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自然电位法实时监测地下流体运移实验研究

地球物理学报 2024年第9期67卷 3618-3629页

作者：谢静崔益安郭友军北京大学地球与空间科学学院地球物理系北京100871 中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083

查清地下流体运移的规模和渗透路径对工程渗漏检测以及水文地质调查具有重要意义.流体流动产生的动电效应会引发电荷的自然极化,通过定性或定量解释自然电位信号可表征地下水流的运移情况.本研究基于三维多通道自然电位观测系统搭建了... 详细信息

查清地下流体运移的规模和渗透路径对工程渗漏检测以及水文地质调查具有重要意义.流体流动产生的动电效应会引发电荷的自然极化,通过定性或定量解释自然电位信号可表征地下水流的运移情况.本研究基于三维多通道自然电位观测系统搭建了室内沙箱实验平台,通过沙箱进水和排水试验,实时监测了非饱和-饱和以及饱和-非饱和过程的自然电位信号.实验结果表明自然电位偶极性分布特征与流体运移方向有着显著的相关性,符合动电效应理论.采用最小二乘正则化梯度算法反演实验测量数据,获得流动电流源密度并解释沙箱内部水流分布.此外还对野外堤坝渗流过程的自然电位数据进行类似的定量解释,反演的流动电流源所构建的水流指向与现场观测一致.本文从理论、方法、室内实验以及野外实测数据处理等多个角度论证了自然电位法在渗流监测中的效用,表明自然电位法是一种极具潜力的地下流体运移探测工具.

关键词：自然电位实时监测流体运移物理实验梯度反演

三维TI和OA介质中优化黏滞纯声波方程及其数值模拟

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地球物理学报 2024年第6期67卷 2415-2428页

作者：包乾宗谭崔文长安大学地质工程与测绘学院地球物理系西安710054 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100028

各向异性和黏滞性在地球介质中广泛存在,会对地震波的运动学和动力学特征产生影响,因此研究地震波在地下空间中传播时应该对其予以充分考虑.现有的各向异性波场外推方法主要采用基于声学近似的伪声波方程,该类方程在非声学假设条件下容... 详细信息

各向异性和黏滞性在地球介质中广泛存在,会对地震波的运动学和动力学特征产生影响,因此研究地震波在地下空间中传播时应该对其予以充分考虑.现有的各向异性波场外推方法主要采用基于声学近似的伪声波方程,该类方程在非声学假设条件下容易出现伪横波污染及传播不稳定.针对此问题,本文应用优化方案对原始的耦合各向异性纯声波频散关系式进行近似展开,进而发展了针对三维TI(横向各向同性)介质和OA(正交各向异性)介质的优化纯声波方程,结合有限差分和泊松算法对其进行了有效求解.同时,考虑到介质对地震波的吸收衰减效应,本文结合发展的纯声波方程和标准线性体模型,推导了黏滞各向异性优化纯声波方程.相速度分析表明优化方案能够产生高精度近似结果.数值模型算例证明优化黏滞纯声波方程在产生精确稳定P波响应的前提下,能够有效模拟各向异性介质中纯声波的振幅衰减和相位频散.整体而言,本文推导的方程能够为各向异性衰减介质成像和反演提供有效帮助.

关键词：各向异性黏滞性波动方程数值模拟

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超深层油气地震勘探技术进展

石油地球物理勘探 2024年第4期59卷 915-924页

作者：李亚林东方地球物理公司河北涿州072751

超深层油气逐渐成为中国乃至全球探明储量、产量的重要增长极(点),超深层油气地震勘探技术的研究与应用意义重大。为此,以塔里木超深层油气藏为研究对象,首先分析超深层油气藏的地震、地质条件及地震勘探面临的难题;然后总结了超深层油... 详细信息

超深层油气逐渐成为中国乃至全球探明储量、产量的重要增长极(点),超深层油气地震勘探技术的研究与应用意义重大。为此,以塔里木超深层油气藏为研究对象,首先分析超深层油气藏的地震、地质条件及地震勘探面临的难题;然后总结了超深层油气三代地震勘探技术的形成、发展历程及应用成果、效果;最后对该技术发展思路进行了展望。研究认为:以宽线+三维观测、高速层激发、叠前时间偏移为核心的第一代超深层油气地震勘探技术解决了超深层地震资料的信噪比低的难题;以三维、宽方位、较高密度观测、叠前深度偏移为核心的第二代超深层油气地震勘探技术初步解决了超深层地震成像归位不准的难题;以高密度宽方位三维观测、增能降噪地震激发、深层地震保真扩频、真地表TTI深度偏移成像、分级断裂刻画与组合、OVT域相控反演及雕刻等为核心的第三代超深层油气地震勘探技术基本解决了超深层地震高精度成像难题,有效支撑了富满超深层十亿吨大油田和博孜—大北超深层万亿方大气田的发现和探明;增能降噪、保真拓频、聚焦归位和解耦映射是未来超深层油气地震勘探技术的重点发展方向。

关键词：超深层油气地震勘探技术增能降噪保真拓频聚焦归位解耦映射

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柴达木盆地英雄岭构造带小断层和碳酸盐岩缝洞体识别地震勘探关键技术

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石油地球物理勘探 2024年第2期59卷 290-298页

作者：陈敬国邓志文王飞李景叶王恺吴迪中国石油大学(北京)地球物理学院北京102249 东方地球物理公司河北涿州072751

针对柴达木盆地英雄岭构造带深层小断层和碳酸盐岩缝洞体识别,提出配套的地震勘探关键技术。首先,从资料采集方面,扩大观测方位,采用小组合激发和接收,炮、检点均匀布设,可提高小断层成像精度;在地震资料数据处理方面,采用OVT域多维保... 详细信息

针对柴达木盆地英雄岭构造带深层小断层和碳酸盐岩缝洞体识别,提出配套的地震勘探关键技术。首先,从资料采集方面,扩大观测方位,采用小组合激发和接收,炮、检点均匀布设,可提高小断层成像精度;在地震资料数据处理方面,采用OVT域多维保真压噪技术和巨厚表层Q补偿处理技术,可以提高地震资料信噪比、保真度,有效拓宽频带,提高分辨率;在地震资料解释方面,利用分方位数据体和人工智能断层识别技术,可有效提高小断层识别精度,利用各向异性强度属性可有效识别缝洞体。该技术可为其他类似地区提供参考。

关键词：英雄岭碳酸盐岩缝洞体小断层地震勘探关键技术

自适应时窗多道相关的叠后地震波阻抗反演方法

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石油地球物理勘探 2024年第4期59卷 828-836页

作者：彭真许辉群张伟长江大学地球物理与石油资源学院湖北武汉430100 东方地球物理公司新兴物探开发处河北涿州072751

目前提高反演横向连续性的主要手段仍是基于模型参数先验信息假设的正则化方法,当先验信息与实际情况矛盾时,正则化方法会出现问题。为此,基于多道反演理论和方法,提出一种自适应时窗多道相关的叠后地震波阻抗反演方法。首先,利用主动... 详细信息

目前提高反演横向连续性的主要手段仍是基于模型参数先验信息假设的正则化方法,当先验信息与实际情况矛盾时,正则化方法会出现问题。为此,基于多道反演理论和方法,提出一种自适应时窗多道相关的叠后地震波阻抗反演方法。首先,利用主动学习的思想,通过查询原始地震数据筛选地震数据关键特征的位置;其次,根据上述位置将地震数据划分为不同尺度的时窗,有助于断层信息保护以及异常体边界识别;再次,根据点乘计算自适应时窗内地震道之间的相关性;最后,通过“加权求和”地震道得到重构地震道——反演目标泛函的约束条件。所提方法借助主动学习以及地震数据局部相关的思想,较好地反映了自适应时窗内的多道间的相关性,并且可并行化处理。模型测试和实际数据测试表明,所提方法反演结果的横向连续性较好,且可以兼顾特殊构造信息,但计算效率较低,在浅、深层速度差异较大的区域存在一定局限性,适用于具有特殊构造的狭小地区。

关键词：自适应时窗多道相关横向连续性相关性地震波阻抗反演

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基于改进交错网格差分结构的地震波场正演模拟

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桂林理工大学学报 2024年第2期44卷 225-231页

作者：徐世刚包乾宗任志明长安大学地质工程与测绘学院地球物理系西安710054

有限差分离散在地震波场数值模拟中广泛使用,相比于传统时间二阶差分,时间高阶差分具有更高的精度和稳定性,隐式差分比显式差分具有更高的精度。本文结合时间高阶方法和隐式差分的优势,提出了一种改进的交错网格差分结构求解三维一阶声... 详细信息

有限差分离散在地震波场数值模拟中广泛使用,相比于传统时间二阶差分,时间高阶差分具有更高的精度和稳定性,隐式差分比显式差分具有更高的精度。本文结合时间高阶方法和隐式差分的优势,提出了一种改进的交错网格差分结构求解三维一阶声波方程。在该方案中,时间高阶离散被用于补偿传统时间二阶差分的近似精度,同时采用隐式交错网格差分求解空间导数;给出了关于时间离散格式的泰勒展开差分系数,求取了空间隐式离散格式中的泰勒展开和最小二乘两种差分系数。与现有的几种交错网格差分方案相比,改进方案能够在空间不同方向上采用不同的网格间距和差分算子长度,因此在保证模拟精度的前提下灵活性更高。数值分析和模型算例表明,改进方案能够采用较短的算子长度获得高精度模拟结果。

关键词：数值模拟波动方程有限差分矩形交错网格

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考虑光谱信息和超像素分割的高光谱解混网络

遥感学报 2024年第1期28卷 142-153页

作者：谢金凤陈涛中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院武汉430074

在高光谱解混的过程中考虑影像的空间信息,能够有效提高解混精度。而超像素分割能够划分空间同质区域,为此本文提出一种考虑光谱信息和超像素分割的解混网络(SSUNet)。首先需对原始影像进行超像素分割处理,获得具有空间特征的超像素分... 详细信息

在高光谱解混的过程中考虑影像的空间信息,能够有效提高解混精度。而超像素分割能够划分空间同质区域,为此本文提出一种考虑光谱信息和超像素分割的解混网络(SSUNet)。首先需对原始影像进行超像素分割处理,获得具有空间特征的超像素分割数据,然后采用SSUNet对原始高光谱数据和超像素分割数据进行训练和解混。在线性和非线性混合模型生成的模拟数据集和两个真实数据集上的实验表明,与SUnSAL、SUnSAL-TV、SCLRSU、MTAEU、EGU-Net-pw和1DCNN的解混结果相比,所提网络具有更高的解混精度和较好的鲁棒性。

关键词：高光谱图像高光谱解混光谱和空间信息超像素分割深度学习卷积神经网络

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基于注意力机制LSTM的电离层TEC预测

地球物理学报 2024年第2期67卷 439-451页

作者：刘海军雷东兴袁静乐会军单维锋李良超王浩然李忠袁国铭防灾科技学院河北廊坊065201 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院地球与行星物理重点实验室北京100029

电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC)的监测与预报是空间环境研究的重要内容,对卫星通讯和导航定位等有重要意义.TEC值影响因素较多,很难确定精确物理模型来对其进行预测.本文设计了基于注意力机制的LSTM模型(Att-LSTM),采用... 详细信息

电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC)的监测与预报是空间环境研究的重要内容,对卫星通讯和导航定位等有重要意义.TEC值影响因素较多,很难确定精确物理模型来对其进行预测.本文设计了基于注意力机制的LSTM模型(Att-LSTM),采用过去24小时TEC观测数据对未来TEC进行预测.选择北半球东经100°上,每2.5°纬度选择一个位置,共计36个位置来验证本文提出模型的性能,并与主流的深度学习模型如DNN、RNN、LSTM进行对比实验.取得了如下成果:(1)在选定的36个地区未来2小时单点预测上,基于本文的Att-LSTM模型的TEC预测性能明显优于其他对比模型;(2)讨论了纬度对Att-LSTM预测未来2小时TEC值时性能的影响,发现在北纬0°到60°之间,Att-LSTM预测性能随着纬度的升高而略有降低,在北纬62.5°~87.5°之间,模型预测性能出现扰动,预测效果略差;(3)讨论了磁暴期和磁静期模型的预测性能,发现无论是磁暴期还是磁静期,本文模型预测性能均较好;(4)还讨论了对未来多时点预测效果,实验结果表明,本文所提出的模型对未来2、4个小时的预测拟合度R-Square均超过0.95,预测结果比较可靠,对未来6、8、10个小时预测拟合度最高为0.7934,预测拟合度R-Square下降迅速,预测结果不可靠.

关键词：注意力机制长短期记忆神经网络电离层总电子含量

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应用P波振幅的傅里叶系数反演裂缝密度

石油地球物理勘探 2024年第2期59卷 238-249页

作者：李荣薛姣顾汉明中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院湖北武汉430074

裂缝预测是非常规储层预测的重要内容。裂缝密度不仅反映了裂缝的发育程度,也是影响裂缝孔隙度和渗透率的重要参数。文中提出了一种应用纵波反射振幅分方位傅里叶系数正、余弦分量加权的裂缝密度反演方法。基于线性滑动裂缝等效介质理论... 详细信息

裂缝预测是非常规储层预测的重要内容。裂缝密度不仅反映了裂缝的发育程度,也是影响裂缝孔隙度和渗透率的重要参数。文中提出了一种应用纵波反射振幅分方位傅里叶系数正、余弦分量加权的裂缝密度反演方法。基于线性滑动裂缝等效介质理论,分别推导了含油和含气条件下HTI介质纵波反射振幅傅里叶系数与裂缝密度的关系,并利用二阶傅里叶系数预测裂缝对称轴方位角;研究了地震数据含噪声时二阶傅里叶系数正、余弦分量信噪比之比随裂缝对称轴方位角的变化规律,并提出应用二阶傅里叶系数正、余弦分量加权的裂缝密度反演方法。模型试算结果表明,所提的裂缝密度反演方法具有较强的抗噪性和稳定性;将其应用于实际地震数据,裂缝密度预测结果与测井信息吻合,验证了方法的有效性。

关键词：裂缝等效介质傅里叶系数裂缝密度反演加权