在油气勘探中,多次波通常被视为影响地震数据处理和解释结果准确性的相干噪声,因此,多次波压制方法研究一直是地球物理勘探领域中的重要研究方向。鉴于自由表面多次波是地震勘探尤其是海上地震勘探资料中最为发育的多次波类型,因此,对自由表面多次波压制方法的研究是十分必要的。目前国内外精度较高且应用广泛的自由表面多次波压制方法即为基于波动方程的反馈迭代法,该方法以地震原始数据为预测因子,不需要其他先验条件,可以在数据驱动下实现高精度的自由表面多次波压制。在该方法理论基础上,近年来发展了一系列更为先进的方法技术。本文首先简要介绍了反馈迭代法的理论基础——反馈迭代模型;然后阐述了基于反馈迭代模型发展的SRME、反数据域法、EPSI、CL-SRME四种方法压制自由表面多次波的机理;最后对比了四种方法各自的优缺点,展望了基于反馈迭代模型的多次波压制方法的研究前景。
梳理了2015~2020年之间国外主要的航空物探系统集成技术的现状和进展情况。在这一时期,一些旧的系统进行了改进,也有一些不再适合市场需要而被淘汰。新的系统集成方法不断涌现:随着修正算法的改进,磁梯度吊舱开始被广泛应用;无人机系统的飞行控制能力和负载能力显著提升,已应用于磁、电、重、伽马能谱各领域;SQUID 磁张量、FTG 重力张量系统先后投入了航空物探商业运行,电磁法系统的信噪比进一步提升,碘化铯晶体重新受到航空伽马能谱测量设备制造公司的青睐。作为21世纪的战略技术,这些进展值得引起我们的注意。
塔里木盆地玉北地区地质条件复杂,地表为沙漠地貌,多流动沙丘,地震信号因沙漠地表吸收衰减严重,资料信噪比和分辨率低,勘探难度大。油气化探的活动态方法不受沙漠区影响,可以探测下伏的油气信息,具有直接、快速、经济的特点。选择游离气、顶空气、荧光光谱、微生物等活动态方法在塔里木盆地玉北地区进行勘探应用。应用结果表明:活动态方法中甲烷氧化菌、丁烷氧化菌等微生物指标异常区及综合指标(熵值)异常区可有效指示玉北1井区的油气范围;依据这些指标异常的空间组合及配置关系在研究区圈定了6个化探异常有利区,同时划分了它们的综合异常级别,其中玉北1号构造破裂带是本工区油气勘探最有利的目标区,玉北1号构造破裂带边缘区亦是本工区油气勘探较有利的目标区。上述结果为塔里木盆地玉北地区油气勘探部署提供了地球化学依据。
关于贵州地热成因,人们多倾向于地震活动和断裂控制“地温梯度”机械能升温,不具备岩浆热源及放射性产热条件。本文通过研究前人成果和热储、盖层特征及区域重磁等资料,推测深部断裂和中酸性、基性—超基性岩体,分析天然地热及地热井的区域分布特性,并结合有关的地质资料,提出贵州地热可能存在2种基本成因模式:一是深部断裂控制的“地温梯度”自动增温循环生热,该导热方式驱使地下水持续升温最为发育,二是岩浆岩余热作用,此导热方式的推测作为一种新的产热类型及成因来源补充,而贵州作为我国重要的铀、钍等资源区域成矿地区,目前研究程度低、资料少、规模小,是否存在放射性生热基础尚不清楚。对地热成因深入研究,可为下步区内精准地热调查和找矿方向拓展提供相关依据。
通过近几年滨海新区深部热储的勘探开发,对古近系东营组和蓟县系雾迷山组的认识也逐步加深。从水化学特征、热储温度、水文地球化学作用方面对东营组和雾迷山组地热流体展开分析,为进一步开发利用深部热储地热资源提供了依据。宁河凸起雾迷山组补给较为充分,东营组赋存环境较封闭,东营组地热流体属于“平衡水”;地热温标计算出的雾迷山组热储平均温度约126 ℃,东营组热储平均温度100 ℃,两者均源自大气降水,东营组地热流体与岩石交换时间更长些,循环能力更弱,深部地热流体径流方向自NE向SW向,径流过程主要发生了溶滤作用、阳离子交换、沉淀作用及混合作用。
为了更进一步验证烃汞叠加晕法在红层覆盖区“探深找盲”的可行性,在红岩溪矿段白垩系红层覆盖区面积4.3 km2范围内开展了网度为160 m×20 m的烃汞叠加晕面积性试验工作。通过总结红层土壤成矿元素与烃汞组分异常叠加特征、异常场结构和异常模式、空间对应关系以及在平面上分布规律,得出了以下结论:① 红岩溪矿段红层土壤地球化学场存在深源叠加场和同生叠加场。② 在矿脉走向上,同生叠加异常为无矿段,深源叠加异常为有矿段;在矿脉倾向上,对偶双峰异常模式控制矿体产出位置为有矿段,反之,为无矿段。③ 在平面图上,由对偶双峰异常模式中头部和尾部异常形成的环带异常的展布方向,为矿体侧伏方向;不同环带异常叠加,说明深部有平行盲脉产出,通过深部工程验证取得了较好的预测效果。
辽宁瓦房店地区是我国重要的金刚石矿集区,成矿母岩以金伯利岩为主。本文基于瓦房店地区1∶1万高精度航磁资料,结合区域地质背景、岩石磁性特征,对金伯利岩的航磁异常特征进行了分析、总结,发现金伯利岩体展布方向和形态主要受NEE向和NE向断裂控制,磁性一般较强,与围岩的磁性差异较大,对应NEE向孤立航磁异常,形态多为椭圆状,异常幅值不大于50 nT,异常分布范围大于岩体出露面积。航磁异常对金伯利岩的寻找具有重要的指示意义,可用于指导下一步地质找矿部署。
北京地区隐伏断裂发育,NW及NE向断裂相互交汇,成为未来可能发生地震的构造。为了研究活动断裂与土壤氡浓度的响应关系,本次对北京平原区NW和NE向2条剖面进行了氡浓度测量。通过测试分析,基本查明了隐伏构造与土壤氡浓度的对应关系以及影响土壤氡浓度的相关地质因素。研究表明,活动断裂存在的区域氡浓度明显高于周边区域,且在构造复杂与活动性强的断裂区域氡浓度值变化更为明显;新生界厚度对氡的散逸强度存在一定的制约,北京地区新生界厚度与氡浓度水平成正相关;不同成土母质核素比活度不同,对区域氡浓度背景值亦存在影响。本次研究成果确定了隐伏断裂与土壤氡浓度的对应关系,以及新生界厚度和不同成土母质土壤对土壤氡浓度的影响,为今后在平原区开展隐伏断裂调查及氡浓度研究工作有重要借鉴和指导意义。
热带雨林区化学风化强烈,风化层覆盖厚,植被发育,基岩裸露少。如何有效利用覆盖层获取覆盖区的地质矿产信息,是热带雨林区地质调查工作的重要内容之一。在云南勐满镇南罕寨研究区开展的热带雨林区地质矿产勘查技术方法的实践探索中,采用以土壤地球化学测量、浅层取样钻为主,融合地质路线调查的地质矿产信息探测方法技术,所获取的地质界线与1∶5万地质填图基本吻合,同时圈定了3个具有一定找矿前景的综合异常。此次调查可为热带雨林区地质填图方法技术指南的编写提供参考。
多数地层和裂隙积水区的电导率具有各向异性特性,地层的各向异性对瞬变电磁观测会产生较大的影响,尤其是对水平分量特征更加明显。为研究轴向各向异性地层的瞬变电磁三分量响应特征,基于时域有限差分算法,引入电导率张量构建控制方程,实现电导率轴向各向异性三维瞬变电磁三分量正演。通过与各向同性半空间模型和各向异性半空间模型的一维解析结果对比,验证了算法的准确性;建立各向异性半空间模型、层状模型、含水体模型并计算其回线源瞬变电磁三分量磁场响应。结果表明:水平方向电导率各向异性对三分量磁场响应均产生较大影响,其中x轴各向异性对∂By/∂t分量响应的影响大于∂Bx/∂t,y轴各向异性对∂Bx/∂t分量响应的影响大于∂By/∂t,z轴各向异性对三分量磁场响应几乎没有影响;浅部地层的电导率各向异性对三分量磁场响应的影响占主导成分;当采集点在x方向距异常体中心小于y方向时,x轴各向异性对三分量响应影响程度大于y轴各向异性,反之亦然。基于本文研究成果,可为各向异性地层条件下瞬变电磁三分量处理解释提供一些有价值的理论借鉴。
在电磁探测中,数据采集范围逐步扩大,为了避免非远区的电阻率畸变,基于反函数原理,给出了适合可控源电磁法全场域视电阻率的定义方法。该方法可以利用单分量进行广域视电阻计算,同样也可以利用多个分量进行广域视电阻计算。分别利用电场分量、磁场分量以及电场与磁场的比值计算均匀半空间与层状模型的全场域视电阻率,结果表明基于反函数原理的可控源大地电磁视电阻率定义方法能实现不受空间制约的频域视电阻率定义,可更好地反映地下介质电阻率的分布。
通过对含异常体的三维地电模型进行系统正演和分析,提出了一种地—井瞬变电磁异常体快速定位方法。在对含异常体的三维地电模型进行正演响应规律分析时发现:纯异常场的X、Y分量曲线零点以及Z分量曲线的极值点与异常体深度对应较好;当异常体的规模、电阻率、埋深发生改变时,X、Y分量曲线形态基本不变;当异常体方位发生变化时,X、Y分量曲线形态发生变化。在此基础上,提出地—井瞬变电磁异常体快速定位方法:首先,依据X、Y曲线的零点确定异常体所在深度;其次,依据X、Y分量曲线形态确定异常体所在象限(90°范围);最后,依据X+Y或者X-Y分量的曲线形态将异常体定位于井周45°范围内。数值试验显示本方法对不同方位异常体模型的定位结果均与设计模型吻合。采用陕北某矿区地—井瞬变电磁实测数据作进一步验证,本文方法推断的结果与实际吻合较好。
低勘探程度区作为后备储量增长点越来越受到重视,但面临着许多地球物理难题。陆丰22洼勘探程度较低,钻井数量少,地质资料缺乏,依靠传统测井数据或叠加速度构建反演低频模型难度大、精度低,另外海洋地震资料受鬼波影响,压制了低频和高频波场成分,减小了地震资料的频宽,降低反演结果的保真度和精度。基于此,本文首先通过宽频处理技术获取频带信息更加丰富的地震资料,然后利用高精度层析速度场与有色反演相结合,构建无井区低频模型,在此基础上应用扩展弹性阻抗反演预测烃源岩及储层分布。实际应用成功预测了优质烃源岩的展布及有利储层发育带,预探井钻遇厚层中深湖相烃源岩并获得油气发现,拉开了新区勘探的序幕。研究表明,宽频资料有效提高了中深层地震反演的可靠性,低频信息的应用改善了岩性识别能力,为低勘探区岩性预测提供了有效的技术。
长排列大容量准三维地震勘查技术指的是通过单一组合震源放炮、单条长电缆接收的传统二维采集方式的高密度采集,在处理中按照三维处理流程,采用五维插值技术进行面元规则化处理,使覆盖次数和不同炮检距覆盖分布较均匀的三维地震数据体。这种技术主要用于海洋湍流异常发育的海域,能较好地提高中深层的地震成像效果,满足油气勘探的需要。本文主要介绍了该技术的采集和处理关键方法。
银额盆地拐子湖凹陷沙漠探区特殊的地形、地貌条件对地震资料的激发和接受产生不利的影响,其表层被巨厚且松散的沙土覆盖,沙丘厚度在50~100 m间。在该区开展可控震源采集时,受可控震源机械特征和近地表结构双重影响,在近道范围内,形成“黑三角”干扰,导致地震记录信噪比低。“黑三角”干扰具有能量强、频带宽、分布广、形态差异大等特征,在共炮点域、共检波点域等单一排列内,无法准确统计其振幅强度,导致压制“黑三角”噪声后残留噪声过多,为此提出先按照共炮—偏移距域进行数据重排,然后进行去噪处理的思路,基于银额盆地拐子湖地区的实际可控震源资料应用,验证了该方法在有效压制“黑三角”的同时,能有效保护近道反射信号,特别是深层弱反射信息,也验证了该方法在提高资料信噪比上的有效性。
海洋电场信号被广泛用于海底以下地质构造、水体目标探测、物理海洋和海洋物理特性分析等研究领域,收集海洋电场信号有重要的科学价值,其中海洋电场传感器是其测量媒介。近年来,钙钛矿型复合氧化物作为新型材料成为研究热点,镍酸钐是钙钛矿复合氧化物中性能比较特殊的一个,具有金属—绝缘体相变特性,在海水中稳定性强,对低频电场信号敏感度高,有望成为新型海洋电场传感器的电极材料。国内外学者对镍酸钐进行了一些研究,主要集中于镍酸钐的电学特性尤其是金属—绝缘体相变特性、光学特性及其制备流程。本文对上述研究内容进行了系统综述,并对镍酸钐用于海洋电场传感器的可行性进行了初步探讨。
基于多辐射场源半航空瞬变电磁法,研究了一种带约束的适用于垂直分量的一维自适应正则化反演算法。该算法在Occam反演的基础上,采用CMD自适应调节方案改进了拉格朗日乘子的处理方式,利用自然边界条件和模型修正量可行下降方向法对反演过程进行约束,在提高反演过程计算效率的同时,保证反演结果的稳定性和可靠性。层状模型试算结果表明,该算法可以通过较少的迭代次数和计算时间获得较好的反演结果,HK型模型的反演结果证实该算法对层数更多的复杂地电构造仍具有较好的适应性和有效性;含噪数据的反演结果表明即使包含噪声,不超过10次迭代即可获得满意的结果,反演算法具有较好的稳定收敛性,验证了该算法进行多辐射场源半航空瞬变电磁资料解释的可行性和有效性。
针对西非深水碎屑岩储层部分高孔隙度含水砂岩和含油砂岩具有相似振幅亮点和远道振幅增强的三类AVO异常的难题,提出运用平点技术进行储层烃类检测。通过地震反射几何外形、振幅及相位等信息落实研究区发育短轴单平点、短轴双平点、短轴复合单平点和长轴复合单平点4种类型,W目标目的层以短轴双平点为主。在以反射系数和地层倾角为核心参数进行正演模拟的基础上,建立了地震平点反射产生的定量判别模板。运用平点强化技术及共等值线抽道集叠加技术,落实了平点分布。通过烃类平点的判别依据,推测上部平点条带代表气油界面、下部平点条带代表油水界面。结合烃检敏感属性分析,有效预测了含油气面积。平点技术的应用,降低了储层烃检的多解性,提高了预测精度。
常规基于水平地表假设的CMP浮动面处理方法不适用于准噶尔前陆冲断带复杂构造区成像。选择近似真地表浮动面并统一作为时间域和深度域处理面,从叠前时间域预处理包括优选近地表底界面,地表一致性近似真地表静校正,地表一致性双平方根动校正求取速度及剩余静校正,使时间域预处理到叠前深度偏移保持流程、参数的一致性。该基准面的选择使波场走时更接近实际传播路径,成像精度更高,地质构造准确。
为解决传统线性反演方法容易陷入局部极小,计算效率低等问题,本文提出了一种基于深度学习的重力异常反演方法。该方法首先构造不同形状的二维密度模型,正演得到重力异常,组成数据集;然后用该数据集训练深度神经网络;最后将重力异常数据输入到训练好的深度神经网络,直接得到反演结果。实验结果表明,该方法能快速、准确地反演出地下异常体的位置和形态,且具有较好的泛化能力和抗噪声能力,可用于重力异常反演。
针对可控源音频大地电磁法(CSAMT)开发了一套CSAMT一维数据正演可视化软件。其界面友好,操作简单;使用MATLAB进行核心算法的编写,正演计算过程引入线性滤波系数对汉克尔积分进行求解,并对不同线性滤波系数方案的精度进行了比较;基于Java语言进行操作界面设计,提供多参数设置界面,自动化程度高;通过软件自带的绘图功能,将数据处理结果直观地提供给用户。在计算过程中引入Cole-Cole模型参数,以复电阻率代替不考虑地电体极化效应的直流电阻率,对CSAMT场源一维层状激化介质模型进行了正演模拟,讨论了极化层分别位于不同深度时一维层状介质的极化效应。研究发现极化层埋藏越浅,极化效应对于CSAMT的影响频带越宽。这对于认识含极化效应的CSAMT方法的电磁响应特征,提高数据处理便利度与工作效率方面都具有重要的作用。
水平钻井得到越来越广泛的应用。作为储层评价最重要手段之一的声波测井在水平井中往往受到井眼状况等因素的影响,从而导致其应用效果明显变差。为此,采用三维有限差分法针对径向扩径尺寸变化、轴向扩径尺寸变化和扩径位置变化三大类情况开展了正演模拟研究,重点研究了井眼扩径对水平井声波测井波形幅度、到时和波速的影响。结果表明,当扩径段位于声源与最近的接收器之间时,扩径属性参数变化对纵横波波速测量结果无影响,但均会导致波形幅度明显降低;纵、横波幅度均随扩径圆筒厚度和长度的增大而减小,但基本不受扩径距的影响;纵波到时随扩径圆筒厚度和长度的增大而增大,但随扩径距的增大而轻微减小。本研究厘清了井眼扩径对水平井声波测井响应的影响规律,可为进一步开展水平井声波测井影响因素校正方法研究提供指导和帮助。
线杆共振干扰是中浅层地震勘探常见干扰之一,尤其对浅部数据影响较大,由于石油、煤田勘探涉及此类干扰较少,缺乏相关研究内容。Curvelet变换可以获得图像平滑区域和边缘部分的稀疏表达,也能满足时变信号处理的要求,在地震资料处理中取得了较好的效果。本文根据线杆共振干扰在地震数据中表现的特点,提出了一种基于Curvelet变换的线杆共振干扰去除方法,首先通过分析线杆共振干扰与有效信息在Curvelet域的特征差异,借助Curvelet变换的多尺度、多方向特性实现波场分离,然后根据本文设计的非线性阈值函数对干扰系数进一步衰减。通过实际数据的应用分析,发现本文提出的方法可以有效地去除线杆共振干扰,同时可以较好地保护有效信号,去噪后资料的信噪比及分辨率均有不同程度的提高,从而证明了该方法的有效性。
本文对基于自适应非结构三角形网格的带地形MT数据二维Occam反演进行应用研究。自适应非结构三角形网格能够准确地模拟起伏地形和复杂地质构造,正演网格由有限元解的后验误差估计指导自动细化,保证了模型响应的准确性,反演网格在反演目标区域采用精细网格剖分,在模型边界区域采用粗网格剖分,在满足反演精度的前提下减少了不必要的反演参数。基于快速Occam正则化反演方法,采用伴随方程法推导灵敏度矩阵并结合加权平方法计算模型粗糙度。通过对陆地起伏地形模型和起伏海底模型反演试算,验证了算法的精确性和适用性,能够对陆地及海底起伏地形下的多尺度结构进行成像。然后,将该方法应用于克拉玛依后山区域的实测数据反演处理中,反演得到的电阻率结构与地质资料以及采用非线性共轭梯度反演所得结果相吻合。
通过采集并分析北京东南郊地区表层(0~20 cm)和深层(160~200 cm)土壤样品的重金属元素,查明该地区土壤中元素分布特征,并通过建立半变异函数模型探讨重金属元素的空间自相关性,利用富集系数探讨元素在表层土壤中的富集特征,在此基础上划分出重金属元素显著富集区,并对富集原因进行了深入解释和分析。结果表明:研究区表层土壤Cd、Cu、Hg、Pb、Zn总体含量水平明显高于深层,差距在1.2~3.9倍不等;与北京地区和中国地区土壤重金属元素含量相比,研究区土壤中相对富集Cd、Hg。受成土母质来源差异性和人类活动等诸多因素的影响,表层土壤As、Cr空间自相关性较强,深层土壤Cr空间自相关性较弱,表层和深层其他元素空间自相关性中等。As、Ni、Cr在表层土壤中的富集程度较弱,而Cu、Pb、Zn、Cd、Hg富集程度较强,富集程度最强的是Hg。以富集系数作为参考依据,圈定出5处重金属元素的显著富集区域,清晰地反映了人类生活、农业种植、工业生产等均是造成重金属元素在表层土壤中富集的重要影响因素;因此,需要密切关注人类居住区、农业种植区、工业企业分布区的土壤元素分布状况,以防止土壤环境恶化和保障生态环境安全。
硒是人体必需的微量元素之一,其对重金属元素毒性具有拮抗作用,通过食物链转化方式获得硒是人体最主要和最安全可行的途径。以荔波县大面积分布的天然优质富硒耕地为研究对象,采集分析了30组水稻籽实和配套根系土样品,据此评价稻米食用安全性,研究水稻—根系土系统硒含量关系,探究土壤理化条件对水稻硒吸收运移的影响,以期为研究区富硒农业发展提供科学依据。结果显示:研究区水稻根系土硒(SeS)含量大部分达富硒水平,平均值为0.41×10-6,稻米硒(SeR)平均值0.030 7×10-6,绿色安全稻米占70%;水稻根系土中SeS和Fe2O3、Al2O3、MgO、有机质呈现显著正相关关系,且与Cr、Cd等重金属元素呈伴生关系;水稻籽实SeR与根系土SeS呈显著正相关关系,而水稻籽实硒富集系数与根系土SeS、As、Cd、Cr、Hg、Ni、Al2O3、Fe2O3、有机质等呈显著负相关关系,说明土壤有机质及铁铝氧化物对硒的吸附和固定作用降低了水稻对硒的吸收利用率,硒与重金属元素在土壤—稻米系统中的吸收运移可能具有一定拮抗作用。研究区富硒耕地资源丰富,但稻米存在Cr、Cd轻度超标的风险,发展富硒农业时应关注重金属元素生态效应。
以洛阳市伊川县鸦岭镇—汝阳县小店镇一带土壤为研究对象,通过表层土壤样品的采集和分析,研究了土壤中硒的形态特征及其影响因素。结果表明,研究区表层土壤中硒的赋存形态以腐殖酸态、残渣态和强有机态为主,水溶态硒和离子交换态硒之和仅占总硒的2.70%,具有水溶态硒含量水平较低,而有机态硒占总硒比例显著高的特征。土壤总硒含量、酸碱度、有机质含量及土壤类型均对土壤中硒的赋存形态有影响。碱性环境土壤中硒有效态量占总硒比例明显高于中性环境和酸性环境土壤;土壤中硒有效态量随着土壤pH值升高而呈增加趋势。土壤中有机质含量对有机态硒影响最显著,而对有效态硒影响不明显。不同土壤类型中,水溶态硒和离子交换态硒之和占总硒比例表现为红黏土>水稻土>褐土>粗骨土>潮土>砂浆黑土。
为划分海水入侵界线,在秦皇岛沿海疑似海水入侵地区开展了高密度电阻率法勘察工作,并基于该成果对视电阻率与氯离子浓度的关系进行了分析总结。从统计分析不同地质分区的电法测井视电阻率值与对应井所采集水样得到的氯离子浓度的对应关系着手,通过数理分析求取二者之间的相关关系,得出研究区内二者的对应线性关系式,利用该关系式并结合高密度电法测量成果划分出研究区海水入侵界线。本次研究过程及最终所得关系式成果将为类似区域后续工作提供经验借鉴和方法指导。
南水北调中线工程北京惠宁段采用了PCCP管道输水,经长时间运行,PCCP管道相继出现了断丝、管壁开裂、局部不均匀沉降等病害。本研究针对惠宁段工程中PCCP管道常见的工程地质缺陷,开展了以高密度地震映像及面波法为主的浅层地震试验,得到了PCCP管道及基础垫层的物性特征,准确排查了管壁裂隙及地质不密实隐患,为排查PCCP管道病害提供了宝贵经验。
辽阳灯塔市铧子镇—西大窑一带存在较多煤矿小窑采空区,分布于村镇及周边,对地面房屋建筑和居民生活形成极大威胁,矿区周围一定范围内植被稀疏,大量采煤粉碴随意堆存,给生态环境带来严重破坏。但单一方法调查采空区具有局限性,难以彻底消除干扰和观测误差,本文从物探方法抗干扰性和有效性方面进行了选择和探索,运用的方法包括重力测量、高密度电法和浅层地震,经过钻孔验证,取得的效果较好。
