声波速度-频移衰减联合层析成像检测技术

混凝土构件中存在的诸如松散、空洞、缝隙夹层等缺陷,不仅造成声波速度的变化,而且对声波具有较强的吸收衰减作用,利用声波速度CT和衰减CT联合检测技术是检测混凝土构件工程质量的有效方法。介绍了声波速度CT检测原理和SIRT算法、接收波信号频移与介质衰减吸收系数的关系,导出了适用于CT成像反演算法的介质吸收因数沿射线路径的积分与频移参数的关系表达式。对存在松散和空洞缺陷的两种混凝土构件模型的声波检测结果,分别进行了速度CT和频移衰减CT处理,处理结果表明,声波速度和频移衰减联合层析成像检测技术能够获得更加准确可靠的检测效果。

流场声学层析成像测量方法仿真和实验研究

流速是实现工业生产过程在线监测和精准化控制的重要依据。为准确测得流场分布,提出了基于径向基函数结合均衡优化(RBF-EO)算法的流场声学层析成像方法。采用径向基函数逼近建立声学流场重建模型,利用均衡优化算法求解重建问题中的不适定方程。对典型的四角切圆速度场模型进行了数值模拟与算法的抗噪性检验,并将本算法与传统的重建方法:Tikhonov算法、SVD分解法和灰狼优化算法进行了比较。仿真结果表明该算法能够很好的反演出流场分布,具有较高的重建性能和良好的抗噪性。最后,在实验室进行了1.05 m×1.05 m的测量区域内的流场声学测量实验,并与飘带流场显示和风速仪测量结果进行了对比,结果显示,RBF-EO算法与风速仪测量结果在8个测点的平均误差为9.77%,验证了本文声波流场测量方法的可靠性。

纵波走时层析成像技术在非常规储层压裂评价中的应用

应用声波各向异性评价储层压裂效果的传统方法存在很多局限性,为了满足储层压裂效果评价的需求,引入了纵波走时层析成像技术。受钻井、工程压裂等影响,井壁附近的地层弹性波速度与远离井壁处的原状地层的速度相比有较大的变化,应用纵波走时可以对井壁附近的径向速度变化进行层析成像,获取井壁附近地层的径向速度剖面,用来确定钻井及工程压裂在地层中造成的破损范围的大小进而预测岩石脆性以及评价压裂效果。速度剖面在评价压裂效果方面与传统的各向异性方法对比体现了独有优势,当传统的各向异性方法评价压裂效果失效时,应用速度剖面可以很好地评价储层的压裂效果;压裂效果的好坏与压前的脆性指示有较好的一致性。

利用背景噪声成像研究合肥-金华剖面地壳速度结构及径向各向异性的东西差异

背景噪声成像能够为地壳内部结构提供地震波速的观测证据,能够增进对地壳结构与物性的认识.本文利用背景噪声成像方法对合肥—金华流动地震台阵55个台站数据进行了分析反演,获得了华北克拉通与华南块体东部构造边界附近区域的地壳S波速度与径向各向异性结构.成像结果表明,以东经118°—118.5°附近为界,西北部表现为地壳低速异常和中下地壳正的径向各向异性,东南部表现为地壳高速异常,下部地壳存在负的径向各向异性.由此,本文推测地震波速结构差异反映了地壳内部物质与温度的差异,这种差异与两个地区自中生代晚期以来经历了截然不同的岩浆活动相关.

新疆地区地壳S波速度结构及径向各向异性研究

应用背景噪声层析成像方法对新疆地区地壳S波速度结构以及径向各向异性进行了研究。利用中国地震局数字地震台网和吉尔吉斯斯坦及哈萨克斯坦台网记录的2009年1月至9月的连续三分量背景噪声数据,对所有台站对之间进行互相关计算,通过时频分析和相位匹配技术得到了每个台站对8s到50s的群速度和相速度频散曲线,显示出明显的横向不均匀性,与研究区主要地质结构和构造单元具有良好的相关性。通过反演纯路径频散数据得到了地壳和上地幔顶部的S波速度结构和径向各向异性的结果;根据SH波和SV波速度结构差异得到研究区内的径向各向异性的分布特征;讨论了各向异性产生的机理。

云南地区地壳上地幔三维S波速度与径向各向异性结构研究

云南地区地处青藏高原东南缘,一直是地球科学研究的热点地区.目前,一些热点问题,如云南地区是否存在中下地壳低速流及其空间分布,仍有一定的争议.通过建立云南地区精细的地壳上地幔速度与各向异性结构,可为深入认识上述问题提供重要信息.本文利用天然地震波形记录,采用双台法提取了12~60s周期的Rayleigh和Love波相速度频散,并进一步反演获得了云南地区10~100km的三维地壳上地幔SV和SH波速度及径向各向异性结构.结果表明:S波速度与径向各向异性结构在横向和垂向均存在显著变化.在20~30km深度,存在两个低速条带,且条带内呈现出正径向各向异性(VSH>VSV)特征,暗示了中下地壳低速物质的水平向运动.在80~100km深度,云南西南和东南部显示为低速异常和正径向各向异性特征,暗示了软流圈物质的水平流动.在云南北部的丽江、攀枝花和昭通地区,岩石圈地幔中则存在明显的负径向各向异性(VSH<VSV),可能反映了地幔物质的上涌痕迹.历史强震多发生在地壳低速区域或高低速过渡带,且地震附近的径向各向异性为负或者较弱.一些地震震源下方存在低速层,地壳低速层可能会促进强震发生.

鄂尔多斯及邻区地壳S波速度和各向异性结构的全波形层析成像研究

鄂尔多斯及邻区一直是研究活动地块间相互作用和物质运移的热点区域.青藏高原的扩展与鄂尔多斯地块内部及周缘的变形之间的耦合关系仍有待厘定.基于“中国地震科学台阵探测”项目的密集台阵和固定台网数据,本文利用区域地震全波形层析成像方法获得了研究区三维S波速度和径向各向异性结构,结果表明:鄂尔多斯地块存在以37°N为界的南北速度结构差异,南部的相对低速反映了较厚的地壳,与地形地貌相对应;鄂尔多斯西南缘在中、上地壳表现为负径向各向异性结构特征,S波速度扰动在中地壳呈显著的低速异常,延伸到鄂尔多斯西南部,该区域作为青藏高原扩展的前缘,速度结构特征反映了中地壳滑脱,上地壳缩短变形的地壳增厚模式;具有扩展早期构造变形特征的阿拉善地块南部呈相对低速,在上地壳表现为明显的负径向各向异性;鄂尔多斯东缘的山西断陷带存在南北速度结构差异,断陷带北部下地壳为低速异常,反映受地幔热物质改造的软弱物质堆积,断陷带中部则呈相对高速结构特征,推测其深部构造应力、应变环境比较稳定;负径向各向异性结构在南北地震带北段和山西断陷带浅部均有分布,为深入研究地震活动性与地壳速度结构的关系提供了波形成像证据.

利用阵列声波测井技术监测压裂裂缝参数的方法与应用

水力压裂是高效开发低渗储层的关键技术手段,监测地下压裂裂缝参数对于评价压裂改造效果、优化后续设计具有重要意义。然而由于海上作业环境的特殊性及成本限制,常规裂缝监测技术在海上应用效果不佳。通过前期开展的大量阵列声波测井测试资料,基于阵列声波测井技术建立了一套评价压裂裂缝参数的方法,利用横波波幅、声波各向异性以及径向速度剖面监测裂缝高度,利用声波远探测技术监测裂缝延伸距离,并进行了现场综合应用。结果表明:应用该方法能较为精准地监测缝高,同时能定性评价裂缝延伸距离,为渤海油田低渗储层压裂效果评价提供了一套有效的思路和方法。

阵列声波测井技术在火山岩储层评价中的应用

为精细评价四川盆地二叠系火山岩储层有效性与含气性,针对阵列声波测井资料开展深入研究。建立了基于斯通利波衰减与反射波信号和纵波速度层析成像技术的储层有效性评价方法,利用阵列声波计算的岩石力学参数形成储层流体性质判别方法,最后,通过偶极横波远探测对井旁缝洞发育程度进行了定量表征,为单井测试结果分析提供合理解释。研究结果表明:①四川盆地火山岩储层主要岩性为火山碎屑岩,储层物性好,斯通利波能量衰减明显,反射系数高,且低频段反射系数比高频段高,地层声速有较明显径向变化,到时曲线滞后明显,反映储层渗透性强、有效性好;②当地层含气时纵横波速度比降低,泊松比降低而体积模量增大,利用泊松比和体积模量交会产生的包络面积可以有效判别储层含气性;③偶极横波远探测成像图显示T2井储层段井外发育有高角度过井裂缝,为地层水流动提供了通道,导致气层段测试产出地层水。

基于弹性波速径向变化的岩石脆裂性定量评价

岩石的脆性和可压裂性是非常规油气储集层体积压裂重要的岩石力学参数,为获得地层岩石的脆性和可压裂性指标,基于声波测井得到的井壁地层纵、横波速度的径向变化,求得地层的脆裂指数,指导储集层压裂改造作业。钻井过程中岩石破坏时在井壁地层中产生微裂缝,导致弹性波速度降低,波速在径向上发生由小到大的变化。采用测井纵波速度的层析成像和偶极弯曲波频散特征反演获得井壁周围地层纵、横波速度径向剖面,将两个剖面沿井径方向积分,得到纵、横波脆裂指数。脆裂指数与脆性指数、可压裂指数相关性较好,验证了用脆裂指数评估岩石脆裂性质的有效性;实际对测井数据的处理和分析亦证明了这种方法的可行性和有效性,结果对于储集层压裂优选层位和压裂改造实施有指导意义。

三维声波测井探测特性分析与处理技术应用

三维声波测井技术是近年来测井领域的重要进展,由于其集成了井孔轴向、径向和周向的三维信息探测能力,因而在各种复杂油气藏勘探开发中具有广阔的应用前景。从井孔声波探测的基本原理入手,对三维声波测井在井孔径向和周向的探测特性进行了研究。并且在传统资料处理方法的基础上,研发了适合三维声波测井的各向异性快速反演技术、径向速度层析反演技术以及井周慢度成像技术。现场实测的资料处理表明,三维声波测井仪器较传统多极子阵列声波测井仪器有较大优势,在探测井周地层三维信息方面有较好的应用前景。此外,该仪器也具有三维远探测的应用潜力。

利用阵列声波测井技术精细评价压裂缝高度的方法及应用

压裂改造技术是中低孔渗储层增产的有效手段,而压裂效果评价是其中重要环节之一,它对于后续油气勘探开发起着决定性作用。由于海上作业环境的特殊性,传统方法与声波测井中应用地层各向异性评价压裂效果的方法都存在一定的局限性。对此,提出了一种利用声波横波幅度与纵波走时层析成像技术综合评价压裂缝高度的方法,将压裂前后的横波幅度比值与纵波速度变化计算的脆裂指数结合起来,建立了压裂缝高度评价图版,对压裂缝高度进行精细评价,并获得了压裂高度划分的定量评价标准。建立的压裂缝高度评价图版及方法在实际压裂效果评价中获得了良好的应用效果。

地下声波法CT探测技术在工程地质勘查中的应用

地下声波CT探测技术在最近十几年中已在工程地质勘探中得到较好应用。本文简述了地下声波法的工作原理 ,并从球体异常出发 ,阐述了建立速度层析成像后的异常特征。

含水合物松散沉积物声速剖面成像技术研究

本文基于射线理论的超声层析成像技术,采用自适应消噪技术除去天然气水合物(NGH)实验模型固有噪声,运用直射线追踪法和基于联合迭代重建算法(Simultaneous Iterative Reconstruction Techniques,SIRT)的迭代重建法实现超声层析成像的正演和反演,针对水合物实验获取的波形,得到NGH在松散沉积物中形成时的地层声速剖面结构图像。结果表明,使用超声层析成像技术获取的含NGH沉积物的二维声速剖面结构能够准确反应不同时刻沉积物中NGH饱和度及分布情况,并且纵横波速度剖面结构的变化趋势大体相同。同时本文也结合常用的NGH声速预测模型,针对实验数据,对声速与NGH饱和度之间的关系进行了讨论。

阵列声波测井海上油气田水力压裂效果评价技术

近年来,海上压裂作业逐渐增多,深入了解和认识压裂裂缝的延伸情况、发育程度等信息,对于油气勘探开发至关重要。由于海上环境的特殊性,常规的压裂效果评价技术(井温法、放射性测量法、微地震监测、正交偶极各向异性反演)难以满足海上压裂效果评价需求,而海上压裂井中测井测试资料较为齐全,尤其是在压裂前、后的压裂井中测量了大量阵列声波数据。因此,基于阵列声波测井资料开展了水力压裂效果评价技术研究,主要在压裂前、后进行阵列声波测井,综合应用声波时差、横波幅度、声波各向异性、纵波走时层析成像、声波远探测等技术,对储层压裂缝高度进行定性评价,形成了一套针对海上油气田的水力压裂效果综合评价技术。该技术在渤海油田开发井中的成功应用,表明其能够满足海上油气田作业的要求,对于海上油气勘探开发具有重要意义。

井间电磁波层析技术在岩溶勘察中的应用

简述了井间电磁波层析技术的工作原理,阐述了建立速度层析成像后的异常特征。用2个实例进一步说明了井间电磁波层析技术在实际岩溶勘察中的应用效果。

三维声波测井探测特性分析与处理

近些年在测井领域广泛利用三维声波测井探测技术,主要是向轴向和径向以及周向开展信息探测,可以在复杂油气藏勘探开发中应用。本文结合井孔声波探测原理,研究三维声波测井探测的井孔径向和周向探测特性,研发了各向异性快速反演技术和径向速度层析反演技术等。三维声波测井仪器具有较多的优势,因此具有巨大的发展潜力。

基于程函方程的远震成像方法反演青藏高原东北缘速度和径向各向异性结构

青藏高原东北缘位于阿拉善地块、鄂尔多斯地块、昆仑-西秦岭地块、四川盆地与青藏高原的交汇处,是青藏块体向大陆内部扩展的前缘,正经历着强烈的变形作用.目前关于青藏高原东北缘的构造演化机制仍存在争议,通过研究青藏高原东北缘下方壳幔结构可以为青藏高原构造演化机制提供新约束.文章收集了青藏高原东北缘及周边地区921个宽频地震台站从2006年8月至2020年10月记录的地震波形数据,一共选取了667个远震事件,获得了770749对直达P波互相关走时残差数据.利用基于程函方程的远震层析成像方法,获得了青藏高原东北缘下方30~800km的P波速度和径向各向异性结构模型.结果显示,祁连造山带、松潘-甘孜地块东北部和秦岭褶皱带西部下地壳存在明显的低速异常和正径向各向异性,表明这些区域下方中下地壳存在物质水平流动.祁连造山带、松潘-甘孜地块东北部和秦岭褶皱带西部上地幔顶部表现为明显的低速异常和正径向各向异性,表明这些区域下方具有弱的岩石圈,并且存在地幔流.鄂尔多斯地块和四川盆地上地幔顶部均表现为高速异常和明显的负径向各向异性,表明其下方岩石圈具有较强的力学强度.川滇块体北部下方存在高速异常,可能代表了北向俯冲的印度板块,其俯冲前缘可能到达鲜水河断裂而并未俯冲至昆仑断裂.

海上油气田致密砂岩储层压裂裂缝高度精确评价方法

储层压裂裂缝高度精确评价是海上油气田致密储层压裂效果评价的核心内容之一,直接影响油气田开采效果。受制于评价精度不高、放射性污染及管柱条件等因素,井温测井等传统的压裂裂缝高度评价方法无法在海上油气田应用。将过套管交叉偶极子阵列声波各向异性和径向速度层析成像测井技术相结合,不仅可以准确地确定海上油气田致密储层压裂后裂缝沿井壁波及段高度和集中破裂段高度,还可对储层压裂后产能高效贡献井段进行评价。东海西湖凹陷应用表明,过套管交叉偶极子阵列声波测井无污染、时效高,满足海上作业要求,值得广泛推广应用。

利用声波测井进行储层压裂效果评价的方法及应用

压裂效果评价是油气田勘探开发工作中的重要环节之一,由于海上作业环境的特殊性,难以应用传统方法对压裂效果进行有效评价。声波测井中应用地层各向异性评价压裂效果的方法也存在一定的局限性,近年来,为了满足储层压裂效果评价的需求,我们综合应用正交偶极阵列声波测井所提供的声波时差、声波幅度资料及纵波走时层析成像技术,对储层压裂缝高度及压裂程度进行准确地定量化评价,形成一套针对海上油气田压裂效果评价最为有效的技术组合。该技术组合在渤海油田某开发井中的成功应用,表明上述技术能够满足海上油气田作业要求,对于海上油气勘探开发具有重要意义。