简介：本文在Oristaglio等(1984)和Adhidjaja等(1985)工作基础上,给出线源二维时间域瞬变电磁二次场的DuFort-Frankel有限差分数值解,有效避免了在总场求解法中场源附近的奇异问题,并对地-空边界电导率的处理、归一化感应电动势偏导数的计算、推进时间步的确定,提出了改进方法;吸取前人成就中二次场地-空边界向上延拓和零值边界处理技术,从而简化了计算方法;通过对均匀大地、水平层状大地模型的计算,二次场求解法与解析法的最大相对误差小于0.01%,计算速度比总场求解法提高了约3倍;模拟计算不同时刻瞬变电磁场在地下的分布形态,描绘出感应涡流向下向外的传播特征,以及与地下异常体相互作用的物理过程。

简介：在CSEM野外工作中,通常把接收机置于离源3～5倍趋肤深度以外的远区。本文从正演和反演两个角度研究了当源和接收机之间存在导电体时,该导电体对远区中目标体响应的影响。2D有限元正演结果表明导电体主要影响中低频的观测结果,导电体的电导率越低,尺寸越大,影响也越大,并且影响程度随着观测频率的降低而逐渐加大。反演结果表明若不考虑源和勘探区间导电体的存在,反演得到的目标体横向位置会向源的方向移动,带来解释上的误差。在CSEM实际工作中,应该是采用多方位的场源作三维采集和三维反演,以减少源和勘探区间低阻体的影响。更多还原

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：高频电磁测深法是一种利用天然高频电磁场作为场源的电磁勘探方法,具有高分辨率和相对直流电法较深的勘探深度的特点,特别适合中浅层地热和地下水勘探。本文介绍了一个应用高频电磁测深评价地下热水资源的一个成功实例。野外数据采集采用了高频电磁测深系统MT-U5A,采用远参考技术,以保证数据采集质量。高频电磁测深资料二维反演成像处理结果较好地描述了地下热水的空间分布范围,为查明该区的地下热水的来源提供了较有利的证据。

简介：本文介绍了在B隧道勘查中应用高分辨电磁成像技术探测隐伏构造的一个成功实例.数据采集采用高频电磁成像系统(STRATAGEMEH4,频率范围从1Hz到90kHz).野外采集正交的电磁场分量,从地磁成像剖面中提取目标体有关电磁学信息.为获取高质量的采集数据,野外采用包含天然场源和全张量可控源的混合场源.B隧道坐落在位于中国中部的湖北省的西部,隧道埋深不到200m,但区域地质作用导致它的地质机构十分复杂.第一次勘查过程中,勘探人员误把一个脱落体的露头当成基岩面,施工过程中出现了冒顶.第二次勘探时采用高分辨电磁法和折射地震法,这次勘探找到了隐伏的基岩面和一个隐伏断裂.勘探结果与后来隧道挖掘揭示的构造吻合.

简介：在对浙江省某铜矿进行瞬变电磁勘查时，由于感应激发极化效应的影响，造成瞬变电磁晚期测道的数据发生倒转。采用常规的瞬变电磁数据处理方法难以处理，造成晚期测道数据不可用，影响TEM的探测深度及精度。针对这个情况，采用Cole—Cole模型分析了均匀半空间模型中直流电阻率、充电率、时间常数以及频率相关系数对磁性源瞬变电磁响应的影响规律。利用奇异值分解法（TheSingularValueDecomposition，简称SVD）对实测TEM数据进行分析及反演，并且从瞬变电磁响应数据中分离出勘探区瞬变电磁测量数据Cole-Cole模型的各参数，将分离出来的参数用于探测结果的辅助解释。经过分析得出充电率和频率相关系数对瞬变电磁响应的影响较大，而直流电阻率和时间常数对其影响较小的结论。通过常规方法和奇异值分解法对实测数据分别进行处理，发现后者视电阻率断面图的异常更加突出，从而较准确的圈定了铜矿体地范围，此结论得到了钻孔的验证，与实际地质情况吻合较好。

简介：用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。设计和计算了水平电偶极子源激发下层状水平地层模型背景下的常见地形如山谷、山峰地形的模型,并考察分别把源和接收器放于这些地形中的瞬变电磁场响应,详细分析了这些地形对长偏移距瞬变电磁测深（LOTEM）的影响。结果表明,山谷和山峰地形对LOTEM的结果均有不同程度的影响。当电偶极子源放在山谷谷底时,地形对观测异常场的畸变非常严重;当接收器放在山谷中时,接收器处地形的影响强烈但该影响在空间和时间上只是局部的。总体来讲,不论山峰地形位于何处,其对LOTEM的影响相对较小。当地形处于发射源与接收器之间时,地形对LOTEM的影响非常小,表明在进行LOTEM勘探时,选择发射源的放置比接收器的位置更加重要,野外勘探是尽量把发射源选择在开阔的平坦位置。

简介：电磁全息测量数据包含两种模态，因此重建流动图像也需采用“双模”融合的敏感场。首先，通过电磁全息探测物理场分析，结合层析成像数学理论Radon反变换，从定解问题推导了全息测量敏感场函数表达式。其次，将有限元仿真计算得到的全息测量敏感场应用于模拟流动试验和全息成像。结果表明，基于复电位φ关于极径r的偏导数的全息测量敏感场契合了Radon反变换的数学表达，且充分体现了幅度、相位测量敏感性；反演所得流动图像更加吻合实际流型。全息测量敏感场构建有效克服了传统单模敏感场在计算精度和计算效率等方面的局限性。

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：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：针对地面场源在地层介质中所产生瞬变电磁场的数值计算方法和响应分析问题，本文展开研究．解法方面，传统离散镜像法多采用复数运算、数字滤波等方法计算量大，针对这些问题，提出一种改进的离散镜像方法：基于Gaver-Stehfest概率变换算法将电磁场解式实数化，选用Prony方法对目标核函数进行指数级数逼近，根据离散镜像原理和近似系数闭合式求解瞬变电磁场．通过试算均质模型中瞬变电磁场并对比汉克尔变换的数字滤波法所得结果，证明该方法有效且具有较好的精度和适用性．继而基于该方法计算地表磁偶源在典型地电模型中产生的瞬变电磁场，对“地面激发一地层中测量”方式所得感应磁场水平分量响应进行分析并得出结论瞬变场水平分量响应与地电结构、观测时间、空间位置等因素有关，感应磁场水平分量响应反映出涡流场分布及其垂向梯度变化情况，在探测异常体的工作中应尽量选取零偏移距、较大偏移距位置钻孔或用较大观测延时以减小背景场对勘测结果的影响。文中所用离散镜像方法与正演计算结论可为相关研究工作提供参考依据。

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：传统上,时间域航空电磁数据通过拟合迭代反演计算得到大地模型,然而,由于航空电磁数据道间的较强相关性,导致病态反演,并引起超定问题;同时电磁数据的相关性使其与模型参数的映射关系复杂,增加了反演的复杂度。采用主成分分析法将航空电磁数据变换为正交的较少数量的主成分,不仅降低了数据道间的相关性,减小了数据量,同时压制了数据的不相关噪声。本文利用人工神经网络(ANN)逼近主成分与大地模型参数间的映射关系,避免了传统反演算法中雅克比矩阵的复杂计算。层状模型的主成分神经网络与数据神经网络的反演结果对比显示,主成分神经网络反演方法网络结构简单,训练步数少,反演结果好,特别是对于含噪数据。准二维模型的主成分ANN、数据ANN以及Zhody方法的反演结果显示了主成分神经网络具有更接近真实模型的反演效果,进一步证明了主成分神经网络反演方法适合海量航空电磁探测数据反演。

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。