。本文从实测地形资料和大地电磁数据出发，设计了地层随复杂地形起伏变化的层状模型，采用有限元法对疏密两种高程地形数据进行了模拟，较密的地形数据模型获得的TE、TM数据的畸变关系与实测资料吻合得很好。文中对现有的二维MT数据地形校正比值法进行了改进，提出了用地层随地形起伏变化的层状模型来进行地形校正的方法，获得了较好的应用效果，进而从理论上论证了进行地形校正和静校正的先后顺序，认为地形校正之前做静校正和之后做静校正的结果是等价的，但在处理实测资料时，考虑到地形因素可以预测，还是以先做地形校正后做静校正为宜。     

海洋可控源电磁勘探技术与装备

近年来在西方海洋油气勘探界已将海洋可控源电磁勘探技术列入正常的勘探程序,要求在深海目标钻探前有海洋可控源电磁资料的评价。而在每年的EAGE、SEG年会上,有关海洋可控源电磁法勘探技术的论文、报告及相关的公司展区,一直是参会代表们关注的热点。这种关注和变化主要源于新开发的海洋可控源电磁法可以提高海上钻探成功率,大大降低钻探风险。国外著名油公司ExxonMobil、Statoil、Shell等进行的海上油气田电磁法现场试验及应用工作,展示了海洋电磁法诱人的应用前景。Morgan Stanley、华尔街期刊等权威经济机构对海洋电磁法商业服务价值的评估,更是推波助澜,使海洋可控源电磁法倍受业界关注。本文在介绍海洋可控源电磁勘探方法、装备、原理、应用的基础上,提出了加快发展我国海洋可控源电磁勘探技术的建议与认识。     

电性源瞬变电磁法油气藏动态监测模拟分析

油气藏开采过程中,储层剩余油气被流体驱替前、后声阻抗变化较小,会造成时移地震监测失效,但驱替前、后储层电阻率变化较大,因而时移电磁法在油气藏动态监测中具有物性方面的优势。通过三维数值模拟,分析了电性源瞬变电磁法对剩余油气藏动态监测的能力。为提高数值模拟精度,基于非结构化网格矢量有限元法,采用二阶后退欧拉法(BDF2)变步长差分格式,实现了电性源瞬变电磁三维正演。对比均匀半空间电磁场解析解及三维复杂模型的数值结果,验证了该方法满足正演精度要求。基于此模拟方法,计算并分析了复杂地质背景油气藏模型的电场相对异常动态监测响应特征。基于涪陵页岩气实际地质资料进行建模,对比压裂前、后电场相对异常。研究结果表明,电性源瞬变电磁法对油气藏动态监测响应效果明显,能满足复杂三维油气藏动态监测的地质要求,应用前景广阔。     

基于特征提取与聚类识别的人工源电磁伪随机信号处理方法

人工源电磁数据易受噪声干扰,影响勘探效果。传统人工源电磁数据处理通常采用频点筛选、异常剔除等方法,人为因素影响太大,且滤波方法无法保留伪随机有效信号。为解决这些问题,针对人工源电磁伪随机数据,通过剖析有用信号与噪声的时域特征,定量辨识并定性分析人工源电磁伪随机有用信号,提出了基于特征提取和聚类识别的人工源电磁伪随机信号处理方法。首先,建立两类典型噪声和伪随机信号的样本库,分析样本库信号的时、频域特征;然后,提取时域统计学特征,并结合模糊C均值聚类算法识别并去除噪声,保留有用信号并重构人工源电磁原始数据;最后,利用数字相干技术提取有效频点的频谱。对模拟数据与实测数据进行处理分析,结果表明：本方法能准确、有效地识别并剔除典型噪声,显著提高人工源电磁伪随机数据的质量,经本文方法处理后的电场分量E_x归一化电场曲线和广域视电阻率曲线更平稳、连续,可有效提高人工源电磁信号的信噪比。     

层状各向异性介质中任意取向电偶源的海洋电磁响应

从麦克斯韦方程组出发,利用双重傅里叶变换和矢量势函数,详细推导出了层状各向异性介质中任意取向电偶源的电磁场计算公式,利用汉克尔数值滤波方法计算得到电磁场,并验证了算法的正确性和精度.有限长电偶源不能作为电偶极子源计算其电磁场响应,尤其是在收发距较小的情况下,可以采用积分法或者将有限长电偶源剖分成足够多的电偶极子源计算其电磁响应后累加得到有限长电偶源的电磁响应.针对海底油气模型,分析了覆盖层和油气层的垂向电阻率在不同姿态发射源下电磁场的变化情况,发现覆盖层和油气层的垂向电阻率对水平电场有很大影响,且轴向装置要比赤道装置受覆盖层和油气层垂向电阻率的影响大.     

新型随钻电磁波阵列补偿传播电阻率测井仪器性能仿真

针对随钻电磁波阵列补偿传播电阻率仪结构,开发了三维矢量有限元素法正演仿真软件,并通过第三方软件的仿真结果对比验证了算法的正确性。在此基础上考察了ACPR仪器的探测特性以及各种环境因素的影响,包括仪器探测深度、纵向分层能力以及井眼环境影响、地层各向异性影响等,为后续测井资料解释奠定了理论基础。通过搭建实验平台构造地层模型,仪器测量数据与软件仿真结果相对误差小于5.0%,说明ACPR仪器电路设计合理。现场测试数据对比表明,ACPR仪器相位差电阻率和双侧向电阻率在高电阻率层段仍然具备高度一致性,显示该仪器的可靠性和适用性。     

合成源MCSEM高阻薄层识别

对于浅水区海洋可控源电磁法（MCSEM）来说，由于来自海—空界面的空气波与来自海底地层的有效信号耦合，增大了提取有效信号的难度，降低了该方法对高阻油气藏的识别能力，阻碍了其在浅水区的应用。利用雷达领域合成孔径思想的合成源处理方法能够突出储层的电阻率异常响应，从而更好地识别高阻油气藏。本文讨论了MCSEM电磁场合成源干涉法，计算并对比了一维层状模型合成源的归一化振幅、有效异常和可探测度对高阻油气藏的识别能力。然后计算对比了浅水区二维和三维海洋地电模型合成源的可探测度；最后对某区域的实际数据进行处理，结果表明利用可探测度可以提高海洋可控源电磁合成源干涉法对储层的识别能力。     

空间—波数域二维强磁场及其梯度张量数值模拟研究

基于磁位泊松方程提出了一种空间—波数混合域二维数值模拟方法。该方法将二维强磁性体磁位满足的偏微分方程通过一维傅里叶变换转化为不同波数之间相互独立的常微分方程,即将二维数值模拟问题转换为一维数值模拟问题,并利用一维有限元法进行求解,可大大降低存储需求和计算量。对求得的强磁场利用紧算子进行迭代以获得高精度近似解。算法中保留垂向为空间域,可根据需求对网格进行灵活剖分,有利于复杂条件下的模拟。另外,不同波数之间常微分方程相互独立,具有较好的并行性。算法充分利用了傅里叶变换的快速性和迭代算法的稳定性,实现了强磁场及其梯度张量的二维数值模拟。设计三个模型(水平地形下的圆柱体模型、棱柱体模型及起伏地形模型)进行计算,对文中方法数值解与解析解、COMSOL软件所得的数值解进行对比,结果表明该算法计算速度快、精度高,适用于起伏地形条件下的数值计算。     

非结构化网格与散度校正技术结合的三维CSEM矢量有限元正演

基于电场方程的三维可控源电磁（CSEM）正演得到的线性方程组迭代求解时收敛慢,采用非结构化网格会进一步加剧线性方程组的病态性。为此,提出一种结合非结构化四面体网格和散度校正技术的有限元正演算法。从电流密度的散度方程出发,推导了电性界面上散度校正的电势方程。采用预条件的QMR（Quasi-Minimum Residual）方法,并在迭代求解中交替施加散度校正以加速线性方程组求解。为了验证该算法的可靠性,首先对一个三层介质模型开展正演模拟,通过对比无散度校正与施加散度校正的线性方程组迭代收敛情况及数值解精度,验证了散度校正可加速迭代求解过程并提高正演精度。在此基础上,建立了一个三维地电模型,针对其电磁场响应,将本文算法的数值解与基于二次耦合势方程正演的数值解进行对比,进一步验证了本文算法的精度。对复杂油气监测模型采用该算法进行模拟,结果验证了可控源电磁法在油气监测方面应用的可能性。     

基于非结构网格的三种CSEM有限元三维正演系统分析

高精度、高效率的CSEM三维正演算法一直是电磁场正演研究的核心和热点问题之一。当前,求解CSEM的三维正演公式包含电场公式和两种结构的A-Φ耦合势公式,文中采用有限元技术对这三类求解公式的应用效果进行分析。首先,从CSEM满足的边值问题出发,推导了有限元系统下的电场方程及双旋度结构和拉普拉斯结构的A-Φ耦合势方程;然后,为了消除场源奇异问题,采用非结构化四面体网格对求解区域进行离散,并结合场源局部细化技术,实现了统一形式的场源积分精确求解;最后,采用Krylov子空间迭代算法和PARDISO直接求解器实现了这三种方程的CSEM三维快速求解。利用均匀半空间地电模型,分别用这三种方程计算磁偶源和电偶源的电磁响应,验证了文中算法的正确性。最后,对低阻异常体地电模型对比了这三种方程的收敛性、内存消耗和求解精度。测试结果表明,在计算规模较小的情况下,基于矢量有限元的电场方程具有较高的求解精度和效率;在计算规模较大的情形下,基于拉普拉斯结构的A-Φ耦合势方程比另外两种方程更适合开展后期的CSEM三维反演研究。     

海洋可控源电磁勘探技术

随着海洋油气勘探开发由浅水区走向深水区,海洋可控源电磁技术(CSEM)可以有效降低深水勘探的钻探风险,正逐步发挥越来越大的作用。由于烃的导电性很差,因此含油气岩层的电阻率远大于周围含水的围岩。通过CSEM勘探技术可以找出低阻背景中的高阻异常体。将CSEM勘探结果与地震资料综合解释,可以大大提高钻探的成功率。论述了CSEM的基本原理、施工方式及影响勘探效果的因素,并与地震勘探资料进行了比较,旨在为我国深水油气勘探开发在选择勘探技术方法上提供参考。