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利用2.5维数值模式匹配算法高效高精度建立垂直井眼中多分量阵列感应井眼校正库

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地球物理学报 2017年第3期60卷 1221-1233页

作者：朱天竹杨守文白彦陈涛汪宏年吉林大学物理学院长春130012 中国石油集团测井有限公司西安710077

本文将应用2.5维数值模式匹配算法研究建立柱状横向同性地层中偏心条件下磁流源并矢Green函数的高效算法,并利用该算法高效计算多分量阵列感应井眼校正库.首先,通过Fourier展开技术将偏心条件下磁流源并矢Green函数的数值模拟转化为一... 详细信息

本文将应用2.5维数值模式匹配算法研究建立柱状横向同性地层中偏心条件下磁流源并矢Green函数的高效算法,并利用该算法高效计算多分量阵列感应井眼校正库.首先,通过Fourier展开技术将偏心条件下磁流源并矢Green函数的数值模拟转化为一系列的轴对称问题;然后利用模式匹配算法求解轴对称问题,得到柱状介质中偏心条件下磁流源并矢Green函数的半解析解;最后,结合中国石油集团测井有限公司开发的三维感应测井仪器(TDIT)的结构参数,推导出复合线圈系视电导率张量的计算公式.在此基础上,根据井场实际地层资料归纳出理论地层模型相应参数的变化范围,高效高精度建立一套直接应用于工业生产的多分量阵列感应井眼校正库,并利用井眼校正库详细地分析考察各模型参数对TDIT响应的影响.

关键词：柱状各向异性地层 2.5维数值模式匹配算法多分量阵列感应响应井眼校正库三维感应测井仪器

耦合势有限体积法高效模拟各向异性地层中海洋可控源的三维电磁响应

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物理学报 2014年第15期63卷 432-441页

作者：周建美张烨汪宏年杨守文殷长春吉林大学物理学院长春130012 长春理工大学理学院长春130022 吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026

本文基于电场矢势与标势分解的耦合势有限体积法研究建立一套各向异性地层中海洋可控源电磁法的三维响应的高效数值模拟技术.首先引入电场的矢势和标势,将电场分解为无散场和无旋场之和,Maxwell方程转换为关于矢势与标势的混合Helmholt... 详细信息

本文基于电场矢势与标势分解的耦合势有限体积法研究建立一套各向异性地层中海洋可控源电磁法的三维响应的高效数值模拟技术.首先引入电场的矢势和标势,将电场分解为无散场和无旋场之和,Maxwell方程转换为关于矢势与标势的混合Helmholtz方程,克服低感应数问题.在此基础上,借助Yee氏交错网格和有限体积法以及非均质单元中等效电导率公式,建立混合Helmholtz方程的离散方程.并采用直接法求解器PARDISO求解离散方程,有效保证在大的求解空间中仍然能够获得电磁场稳定可靠的数值解.此外,在数值模拟中利用差异场技术,克服源的奇异性问题,尽可能提高近场的计算精度.与解析解的对比证明了该算法的有效性.数值模拟结果表明,海洋可控源电磁法沿测线方向的电场,对油气藏的纵向电阻率敏感,对横向电阻率不敏感;对油气藏上方的覆盖层的纵向电阻率和横向电阻率都敏感.

关键词：海洋可控源电磁法各向异性有限体积法直接法

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二维SH波方程的非线性反演

石油地球物理勘探 1991年第3期26卷 305-318,408页

作者：汪宏年谢靖长春地质学院

用最小平方技术解决二维SH波方程的非线性反演问题,可以通过引入关于横波速度变化的非线性泛函,把一般的二维SH波方程的反演问题转化为在某物理可实现的模型空间上的最优控制问题,从而使理论模型的地震记录在最小平方意义下最佳拟合于... 详细信息

用最小平方技术解决二维SH波方程的非线性反演问题,可以通过引入关于横波速度变化的非线性泛函,把一般的二维SH波方程的反演问题转化为在某物理可实现的模型空间上的最优控制问题,从而使理论模型的地震记录在最小平方意义下最佳拟合于实测地震记录。最优解的求取是采用梯度法,梯度的计算仅需利用实际震源分布产生的波场及剩余地震数据产生的逆时波场,便可得到一个类似于地震偏移的迭代反演格式。对两个不同模型的合成地震记录反演的结果表明,本方法是有效而可行的。

关键词：非线性反演最小平方法梯度法

海洋可控源三维电磁响应显式灵敏度矩阵的快速算法

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物理学报 2021年第6期70卷 356-371页

作者：陈博汪宏年杨守文殷长春吉林大学物理学院计算方法与软件国际中心长春130012 吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026

借助电场耦合势三维有限体积法与直接求解技术,研究建立了一套海洋可控源三维电磁响应显式灵敏度矩阵(或称为Fréchet导数)高效算法.首先,利用Yee氏交错网格和有限体积法对电场混合势Helmholtz方程进行离散处理,建立与移动源电磁场正演... 详细信息

借助电场耦合势三维有限体积法与直接求解技术,研究建立了一套海洋可控源三维电磁响应显式灵敏度矩阵(或称为Fréchet导数)高效算法.首先,利用Yee氏交错网格和有限体积法对电场混合势Helmholtz方程进行离散处理,建立与移动源电磁场正演模拟相对应的大型代数方程组,再应用直接法得到的逆矩阵和三维线性插值技术事先确定插值算子和投影算子,并利用投影算子与各个发射源离散向量的乘积计算多发射源电磁响应,极大地提高了多发射源电磁场正演模拟效率.在此基础上,根据块状模型和像素模型中异常体电导率分片常数分布特征,将电导率摄动产生的一次散射电流场表示成Yee氏剖分网格上散射电流元的叠加,由投影算子与散射电流元的离散向量的乘积快速计算出电场强度与磁场强度的显式灵敏度矩阵.最后,通过数值计算检验算法的有效性,并通过块状模型与像素模型分别研究海洋可控源电磁响应特征.

关键词：海洋可控源电磁灵敏度矩阵有限体积法投影算子

用多分量感应资料快速重建层状地层的纵横向电阻率和水平界面深度

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吉林大学学报（地球科学版） 2012年第4期42卷 900-905,913页

作者：汪宏年商庆龙朱天竹李舟波吉林大学物理学院长春130012 吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026

研究建立用多分量感应测井资料同时快速重建水平层状横向同性介质中横向与纵向电阻率和层界面深度的有效方法。首先,利用电磁场摄动方程、电导率函数与模型参数关系方程以及模式匹配算法得到电磁场并矢Green函数的半解析解,建立多分量... 详细信息

研究建立用多分量感应测井资料同时快速重建水平层状横向同性介质中横向与纵向电阻率和层界面深度的有效方法。首先,利用电磁场摄动方程、电导率函数与模型参数关系方程以及模式匹配算法得到电磁场并矢Green函数的半解析解,建立多分量感应测井响应的Frèchet导数矩阵的快速算法;在此基础上,借助于规范化处理和奇异值分解技术,给出同时反演水平层状地层中各个地层的纵、横向电阻率以及层界面深度的迭代过程,实现理论合成资料与输入资料的最佳拟合。数值计算证明,该反演算法能够取得较满意的反演效果。

关键词：感应测井 Frèchet导数矩阵快速算法各向异性地层电阻率和层界面的同时反演

层状各向异性地层中含环状天线槽随钻方位电磁波测井几何因子算法

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地球物理学报 2023年第3期66卷 1298-1314页

作者：于蕾汪宏年王浩森殷长春吉林大学物理学院计算方法与软件国际中心长春130012 河北建筑工程学院河北张家口075000 吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026

本文基于感应测井中的几何因子与一阶Born近似理论,通过柱坐标系下耦合势Helmholtz方程三维有限体积法研究建立了各向异性地层中含环状天线槽的随钻方位电磁波测井几何因子.首先,通过引入环状电流源与径向磁偶极子源电磁场Green函数,并... 详细信息

本文基于感应测井中的几何因子与一阶Born近似理论,通过柱坐标系下耦合势Helmholtz方程三维有限体积法研究建立了各向异性地层中含环状天线槽的随钻方位电磁波测井几何因子.首先,通过引入环状电流源与径向磁偶极子源电磁场Green函数,并结合Green第二积分公式,推导出随钻方位电磁波测井仪器中环形电场和横向磁场微小变化与各向异性地层中水平和垂直电导率相对摄动量之间的关系,得到轴向和横向感应电动势微小变化量计算方法与柱坐标系中轴向和横向分量空间灵敏度函数(三维几何因子)表达式.在此基础上,进一步给出径向和纵向微分几何因子计算公式.然后,应用耦合势三维有限体积法确定发射线圈产生的感应电磁场以及环状电流源与径向磁偶极子源电磁场Green函数的数值解.最后,给出不同频率、不同倾角、不同各向异性系数等多种情况下该仪器的空间灵敏度函数与微分几何因子的数值结果,用于分析考查仪器的响应特征与空间探测能力.

关键词：随钻方位电磁波测井相对摄动量电磁场Green函数几何因子探测深度

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阵列感应测井资料的快速迭代反演

石油地球物理勘探 2002年第6期37卷 644-652页

作者：汪宏年其木苏荣吉林大学物理系

本文研究并建立了水平层状介质中阵列感应测井资料的快速迭代反演算法 ,以便快速有效地重构地层原状电阻率、侵入带电阻率、侵入半径以及层界面深度。首先 ,利用摄动原理和半解析正演模拟技术 ,建立 Fréchet导数矩阵的快速算法 ,该矩... 详细信息

本文研究并建立了水平层状介质中阵列感应测井资料的快速迭代反演算法 ,以便快速有效地重构地层原状电阻率、侵入带电阻率、侵入半径以及层界面深度。首先 ,利用摄动原理和半解析正演模拟技术 ,建立 Fréchet导数矩阵的快速算法 ,该矩阵包含了测井响应对所有模型参数的偏导数 ,且通过规范化处理技术确定测井资料相对摄动与模型向量相对变化之间的一般关系 ,从而克服了模型参数物理量纲的不同对反演算法的影响。在此基础上建立了一种新的快速迭代反演算法 ,即充分利用子线圈系分辨率和探测深度的差异 ,将反演过程分解成两个部分 :1对短源距线圈系和长源距线圈系视电导率分别进行一维迭代反演 ,确定出与实际模型真值更加接近的模型向量 ;2再对整个阵列感应测井资料进行二维迭代反演 ,实现理论模拟与整个测井资料的最佳拟合。

关键词：阵列感应测井资料快速迭代反演 Frechet导数矩阵规范化处理线圈系

含环状天线槽正交方位随钻电磁波测井仪器三维有限体积法数值模拟

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地球物理学报 2021年第9期64卷 3391-3409页

作者：于蕾王浩森汪宏年杨守文殷长春吉林大学物理学院计算方法与软件国际中心长春130012 河北建筑工程学院河北张家口075000 吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026

针对由多环状天线槽构成的方位随钻电磁波测井仪器真实结构,基于柱坐标系下耦合势Helmholtz方程和三维有限体积法研究建立一套相应的三维电磁响应数值模拟算法.首先,采用柱坐标系下三维不规则Yee氏交错网格对计算区域进行剖分,保证了钻... 详细信息

针对由多环状天线槽构成的方位随钻电磁波测井仪器真实结构,基于柱坐标系下耦合势Helmholtz方程和三维有限体积法研究建立一套相应的三维电磁响应数值模拟算法.首先,采用柱坐标系下三维不规则Yee氏交错网格对计算区域进行剖分,保证了钻铤表面附近的剖分网格与非光滑刻槽钻铤表面同形;并利用电场延拓边界条件逼近钻铤表面的理想电导体边界条件,保证非光滑刻槽钻铤表面耦合势方程离散精度.在此基础上,应用标准均质化技术确定非均质网格的等效电导率和磁导率,并借助三维有限体积法对柱坐标系中耦合势方程以及环状天线槽内的发射天线进行离散,得到一个大型非对称稀疏代数方程,通过PARDISO直接求解器求解离散方程.最后,通过与柱状均匀地层中模式匹配算法所得的数值结果的对比验证该三维算法的有效性,并进一步通过数值结果研究考察金属钻铤和天线槽对方位随钻电磁响应的影响,以及层状TI地层模型中该仪器的响应特征.

关键词：方位随钻电磁波测井刻槽钻铤铁氧体材料环状天线槽三维有限体积法电场延拓边界条件

环状刻槽钻铤中随钻方位电磁波响应的混合算法

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地球物理学报 2021年第5期64卷 1811-1829页

作者：汪宏年于蕾王浩森杨守文殷长春吉林大学计算方法与软件国际中心长春130012 河北建筑工程学院河北张家口075000 吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026

为了提高随钻电磁波测井仪器的抗震能力,仪器传感器中所有发射与接收线圈均安装在柱状金属钻铤上的环状刻槽中,同时槽中充填高磁导率的铁氧体,以提高发射和接收效率.本文针对多环状刻槽钻铤中发射与接收线圈分布,研究建立一套随钻电磁... 详细信息

为了提高随钻电磁波测井仪器的抗震能力,仪器传感器中所有发射与接收线圈均安装在柱状金属钻铤上的环状刻槽中,同时槽中充填高磁导率的铁氧体,以提高发射和接收效率.本文针对多环状刻槽钻铤中发射与接收线圈分布,研究建立一套随钻电磁响应的混合模拟算法.首先,根据环状刻槽几何尺寸以及轴向边界,将整个钻铤与外部的井眼和地层划分成多个不同电导率和磁导率分布的轴对称非均质各向同性层状模型,并应用混合法建立层状非均质地层中电磁场的半解析解与各个线圈上感应电动势的计算方法.其次,利用摄动原理给出随钻电磁测井中振幅比与相位差的空间灵敏度计算公式.然后,通过数值结果考察铁氧体磁导率和地层电导率变化对发射线圈的发射功率和接收线圈上感应电动势的影响,并确定各个接收线圈上感应电动势的动态变化范围,为仪器设计过程中选择合适的铁氧体提供理论依据.最后,通过空间灵敏度分布特征考察振幅比与相位差在探测特征上的差异.

关键词：随钻方位电磁波混合法环状刻槽铁氧体