时频电磁(TFEM)勘探技术:数据采集系统 被引量：18

1

作者 何展翔 陈忠昌 +3 位作者 任文静 庞恒昌 田志权 沈义斌 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期1131-1138,937,共9页

大功率电磁仪器系统是深部矿产资源勘探的基础,发展大功率、高精度电磁仪器具有重要意义。基于深层油气勘探需求开发的时频电磁(TFEM)勘探仪器系统,可同时实现时间域和频率域电磁一体化勘探。模拟研究证明,该系统的技术指标能够满足时... 大功率电磁仪器系统是深部矿产资源勘探的基础,发展大功率、高精度电磁仪器具有重要意义。基于深层油气勘探需求开发的时频电磁(TFEM)勘探仪器系统,可同时实现时间域和频率域电磁一体化勘探。模拟研究证明,该系统的技术指标能够满足时间域与频率域、电法与磁法的一体化勘探要求,亦可实现近区和远区的数据采集。这套由东方地球物理公司(BGP)自主研制的时频电磁法仪器系统包括大功率恒流电磁发射机、分布式/节点式多类型电磁信号接收机等。接收机的动态范围大于120dB,可接收信号的频率范围是0.001~500Hz,数据采集实验证明其技术指标达到了国际同类仪器水平,可为中国深部资源勘探提供有力支撑。 展开更多

关键词 时频电磁(TFEM)仪器 对比测试 产业化应用

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时频电磁(TFEM)技术:数据联合约束反演 被引量：26

2

作者 何展翔 胡祖志 +3 位作者 王志刚 赵云生 沈义斌 刘雪军 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期898-905,705,共9页

在油气勘探中,时频电磁(TFEM)数据反演可以利用更多的已知资料。充分利用已知资料有效减小反演非唯一性具有重要意义。建立联合反演目标函数,采用人工鱼群算法实现TFEM勘探水平电场和垂直磁场的联合约束反演;设计层厚度、电阻率和极化... 在油气勘探中,时频电磁(TFEM)数据反演可以利用更多的已知资料。充分利用已知资料有效减小反演非唯一性具有重要意义。建立联合反演目标函数,采用人工鱼群算法实现TFEM勘探水平电场和垂直磁场的联合约束反演;设计层厚度、电阻率和极化率等参数三类模型空间,以实现对不同层位参数的灵活约束,给出了模型参数空间设置的方法和规则,能够充分利用或多或少的已知资料对反演参数进行约束;同时提出了三类模型的分步反演方案,其中一些措施有效地减小了反演结果的非唯一性、提高了反演精度。模型测试和实际剖面反演表明,人工鱼群算法和分步约束的反演方案能够很好地克服反演的非唯一性并确保勘探精度和效果,有较强的实用性。 展开更多

关键词 时频电磁 人工鱼群 模型空间 分步约束反演

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BSN矿山微震监测技术及其应用 被引量：8

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作者 张达 戴锐 +4 位作者 曾志毅 冀虎 石雅倩 常莹 韩鹏 《中国地震》 北大核心 2021年第2期332-348,共17页

深井高应力、高岩压诱发的冒顶、片帮、塌方、岩爆等地压灾害严重影响了矿山安全生产。随着高精度、高采样率传感器的研发和计算机技术的飞速发展,微震高精度实时监测技术不断完善,微震监测已成为矿山地压灾害监测预警的重要手段。通过... 深井高应力、高岩压诱发的冒顶、片帮、塌方、岩爆等地压灾害严重影响了矿山安全生产。随着高精度、高采样率传感器的研发和计算机技术的飞速发展,微震高精度实时监测技术不断完善,微震监测已成为矿山地压灾害监测预警的重要手段。通过设计、研发完全自主知识产权的BSN(BGRIMM Seismic Network)微震监测系统,实现了微震信号数据采集、多通道时钟同步、噪声压制、到时自动拾取、震源定位等功能,并结合统计地震学的相关方法,初步实现了基于微震活动性分析的岩体危险性评价。本文主要从矿山微震监测数据采集、预处理、定位、活动性分析等模块介绍BSN微震监测系统全流程,并对监测系统在广西某矿山的实际应用案例进行分析。 展开更多

关键词 深井开采 矿山微震监测 微震去噪 震源定位 地震活动性分析

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基于MEMS的节点式旋转地震仪的研发及H/V谱比测试

4

作者 贾松 何展翔 +2 位作者 杨辉 幺永超 王彩霞 《物探与化探》 CAS 2024年第6期1471-1478,共8页

针对当前日益增长的大规模野外地震采集需求,综合考虑仪器的功能性、经济性与部署便捷性,研发一种基于MEMS传感器的低成本多功能节点式旋转地震仪RBWL。仪器采用低成本、低功耗的MEMS传感器进行三分量平动(T_(x)、T_(y)、T_(z))以及三... 针对当前日益增长的大规模野外地震采集需求,综合考虑仪器的功能性、经济性与部署便捷性,研发一种基于MEMS传感器的低成本多功能节点式旋转地震仪RBWL。仪器采用低成本、低功耗的MEMS传感器进行三分量平动(T_(x)、T_(y)、T_(z))以及三分量旋转(R_(x)、R_(y)、R_(z))进行地震信号采集。为降低环境因素对测量的影响,系统自动记录温度、姿态等实时信息,并对测量结果进行相应补偿校正。为实现采集节点的实时监控与数据传输,系统集成了基于4G—云端—客户端的数据传输链路,经实测最大数据传输速率可达100 Mbps。通过开展H/V谱比的实验,不仅验证了仪器系统功能与主要性能参数,而且证明了其在工程物探中的应用效果。 展开更多

关键词 MEMS 旋转地震仪 无线数据传输 H/V谱比

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针对渗漏型目标的新型接触式激电法及应用 被引量：3

5

作者 李静和 何展翔 +1 位作者 杨俊 冉孟坤 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期659-669,I0016,共12页

如何高效、高精度地探测目标区重金属污染、油气渗漏等渗漏型激发极化场源目标的空间分布,是一项极具挑战性的任务。为此,以重金属污染为例,开展接触式激发极化法渗漏型目标探测的应用研究。提出接触式供电、地面观测和接触式供电、直... 如何高效、高精度地探测目标区重金属污染、油气渗漏等渗漏型激发极化场源目标的空间分布,是一项极具挑战性的任务。为此,以重金属污染为例,开展接触式激发极化法渗漏型目标探测的应用研究。提出接触式供电、地面观测和接触式供电、直接观测两种观测系统,解决复杂施工环境条件的限制问题,同时提高了观测信号的强度和观测精度。在详细讨论接触式重金属污染探测的微观极化效应机理的基础上,构建了边缘渗漏带引起高极化率值的异常模式。引入发射光谱法测定污染样品化学元素含量及四极装置测定样品极化率,分析形成渗漏型目标激发极化场源接触式激发极化效应的物性基础及其探测应用前提。设计渗漏型激发极化场源初始状态、扩散状态两个物理模拟土槽试验,对比、分析观测结果与传统激发极化法观测数据,验证了接触式激发极化效应的存在及其在环境、资源探测领域的可行性。该方法可推广应用到储油库油气泄漏、原生油气藏渗漏以及其他重金属渗漏污染目标的探测。 展开更多

关键词 接触式激发极化 渗漏目标 极化机理 异常模式 物理模拟

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久期函数值作为目标函数的瑞雷波频散曲线反演 被引量：1

6

作者 宫丰 陈晓非 +2 位作者 凡友华 刘雪峰 唐海兵 《工程地球物理学报》 2022年第5期742-752,共11页

传统的多模式瑞雷波频散曲线反演需要正确的模式判别。然而,当地层中含有低速软夹层或高速硬夹层等复杂结构时,频散曲线可能会出现“模式吻合”和“模式跳跃”等现象,极易造成模式误判,进而导致错误的反演结果。为了解决多模式频散曲线... 传统的多模式瑞雷波频散曲线反演需要正确的模式判别。然而,当地层中含有低速软夹层或高速硬夹层等复杂结构时,频散曲线可能会出现“模式吻合”和“模式跳跃”等现象,极易造成模式误判,进而导致错误的反演结果。为了解决多模式频散曲线反演的“模式误判”问题,本文基于“久期函数”构建应用于瑞雷频散曲线反演的新型目标函数,该目标函数不需要进行预先的模式判别。另外,使用随机权重的粒子群优化算法,使优化算法在全局和局部搜索方面的能力更均衡。结合新型目标函数与随机权重的粒子群优化算法对数值模拟数据与实际工程数据进行处理,所得到的各阶频散曲线具有较高的拟合度,从而可以得到准确的地层横波速度结构。结果表明,基于久期函数值的新型目标函数可以有效解决“模式误判”问题,具有可行性。 展开更多

关键词 瑞雷波 久期函数 反演 粒子群算法

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复频移完全匹配层在复杂速度模型中的应用 被引量：4

7

作者 杨茜娜 张伟 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期1271-1281,1163,共12页

地震波数值模拟中因离散网格空间大小有限,导致计算模型最外层时易产生虚假反射。完全匹配层(PML)方法可有效吸收虚假反射,其中复频移完全匹配层(CFS-PML)的吸收效果尤为突出。但前人针对CFS-PML参数优化取值问题的研讨大多是基于均匀... 地震波数值模拟中因离散网格空间大小有限,导致计算模型最外层时易产生虚假反射。完全匹配层(PML)方法可有效吸收虚假反射,其中复频移完全匹配层(CFS-PML)的吸收效果尤为突出。但前人针对CFS-PML参数优化取值问题的研讨大多是基于均匀速度模型,而实际模拟中面临的更多是具有强非均匀性的复杂模型。为此,基于均匀速度模型参数选取方法,对复杂速度模型的CFS-PML参数设置进行了探究。认为参数的设置除了与震源和网格性质有关外还同吸收层内的速度值和波长相关,即高度依赖于速度模型;对于复杂速度模型,参数设置的关键在于参考速度的选取,并给出了参考速度的三种实用选取方法。通过对双层、多层及Marmousi模型进行测试和吸收效果对比,明确了"统一设置为边界介质速度中间值"为最佳的参考速度选取方法,进而总结出完整的复杂速度模型CFS-PML优化参数设置方法。 展开更多

关键词 数值模拟 复频移完全匹配层 参数设置 复杂速度模型

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水平层状VTI介质高效射线追踪计算方法 被引量：3

8

作者 蒋星达 张伟 陈晓非 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期3540-3553,共14页

准确、快速计算水平层状VTI(vertical transverse isotropic)介质的走时和射线路径是实现VTI介质地震叠前时间偏移和微地震监测速度建模的基础.水平层状VTI介质射线追踪的常用算法包括打靶法和最短路径法.打靶法原理简单、实现容易,但... 准确、快速计算水平层状VTI(vertical transverse isotropic)介质的走时和射线路径是实现VTI介质地震叠前时间偏移和微地震监测速度建模的基础.水平层状VTI介质射线追踪的常用算法包括打靶法和最短路径法.打靶法原理简单、实现容易,但在长偏移距时存在微小初射角度变化导致射线路径巨大扰动的问题;最短路径法原理直观,但需要沿射线群速度方向(群角)计算走时,计算特定群角对应的群速度值需要先搜索对应的相速度角度(相角),显著降低了计算效率.本文综合打靶法和最短路径法的优点,从震源同时出射一系列射线,以这些射线到达界面的交点构成稀疏的网格节点,自适应加密实现检波点周围网格节点间距高于精度要求,采用插值算法获得检波点的走时和动态网格方法获得不位于网格节点上的检波点的射线路径.本文方法严格计算已知相角对应的群角和群速度,未使用弱各向异性群速度近似公式,适用于任意强度各向异性VTI介质qP、qSV和qSH直达波和反射波射线追踪;以相角确定震源出射射线,不用遍历群角和群速度对应关系.同传统最短路径方法的数值实验对比表明本文方法具有高精度和高效性,非常适合于需要多次正演计算的地震叠前时间偏移和微地震实时监测问题. 展开更多

关键词 强各向异性 层状VTI介质 射线追踪方法 最短路径方法 动态网格

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时频电磁与大地电磁数据联合反演 被引量：2

9

作者 胡祖志 刘雪军 +2 位作者 王志刚 何展翔 杨俊 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期720-727,共8页

时频电磁法属于一种人工源电磁方法,具有抗干扰能力强、对中—浅层的电性层有较高分辨率的优点,但目前受限于最低激发频率,对深层电性层反映有限;大地电磁是一种天然场源电磁方法,具有测量频率低、探测深度大的特点。因此,这两种方法具... 时频电磁法属于一种人工源电磁方法,具有抗干扰能力强、对中—浅层的电性层有较高分辨率的优点,但目前受限于最低激发频率,对深层电性层反映有限;大地电磁是一种天然场源电磁方法,具有测量频率低、探测深度大的特点。因此,这两种方法具有互补性。基于奥克姆反演算法,笔者提出新的联合加权方法,对时频电磁与大地电磁的数据进行联合反演处理。模型和实测数据试算结果表明,时频电磁与大地电磁的联合反演既可提高对浅部电性异常体的分辨率,也能提升对深部电性层的探测精度,增强了利用电磁勘探技术解决地质问题的能力。 展开更多

关键词 时频电磁 大地电磁 联合反演 拟合差加权

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二维弹性波自适应网格有限差分模拟方法 被引量：1

10

作者 张春丽 张伟 《中山大学学报（自然科学版）（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期125-138,共14页

弹性波数值模拟的所需的计算资源与网格点数相关。传统均匀网格有限差分方法的网格大小由复杂模型中的最小传播速度决定,导致高速区不必要的过密网格。比起已有的变网格,自适应网格(AMR,adaptive mesh refinement)灵活的结构使其可沿低... 弹性波数值模拟的所需的计算资源与网格点数相关。传统均匀网格有限差分方法的网格大小由复杂模型中的最小传播速度决定,导致高速区不必要的过密网格。比起已有的变网格,自适应网格(AMR,adaptive mesh refinement)灵活的结构使其可沿低速区的不规则区间使用密网格,因而计算效率提升更明显。本文将自适应网格同有限差分法结合,发展了适用于复杂模型的二维弹性波高效数值模拟算法。控制方程为一阶速度-应力方程组形式的弹性波方程,一阶空间导数采用高阶同位网格中心差分格式和显式滤波算子计算,时间积分采用四阶Runge-Kutta法。基于现有的自适应网格程序通用框架,实现自适应网格存储结构、网格生成和并行计算的负载均衡问题。数值算例表明,本文提出的方法适用于复杂速度模型的地震波传播计算,计算结果与传统均匀网格结果较一致,相位误差和幅值误差在10%左右。本文提出的方法从两个方面提高了计算效率:一是减少网格点数;二是通过增大高速区网格大小提高满足稳定性的时间步长。 展开更多

关键词 弹性波数值模拟 有限差分法 自适应网格 负载均衡

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地球物理反演问题中的贝叶斯方法研究 被引量：6

11

作者 蒋星达 张伟 杨辉 《地球与行星物理论评》 2022年第2期159-171,共13页

基于统计理论的贝叶斯反演方法在先验信息和观测数据的约束下,以后验概率分布的形式表征模型参数在不同区间的可能性大小.相对于确定性反演理论,贝叶斯反演通过提取模型参数边缘概率分布、最大后验解、平均解、相关系数等定量评价反演... 基于统计理论的贝叶斯反演方法在先验信息和观测数据的约束下,以后验概率分布的形式表征模型参数在不同区间的可能性大小.相对于确定性反演理论,贝叶斯反演通过提取模型参数边缘概率分布、最大后验解、平均解、相关系数等定量评价反演结果的不确定性以及模型参数之间的相互关系,通过模型参数后验概率分布反映观测数据和先验信息对模型参数的约束能力.本文基于贝叶斯方法在地球物理反演中的应用,总结了贝叶斯反演的基本流程,详细介绍了不同背景条件下的先验信息概率分布选择、似然函数建立、后验概率公式求解.在优化参数方面,介绍了模型参数的固定维和变维反演概念,以及超参数的优化方法;在反演方法方面,着重介绍了固定维和变维反演马尔科夫链蒙特卡罗采样方法;在模型参数评价方面,介绍了不同情况下贝叶斯统计参数的求取.然后讨论了贝叶斯反演方法采样效率提升的具体措施.最后对贝叶斯方法在地球物理反演中的应用作出总结. 展开更多

关键词 贝叶斯方法 地球物理反演 马尔科夫链蒙特卡罗方法 后验概率分布 计算效率 模型评价

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