电导率各向异性的海洋可控源电磁三维正反演研究
发布时间：2020-12-17 12:06
近十年来,海洋可控源电磁法因具有成本低、探测精度高等优点而被广泛用于海洋地质结构、资源勘探。如今,海洋电磁勘探测仪器的快速发展,极大提高了数据的质量和采集的效率,使得三维密集测量布局成为了获取海洋电磁数据的常规方法。全面的数据覆盖能够有效增强地下三维结构的成像分辨率以及减少相应的模糊性。然而,随着勘探难度的加大,对于复杂海洋地质条件下的海洋电磁数据解析方法技术的需求日益增长。例如处理复杂条件下的海洋电磁三维正反演算法。显然,目前对于复杂介质条件下的海洋电磁数据处理和解析技术的发展相对滞后。目前国内外的海洋可控源电磁正演大多基于介质的电导率各向同性的单一特性,忽略了介质各向异性、以及岩石的物理结构参数的影响。同时海洋可控源电磁三维反演的稳定性和效率有待进一步提高,并且大多忽略介质电导率各向异性的影响,这往往会导致解释出现偏差,同时,目前反演大多采用的是规则网格进行反演,对于复杂的地下地质结构的几何特征的反映,显然是不足的。为了解决以上所提到的问题,本文开展了电导率各向同性和各向异性介质条件下的海洋可控源电磁三维数值模拟研究,并详细分析了电导率各向异性、岩石的结构参数等对海洋电磁响应的影响...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
非结构化网格示意图
第2章基于总场/二次场的海洋可控源电磁三维矢量有限元正演212.4.2多相Incremental模型Asami等效电导率方程在颗粒纵横比（a=1、Lz=1/3）情况下，可以简化成著名的Hanai-Bruggeman(HB)等效电导率方程(Bruggeman,1935；Hanai，1960a、b；Bussian,1983)。若进一步忽略夹杂质的电导率σ，那么Asami等效电导率方程可进一步简化成Archie"s方程(Archie，1942)。然而，这些等效介质模型都是针对两相介质而已，不能适用于多相介质（例如富含黄铁矿的含油气的储水沙层）。所以Asami等人提出了一种适合更加符合真实情况的多相介质的微增模型（Asami，2002；Berg，2007；Han，2015）正好填补了此部分空白。图2.5微增模型介质形成过程中的第一次渐增过程示意图不失一般性，以四相微增模型为例，图2.5为四相微增模型介质形成过程中的第一次微增过程，首先假定其中三种矿物的初始浓度分别为C2,C3,C4，将它们分成块，即每小块的浓度分别为C2/、C3/，C4/。接着，以水作为初始背景介质，将每种成分介质（C2/、C3/，C4/）根据一定的顺序依次添加，形成一次等效介质，这就完成了一次微增过程，然后将该次形成的等效介质作为下一次微增过程的初始介质，继续依次添加各
吉林大学博士学位论文26一计算机平台上实现，计算平台具体参数如下：Inter(R)Core(TM)I7-6700CPU,3.41GHz.内存64G,Windows1064位操作系统.2.5.1算法验证设计一个四层海洋沉积模型，其中一层为油气层．几何图形如图2.7所示，模型参数如表1所示．采用沿着x方向的水平电偶极子作为激发源，坐标为(0,0,1970).激发频率为0.25Hz，发射电流为1A．整个研究区域大小为22km×16km×10km.接收站位于位于海底表面，即z=2000m，y=0m处，其x坐标为-10km:0.4:10km．解析解采用汉克尔积分算法进行计算(Anderson,1989;Guptasarma,1997).图2.7右图为非结构化网格剖分示意图，我们在源点和接收站和异常体附近均进行了网格单元加密处理。图2.9-图2.11给出了矢量有限单元法数值解的电场三分量的幅值和相位与解析解的对比图，同时也给出了数值解和解析解的相对误差。从图2.9-图2.11可以看到，矢量有限单元数值解均与解析解吻合，表明本文的基于矢量有限单元法的海洋可控源电磁三维正演算法的正确性。图2.7水平层状海洋沉积模型示意图（左）及非结构化网格剖分图（有）表1水平层状海洋沉积模型的几何和物性参数介质空气海水沉积岩油气基岩电导率(s/m)106310.020.5厚度(Km)320.90.14海水沉积岩油气基岩
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于可控源电磁法阻抗信息的有限内存拟牛顿法三维反演[J]. 杨悦,翁爱华,张艳辉,李世文,李建平,唐裕. 吉林大学学报(地球科学版). 2019(02)
[2]基于微增模型的海洋可控源电磁法三维非结构化矢量有限元数值模拟[J]. 陈汉波,李桐林,熊彬,王恒,张镕哲,李少朋. 地球物理学报. 2018(06)
[3]基于节点有限元与矢量有限元的可控源电磁三维正演对比[J]. 汤文武,柳建新,叶益信,张华. 石油地球物理勘探. 2018(03)
[4]可控源电磁场三维自适应矢量有限元正演模拟[J]. 刘颖,李予国,韩波. 地球物理学报. 2017 (12)
[5]积分方程法复杂介质可控源电磁勘探快速正反演研究现状及发展方向[J]. 李静和,骆东德,李广聪,李长伟,罗天涯. CT理论与应用研究. 2017(05)
[6]基于Coulomb规范势的电导率呈任意各向异性海洋可控源电磁三维非结构化有限元数值模拟[J]. 陈汉波,李桐林,熊彬,陈帅,刘永亮. 地球物理学报. 2017 (08)
[7]基于VTI各向异性介质的频率域海洋可控源电磁三维约束反演[J]. 赵宁,王绪本,秦策,余年,周军,徐玉聪. 地球物理学报. 2017 (05)
[8]一维垂直各向异性介质频率域海洋可控源电磁资料反演方法[J]. 罗鸣,李予国,李刚. 地球物理学报. 2016(11)
[9]基于高斯牛顿法的频率域可控源电磁三维反演研究[J]. 彭荣华,胡祥云,韩波. 地球物理学报. 2016(09)
[10]三维频率域可控源电磁反演研究[J]. 赵宁,王绪本,秦策,阮帅. 地球物理学报. 2016(01)
博士论文
[1]频率域海洋可控源电磁数据三维非线性共轭梯度反演[D]. 罗勇.中国地质大学 2017
[2]可控源音频大地电磁法三维交错采样有限差分数值模拟研究[D]. 邓居智.中国地质大学（北京） 2011
硕士论文
[1]各向异性介质中可控源音频大地电磁三维数值模拟[D]. 张衡.吉林大学 2017
[2]带地形频率域可控源电磁法三维正反演研究[D]. 朱成.吉林大学 2016
[3]海洋可控源电磁法三维正演研究[D]. 王超.中国地质大学（北京） 2014
本文编号：2922012
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
非结构化网格示意图
第2章基于总场/二次场的海洋可控源电磁三维矢量有限元正演212.4.2多相Incremental模型Asami等效电导率方程在颗粒纵横比（a=1、Lz=1/3）情况下，可以简化成著名的Hanai-Bruggeman(HB)等效电导率方程(Bruggeman,1935；Hanai，1960a、b；Bussian,1983)。若进一步忽略夹杂质的电导率σ，那么Asami等效电导率方程可进一步简化成Archie"s方程(Archie，1942)。然而，这些等效介质模型都是针对两相介质而已，不能适用于多相介质（例如富含黄铁矿的含油气的储水沙层）。所以Asami等人提出了一种适合更加符合真实情况的多相介质的微增模型（Asami，2002；Berg，2007；Han，2015）正好填补了此部分空白。图2.5微增模型介质形成过程中的第一次渐增过程示意图不失一般性，以四相微增模型为例，图2.5为四相微增模型介质形成过程中的第一次微增过程，首先假定其中三种矿物的初始浓度分别为C2,C3,C4，将它们分成块，即每小块的浓度分别为C2/、C3/，C4/。接着，以水作为初始背景介质，将每种成分介质（C2/、C3/，C4/）根据一定的顺序依次添加，形成一次等效介质，这就完成了一次微增过程，然后将该次形成的等效介质作为下一次微增过程的初始介质，继续依次添加各
吉林大学博士学位论文26一计算机平台上实现，计算平台具体参数如下：Inter(R)Core(TM)I7-6700CPU,3.41GHz.内存64G,Windows1064位操作系统.2.5.1算法验证设计一个四层海洋沉积模型，其中一层为油气层．几何图形如图2.7所示，模型参数如表1所示．采用沿着x方向的水平电偶极子作为激发源，坐标为(0,0,1970).激发频率为0.25Hz，发射电流为1A．整个研究区域大小为22km×16km×10km.接收站位于位于海底表面，即z=2000m，y=0m处，其x坐标为-10km:0.4:10km．解析解采用汉克尔积分算法进行计算(Anderson,1989;Guptasarma,1997).图2.7右图为非结构化网格剖分示意图，我们在源点和接收站和异常体附近均进行了网格单元加密处理。图2.9-图2.11给出了矢量有限单元法数值解的电场三分量的幅值和相位与解析解的对比图，同时也给出了数值解和解析解的相对误差。从图2.9-图2.11可以看到，矢量有限单元数值解均与解析解吻合，表明本文的基于矢量有限单元法的海洋可控源电磁三维正演算法的正确性。图2.7水平层状海洋沉积模型示意图（左）及非结构化网格剖分图（有）表1水平层状海洋沉积模型的几何和物性参数介质空气海水沉积岩油气基岩电导率(s/m)106310.020.5厚度(Km)320.90.14海水沉积岩油气基岩
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于可控源电磁法阻抗信息的有限内存拟牛顿法三维反演[J]. 杨悦,翁爱华,张艳辉,李世文,李建平,唐裕. 吉林大学学报(地球科学版). 2019(02)
[2]基于微增模型的海洋可控源电磁法三维非结构化矢量有限元数值模拟[J]. 陈汉波,李桐林,熊彬,王恒,张镕哲,李少朋. 地球物理学报. 2018(06)
[3]基于节点有限元与矢量有限元的可控源电磁三维正演对比[J]. 汤文武,柳建新,叶益信,张华. 石油地球物理勘探. 2018(03)
[4]可控源电磁场三维自适应矢量有限元正演模拟[J]. 刘颖,李予国,韩波. 地球物理学报. 2017 (12)
[5]积分方程法复杂介质可控源电磁勘探快速正反演研究现状及发展方向[J]. 李静和,骆东德,李广聪,李长伟,罗天涯. CT理论与应用研究. 2017(05)
[6]基于Coulomb规范势的电导率呈任意各向异性海洋可控源电磁三维非结构化有限元数值模拟[J]. 陈汉波,李桐林,熊彬,陈帅,刘永亮. 地球物理学报. 2017 (08)
[7]基于VTI各向异性介质的频率域海洋可控源电磁三维约束反演[J]. 赵宁,王绪本,秦策,余年,周军,徐玉聪. 地球物理学报. 2017 (05)
[8]一维垂直各向异性介质频率域海洋可控源电磁资料反演方法[J]. 罗鸣,李予国,李刚. 地球物理学报. 2016(11)
[9]基于高斯牛顿法的频率域可控源电磁三维反演研究[J]. 彭荣华,胡祥云,韩波. 地球物理学报. 2016(09)
[10]三维频率域可控源电磁反演研究[J]. 赵宁,王绪本,秦策,阮帅. 地球物理学报. 2016(01)
博士论文
[1]频率域海洋可控源电磁数据三维非线性共轭梯度反演[D]. 罗勇.中国地质大学 2017
[2]可控源音频大地电磁法三维交错采样有限差分数值模拟研究[D]. 邓居智.中国地质大学（北京） 2011
硕士论文
[1]各向异性介质中可控源音频大地电磁三维数值模拟[D]. 张衡.吉林大学 2017
[2]带地形频率域可控源电磁法三维正反演研究[D]. 朱成.吉林大学 2016
[3]海洋可控源电磁法三维正演研究[D]. 王超.中国地质大学（北京） 2014
本文编号：2922012
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