简介：标量CSAMT只适合一维及测量方向与构造方向垂直的二维情况,对于复杂的三维地电结构,CSAMT需采用张量测量。本文试图采用矢量有限元法实现三维张量CSAMT的正演模拟。为了验证算法的正确性,本文在层状介质中计算了三维CSAMT远区的电场,磁场及阻抗张量,并且与层状介质中的理论解进行了比较,接着还模拟了均匀半空间中含有三维异常体的模型,并且分析了四个阻抗张量、视电阻率及阻抗相位的响应特征。得出如下结论：采用矢量有限元法来模拟三维张量CSAMT,其电磁场及阻抗张量的实虚部计算精度都比较高,并且该方法本身满足电场法向不连续,不用进行散度校正。

简介：在直流电法有限元数值模拟中，针对常规结构化网格源点附近网格节点数值精度低的问题，并考虑计算效率和反演成像的需求，本文在二维点源问题中提出一种新的网格加密一收缩方法。其核心思想是在结构化网格计算区域中先后引入网格节点加密和网格节点收缩两个环节。通过在计算区域水平方向上均匀加密网格节点密度，降低源点奇异性的影响范围，并提升对地形的模拟能力；通过在计算区域垂向方向上将多个网格收缩到一个网格中，降低网格节点的规模，进而提高数值计算的效率。理论模型检验表明，网格加密-收缩方法能有效地解决源的奇异性问题，与均匀加密网格相比，网格节点总数降低了约80％。

简介：标量CSAMT只适合一维及测量方向与构造方向垂直的二维情况,对于复杂的三维地电结构,CSAMT需采用张量测量。本文试图采用矢量有限元法实现三维张量CSAMT的正演模拟。为了验证算法的正确性,本文在层状介质中计算了三维CSAMT远区的电场,磁场及阻抗张量,并且与层状介质中的理论解进行了比较,接着还模拟了均匀半空间中含有三维异常体的模型,并且分析了四个阻抗张量、视电阻率及阻抗相位的响应特征。得出如下结论:采用矢量有限元法来模拟三维张量CSAMT,其电磁场及阻抗张量的实虚部计算精度都比较高,并且该方法本身满足电场法向不连续,不用进行散度校正。

简介：含洞穴的碳酸盐岩地层具有强烈的非均质性及储集空间预测难度大的特点，利用随钻电阻率测井方法对井眼环境含洞穴的储层进行准确识别和划分，是当前研究的一个焦点问题。本文使用一种新型的高效和高精度自适应有限元方法（hp—FEM）模拟和分析了含洞穴地层随钻电阻率测井仪器响应。本文所提的hp—FEM与传统h-FEM相比，其结果具有网格自适应的特点，并且计算能够以指数速率收敛于较高的精度。数值实例使用自适应有限元方法研究地层中洞穴的大小、洞穴距离井眼的远近和仪器发射频率改变对测井响应的影响，并提供了识别含洞穴地层的方法。研究结果可以为实际测井中遇到的各种地层洞穴的准确识别和定量评价提供理论依据。

简介：Anewmulti-moderesistivityimagingsonde,withtoroidalcoilsassource,canconductthreeresistivitymeasurements:azimuthalresistivity,lateralresistivity,andbitresistivitymeasurements.Thus,theloggingtimeandcostaregreatlysaved.Thetoroidalcoilsaresimplifiedasanextendedvoltagedipoleandtheresponseequationsarederivedforahomogenousformation.Basedon3DFEM,thedepthofinvestigation(DOI),verticalresolution,circumferentialazimuthalcapacity,boreholediameter,mudresistivity,thicknessoftargetformation,andtheresistivityofthesurroundingformationandmudinvasionaresimulated.TheresultssuggestthatthethreemeasurementmodesofthenewsondearedifferentinverticalresolutionsandDOIs.Thecircumferentialdetectionabilityoftheazimuthbuttondependsonthecontrastbetweentheanomalyandformationresistivityandtheopenangleoftheanomaly.Whethertheboreholeistruncatedatthebitornothasagreatinfluenceonthesimulationresults.Theboreholeandmudinvasionaffecttheapparentresistivityinallmodes,buttheeffectsofresistivityofsurroundingformationandthicknessofthetargetformationareonlycorrectedforlateralresistivitymeasurement.

简介：有限频走时层析成像是近年发展起来的一种新方法,这种新方法的一个主要过程是走时灵敏度算核的计算。求解灵敏度算核要多次用到同一散射点的走时,多次地求解同一走时是相当耗时的任务,如果介质为均匀或速度线性变化等简单模型,散射点的走时可以用解析公式快速地求出,从而灵敏度算核的计算耗时相对较少。然而各种地球模型中,介质速度大多为分层模型,从解析公式中得到走时信息就比较繁锁。为了提高计算效率,本文采用查表算法研究地球分层速度模型中的P震相有限频走时灵敏度算核的计算,选用的速度模型是地球AKl35模型,用查表算法求解走时,节省了约50%的计算时间。在相同的速度模型下,与已有结果的对比,本文所用的查表算法,能在兼顾精度的前提下,以较小的存储要求换取较高的计算效率,这对提高有限频走时层析成像算法的速度具有一定的参考价值。

简介：阻抗张量元素的计算是在大地电磁测深数据处理的重要一步。按照常规,阻抗张量被定义为以Zxx,Zxy,Zyx,和Zyy为元素的2×2矩阵。在本次研究中,6个元素的阻抗张量的计算使用了一个含有Zxx,Zxy,Zyx,Zyy,Zxz和Zyz分量的2x3矩阵。对上述两类阻抗张量元素的属性进行了分析。利用由印度古吉拉特邦卡奇沉积盆地采集的5个分量大地电磁数据测试了文中的方法。从视电阻率和相位的计算中我们是观察到在大部分的频带范围内4个元素阻抗和6个元素阻抗Zxy和Zyx两类元素区别不大。然而,较长周期时间的数据,如超过100秒,观察到视电阻率的增加和相位的减少。我们还注意到,倾子幅度在大部分时间几乎是零,但较长周期（超过100秒）,逐渐呈增加的趋势。卡奇沉积盆地的地电断面表明在较长的周期内浅层近水平层和深层异常高电导性的不均质层都可能是引起大的Hz分量的原因。这表明,磁场垂直分量Hz对在大的2D/3D结构区域内的电场参数估计发挥的重要作用。

简介：传统上，有限差分的差分系数一般可以通过泰勒级数展开法或优化方法来极小化频散误差得到。基于泰勒级数展开的差分法在有限的波数范围内精度较高，但在这个范围之外会产生较强的数值频散；基于最小二乘的优化有限差分法能在更大的波数范围内达到较高的精度，并可以在较小的计算需求内获得全局最优解。本文将基于最小二乘的优化有限差分法从二维正演模拟推广到三维，形成了计算效率高、高精度范围宽、适合并行计算的三维声波优化有限差分方法。频散分析及正演模拟表明本文发展的有限差分方法可以很好地压制数值频散。最后，将本文发展的有限差分方法应用到三维逆时偏移的震源波场延拓和检波点波场延拓中，并结合有效边界存储策略与checkpointing技术在GPU集群上实现三维逆时偏移以提高计算效率、减少存储量。三维逆时偏移试算结果表明本文三维优化有限差分方法与传统的有限差分法相比可以获得更高精度的偏移成像结果。

简介：有限差分方法广泛应用于求解许多科技领域所涉及的偏微分方程，高阶显式有限差分方法通常用来提高求解精度，已经提出的高阶隐式有限差分方法和截断高阶显式有限差分方法可用来进一步提高模拟精度而不增加计算量。本文首先计算了针对常规网格上的一阶导数和二阶导数、交错网格上的一阶导数的有限差分系数，发现高阶隐式有限差分系数中存在一些小的系数。频散分析结果表明：忽略这些小的差分系数能够近似维持有限差分的精度，但是显著减小了计算量。然后，引入镜像对称边界条件来提高隐式有限差分方法的精度和稳定性，采用混合吸收边界条件来减小来自模型边界所不需要的反射。最后，给出了针对均匀和非均匀介质模型的弹性波模拟例子，表明了本文方法的优点。

简介：针对有限差分数值模拟的频散问题，本文将交错网格技术和紧致差分格式相结合，推导了横向各向同性介质一阶速度一应力波动方程的紧致交错网格差分格式；对比分析了紧致交错网格差分格式、交错网格差分格式以及紧致差分格式的截断误差主项，并利用Fourier误差分析方法分析了上述三种差分格式的近似精度；在此基础上，分别采用上述三种差分格式进行了波场数值模拟。结果表明，当差分方程阶数相同时，紧致交错网格差分格式截断误差最小，数值频散最弱，差分精度最高，证实了该方法的有效性。

简介：地震波场正演模拟是地震资料处理、解释中最为重要的技术之一。地震波场正演模拟在大时间步长、长时程的波场延拓中,存在计算不稳定的问题。本文基于声波方程的Hamilton表述,在波动方程求解中用辛差分格式进行时间网格离散,用傅里叶有限差分进行空间网格离散,提出一种新的保结构地震波场正演模拟方法一辛格式傅里叶有限差分法,在保证计算精度的同时提高计算的稳定性。利用声学近似处理空间-波数混合域的积分算子,将该方法推广至各向异性介质。给出各向同性和各向异性条件下的地震正演模拟的计算流程,并将本文方法用于BP盐丘、BPTTI等模型的波场正演模拟。数值算例表明本文开发的方法适用于速度变化剧烈的复杂介质地震波场正演模拟,计算精度高,数值频散小,在各向异性介质正演中能够有效避免qSV波残余,在大时间步长的迭代计算中稳定性好。本文为在辛算法的框架下实现高精度地震正演模拟提供了一种新的选择。

简介：本文基于弹性波动方程,从其弱形式出发,利用Galerkin变分原理,通过对方程进行空间和时间上的离散,在空间域中引入预条件共轭梯度的逐元算法,在时间域中引入时间积分的交错网格预处理/多次校正算法,发展了弹性波模拟的Chebyshev谱元算法。针对均匀固体介质和具有倾斜分层的分区均匀固体介质模型,通过与有限差分算法结果相比较验证其精度的可信性,同时利用该算法模拟了弹性波在具有水平分层的任意起伏自由表面模型中的传播,并分析了其传播特点。研究表明,我们提出的交错网格预处理/多次校正算法的Chebyshev谱元算法,保留了有限元法的优势,并且采用了具有最优张量乘积技术的元到元的算法,能够处理带有起伏自由表面的复杂介质模型,它具有比有限元法收敛快,计算效率较高等优点,特别适合于复杂结构和复杂介质中的弹性波传播的数值模拟。

简介：由于CRS叠加考虑了反射层的局部特征和第一菲涅耳带内的全部反射，从而更充分地利用了多次覆盖反射数据的信息。就目前的地震资料处理技术而言，它是最佳的零偏移距成像方式。本论文利用改进型的参数优化技术，得到高质量的CRS运动学参数剖面，并利用参数剖面计算出叠加孔径，实现了基于最优孔径的CRS叠加，使CRS参数的用途得到了充分利用。模型数据和实际资料的试算表明，基于最优孔径的CRS叠加的成像剖面与传统CRS叠加剖面相比，有着较高的信噪比和同相轴的连续性。

简介：Finite-difference(FD)methodsarewidelyusedinseismicforwardmodelingowingtotheircomputationalefficiencybutarenotreadilyapplicabletoirregulartopographies.Thus,severalFDmethodsbasedonthetransformationtocurvilinearcoordinatesusingbody-fittedgridshavebeenproposed,e.g.,standstaggeredgrid(SSG)withinterpolation,nonstaggeredgrid,rotatedstaggeredgrid(RSG),andfullystaggered.TheFDbasedontheRSGissomewhatsuperiortoothersbecauseitsatisfiesthespatialdistributionofthewaveequationwithoutadditionalmemoryandcomputationalrequirements;furthermore,itissimplertoimplement.WeusetheRSGFDmethodtotransformthefirstorderstress–velocityequationinthecurvilinearcoordinatessystemandintroducethehighprecisionadaptive,unilateralmimeticfinite-difference(UMFD)methodtoprocessthefreeboundaryconditionsofanirregularsurface.Thenumericalresultssuggestthattheprecisionofthesolutionishigherthanthatofthevacuumformalism.Whentheminimumwavelengthislow,UMFDavoidsthesurfacewavedispersion.WecompareFDmethodsbasedonRSG,SEM,andnonstaggeredgridandinferthatallsimulationresultsareconsistentbutthecomputationalefficiencyoftheRSGFDmethodishigherthantherest.

简介：相干属性是检测地下介质不连续性特征的主要参数之一，但倾斜地层会对相干属性产生干扰，故在计算相干属性时需要消除地层倾角的影响。传统的相干属性计算一般使用时域倾角扫描法来消除地层倾角的影响，但这种方法的精度受到采样间隔等因素的限制，并不能很好地消除地层倾角的影响。根据振幅谱具有不受地层倾角影响的特点，本文提出将预先定义的子数据体内的地震数据变换为振幅谱，再利用振幅谱构造协方差矩阵，协方差矩阵最大特征根与矩阵迹的比值作为子数据体中心点的相干值。利用振幅谱计算相干属性的方法能够较好地消除地层倾角的影响，而且可以使用不同频段的振幅谱计算相干体，具备多尺度相干体算法的特性。模型数据和实际地震数据的应用结果表明，振幅谱相干属性可以更好地消除地层倾角对相干属性的影响。

简介：3D地震波走时计算是偏移、反偏移、层析等诸多地震勘探技术中的重要中间步骤。快速推进法计算3D地震波走时具有高效率、稳定性及适应能力强的特点，但快速推进法在震源附近区域的计算精度不高，降低了整个走时算法的计算精度。本文提出了一种联合3D走时计算方法来解决这一问题。该方法在震源附近小范围内使用计算精度较高的波前构建法计算走时，在剩余区域使用快速推进法计算走时，由于模型中绝大多数网格节点走时是通过快速推进法计算的，故新方法保留了快速推进法高效的特点，同时由于震源附近网格节点走时精度的提高，整个新算法的计算精度相对于快速推进法而言有了较大的改善。文中通过数值分析对上述结论进行了验证并使用三维岩丘模型验证了新方法的稳定性和适应能力。

简介：弹性参数在甜点区预测和页岩气的开发过程中扮演着重要的角色，因此研究等效弹性参数随页岩气储层属性的变化是一项很有意义的工作。研究中我们用x射线CT扫描技术获得了较为精确的页岩样品微观结构图像。从这些图像中，我们可以获得孔隙度和矿物的详细情况，据此，我们构建了三维数字岩心，并应用有限元法对弹性参数进行了数值模拟，其间深入考察了子样选取、网格划分、求解器类型以及边界条件等，该方法易于区别不同的矿物及其百分含量。本文重点研究孔隙度和干酪根含量对弹性参数的影响，计算结果表明，孔隙度和干酪根含量对弹性性质有较大的影响，当孔隙度和干酪根含量增加时，弹性模量降低，且当孔隙度小于0．75％左右、干酪根含量大于3％左右时弹性参数减小速率较缓。因为孔隙度仅仅为4．5％，孔隙中填充油或气对弹性参数的影响甚微。不同岩心样本具有不同的孔隙度和干酪根含量，传统岩石物理实验不仅昂贵而且费时，而数值模拟是基于数字岩心来计算弹性参数，更加经济、方便。本研究证实了将页岩样品的微观结构图像与弹性模量的计算相结合来预测页岩弹性参数的可行性。

简介：由于孔隙型碳酸盐岩储层的复杂孔隙结构和强非均质性,岩石导电效率与含水孔隙度之间理想的线性关系相对复杂或并不存在,故前人基于岩石导电效率理论建立含水饱和度的计算公式并不完全适用于碳酸盐岩储层。基于岩石导电效率理论,推导了岩石导电效率的计算公式,阐明了岩石导电效率与含水孔隙度之间线性关系相对复杂或并不存在的根本原因,发现了岩石导电效率与电阻率之间的幂函数关系,分析了所建立含水饱和度计算公式误差的主控因素,得出了岩石导电效率的计算精度是该方法是否能推广应用的关键。与Archie公式相比,基于岩石导电效率理论建立的含水饱和度计算公式能更准确地计算研究靶区孔隙型碳酸盐岩储层的含水饱和度。在伊拉克某油田和印尼某气田3口井碳酸盐岩储层中的应用,表明当计算岩石导电效率的相对误差不大于0.1时,所计算储层含水饱和度的绝对误差不大于0.1,基本满足孔隙型碳酸盐岩储层精细评价的需求。

简介：在具有垂直对称轴横向各向同性介质中,利用四种参数来确定中间至远偏移距转换波(C-波)动校正.它们是C-波叠加速度VC2,垂直速度比和有效速度比γ0和γeff,以及各向异性参数χeff.我们将这四种参数作为C波叠加速度模型.C-波速度分析的目的就是确定这种叠加速度模型.C-波叠加速度模型VC2,γ0,γeff,和χeff可以由P-波和C-波反射动校正资料获得.然而错误的传播是C-波反射动校正反演中的严重问题.当前短排列叠加速度由于是从双曲线动校正推算而得,因而其精度不足以为各向异性参数提供有意义的反演值.中间偏移非双曲线动校正不再被人们所勿略,而是可以用一个背景γ加以量化.非双曲线分析通过中间偏移距的γ校正量可以产生VC2,若数据不含燥音,其误差小于1%.方法稳健,允许γ启始假定值的误差达20%.该方法也适用垂直非均匀各向异性介质.精度的提高使能够用4分量地震资料计算各向异性参数.为此提出了两种工作流程:双扫描和单扫描流程.理论数据和实际数据的应用表明这两种流程得出的结果其精度相似,但是单扫描流程比双扫描更有效.