基于探地雷达信号瞬时质心频率的道路空洞追踪法

随着我国各类道路总里程的不断上升,道路检测需求也在不断增加,探地雷达(GPR)作为一种便捷的无损检测方法得到广泛应用。GPRMax是基于时域有限差分算法的模拟探地雷达探测软件,能够为探地雷达的应用研究提供数据支持。基于希尔伯特变换求取三瞬属性是处理探地雷达数据的常用手段,但传统的三瞬属性需要组合分析才能提高数据的精度。本文基于能量导数算子求取的瞬时质心频率有效提高了数据的分辨率,利用GPRMax软件模拟探地雷达探测道路空洞,通过对比分析数据的瞬时频率、瞬时振幅以及瞬时质心频率,验证了瞬时质心频率算法的有效性。

质心频率线性拟合法估算品质因子Q

质心频移法是常用的Q值估算方法。本文基于该方法的变式得到质心频率与传播时间的线性衰减关系。根据该线性衰减式,通过拟合质心频率—传播时间的斜率估算Q值。模型测试表明,在传播时间较短的情况下,线性式对不同震源谱的适用性较好;当激发条件不一致时,线性拟合具有相对较好的鲁棒性。实际资料测试表明,线性拟合法在近地表Q值估算中取得了较好的应用效果。

基于质心频率和BP神经网络的配网故障测距

故障距离越大,零序电流低频分量含量越高,电流频谱呈现出左移趋势;故障合闸角越接近90°,电流频谱高频分量含量越高;过渡电阻阻值越大,电流频谱低频分量含量越高。据此,提出了基于质心频率的频域故障测距方法。运用质心频率描述电流频谱整体分布特征,过渡电阻、故障距离、故障合闸角对电流频谱的影响通过质心频率刻画,运用BP神经网络模拟过渡电阻、故障距离、故障合闸角与频谱特征量质心频率之间的映射关系,完成测距。同时提出了应对质心频率-故障距离关系曲线不单调特殊情况的辅助判据,结合质心频率曲线与辅助判据确定最终故障位置。测距结果表明,该频域测距方法对混合线路及带分支馈线测距具有明显优势,能适应配网复杂的网架结构,并能够在训练样本数量不足且存在误差时准确测距。

地震波质心频率变化规律

文中阐述了地震波吸收衰减的基本理论,将质心频移式分为高斯型质心式、匹配型质心式、雷克型质心式、加权型质心式、加权型质心变式、脉冲型质心式和泰勒型质心式,通过模型及实际测试,得到如下认识:1当传播时间较小时,质心频率随传播时间(距离)近似呈线性衰减;当传播时间较大时,质心频率随传播时间(距离)近似呈双曲衰减。2衰减速度由品质因子Q决定,即Q值越大,衰减越慢,反之亦然。3高斯型、泰勒型质心式Q值曲线在传播时间较小时具有较高精度,随着传播时间的增加逐渐偏离真实值;加权型质心式Q值曲线对源谱的拟合要求较高,即当拟合效果较好时,精度较高,且基本不受传播时间影响,当拟合效果较差时,误差较大;雷克型、脉冲型质心式和加权型质心变式Q值曲线的精度相对较低。

透射槽波相邻道质心频率的层析成像方法

槽波勘探是煤层工作面小构造探测的主要方法之一,该方法主要是利用槽波的能量衰减特征。当检波器的耦合差或工作面存在较大地质异常时,会显著影响槽波在不同频段上的能量分布,降低槽波探测结果的稳定性和准确性。利用槽波信号的质心频率变化特征进行反演成像是一种创新且有效的方法,但该方法存在震源质心频率准确估算及兼顾震源差异性的难题。为此,提出基于透射相邻道槽波信号,估算其质心频率相对变化量的层析成像方法。基于理论分析,推导出相邻道槽波质心频率相对变化量(M)的计算公式;采用二维数值模拟方法,验证槽波M值与传播距离的正向线性变化规律;通过槽波实测试验,对比分析了相邻道质心频率成像方法的效果。结果证明,槽波信号存在频移现象,槽波相邻道M值层析成像方法是有效,该方法克服了震源差异性和震源质心频率人为选择不当对成像结果造成的影响,为槽波勘探数据处理提供了一种新的思路。

基于质心频率的薄层识别研究及应用

均方根振幅和峰值频率两种地震属性被广泛地应用于薄层识别。由于实际地震资料中通常存在噪声干扰,会影响均方根振幅和峰值频率识别薄层的稳定性。另外,受地震采集、处理等因素影响,导致地震振幅能量不均衡,降低了均方根振幅识别薄层的可靠性。为了提高利用地震属性识别薄层的稳定性和可靠性,提出利用质心频率属性识别薄层。首先,通过正演模型测试质心频率识别薄层的可行性。然后,利用含随机噪声的合成地震记录对比分析均方根振幅、峰值频率和质心频率识别薄层的稳定性。其次,通过合成能量不均衡的地震记录,对比分析三种属性识别薄层的可靠性。模型测试证实:质心频率能够很好地反映薄层厚度变化,识别薄层是可行的;相比于均方根振幅和峰值频率,质心频率的稳定性更好、抗噪能力更强;且不受地震振幅能量影响,识别薄层可靠。最后,将质心频率应用到实际地震资料,结果进一步证实质心频率识别薄层是可行、有效的。

方位质心频率技术在滨里海盆地盐下油气藏描述中的应用

低频信息对于流体检测精度的提高具有至关重要的作用。针对滨里海盆地岩性油气藏勘探的难题,在"两宽一高"地震资料的基础上,根据不同方位频率信息(尤其是低频信息)的差异,明确了利用方位最小质心频率流体检测效果最好。叠前质心频率流体检测技术能够消除上覆异常地质体等非储层流体因素对频谱的影响,在滨里海盆地东缘Z区块盐下碳酸盐岩油气藏描述中取得了较好的效果。

基于最小二乘QR算法的质心频率下移法应用研究

时间域振幅比法层析成像利用直达波的振幅变化来反演介质的衰减系数,具有简易快速等优点,在单一地质构造勘察中极具优势,但该方法易受几何扩散、仪器响应、天线耦合以及辐射模式等因素的干扰,导致成像结果失真,难以适应复杂地质构造的高精度成像.为解决该问题,提出质心频率下移法,从频率域分析振幅谱与衰减系数的关系,在此基础上实现衰减层析成像,此外,采用正则化least-squares QR (LSQR)分解算法求解层析成像方程组,提高计算速度和数值稳定性.数值模型算例和实测算例的结果表明,电磁波通过衰减介质时质心频率向主频方向减小,质心频率下移法具有较高成像精度.

爆破振动频率衰减机制和衰减规律的理论分析

基于弹性介质中球状药包激发应力波的理论解及其频谱表达式,通过引入介质阻尼项,建立了球形药包爆破条件下实际岩体介质中爆破振动的频谱表达式,进而分析爆破振动频率的衰减机制和影响因素。分析表明:爆破振动频率的衰减与爆腔的大小、爆心距、岩体纵波速度和品质因子等因素密切相关。由于爆破地震波幅频分布曲线的多峰结构和高频爆破地震波衰减快的双重因素影响,爆破振动主频随爆心距的增大并非遵循严格的衰减,而在传播过程中会出现局部跳跃现象;爆破振动质心频率则呈现显著的衰减规律,其与岩体纵波速度与爆腔半径的比值成线性比例关系,与爆腔半径和爆心距的比值成幂函数关系。

基于积分中值参变量法的质心频移Q值估算

常规频移Q值估算方法通常具体假定震源子波振幅谱展布形态,因此限制了方法的适用性及Q值估算结果的准确性。为了拓展频移法的适用范围,不对震源子波振幅谱展布做具体前提假定,由质心频率定义出发,基于积分中值定理及回归分析原理,提出了基于积分中值参变量法的质心频移Q值估算方法。通过引入双向逼近正Q扫描策略,进一步提高了积分中值参变量法的计算稳定性及准确性。数值模拟和实验分析证实了该方法的正确性及准确性。

能量谱质心频移法Q值估计

由于地震数据中的噪声干扰,子波振幅谱的高频和低频段扰动强烈,造成振幅谱质心频移法估计Q值的稳定性依赖于积分频带的选取。为此,提出了基于能量谱的质心频移Q值估计的新方法,推导了估计Q值的解析表达式。模型测试证实了能量谱质心频移法相对于振幅谱质心频移法,对积分频带的依赖性降低、稳定性增强。经实测VSP资料应用证实了该方法可以稳定有效地估计Q值。

基于谱模拟的质心法品质因子估算

品质因子Q是表征地层吸收衰减特性的重要参量,可用于储层预测和油气检测。质心频移法(Centroid Frequency Shift,CFS)是稳定性较高的Q值估算方法,但理论精度较依赖于高斯谱假设,存在一定的不足。为了给出更精确的理论公式,提出了基于谱模拟的质心频移估算方法,具体步骤如下:1利用N次加权指数解析式对初始地震子波谱进行拟合,得到子波参数;2估算不同时刻地震子波谱的质心频率(主频);3根据质心频率与谱拟合参数之间的解析关系,反演待定参量,并估算地层Q值。模型测试结果表明,对于光滑子波谱,基于谱模拟的质心法能较好地突破常规方法的理论假设局限,提高估算精度。实际资料应用结果表明,该方法估算的Q值符合地层趋势,具有较好的可信度。

基于数据驱动的近地表Q补偿方法及其应用

近地表对地震波具有强烈的吸收衰减作用,严重影响地震数据的分辨率,同时对地震波形产生畸变,影响地震成像和储层识别。要消除近地表的吸收衰减作用,就需要获得描述地层属性的特征参数,即品质因子。基于数据驱动,建立近地表模型并求取地震波近地表旅行时,通过峰值频移法求取了Q值,并采用稳定的近地表补偿算法进行了近地表Q补偿,消除了由于近地表吸收引起的地震波衰减和分辨率降低的问题。实际应用也表明了该方法具有便捷、实用,应用效果好的特点。

基于锤击和多级井中检波器接收微测井的近地表Q值调查方法

基于锤击和多级井中检波器接收的微测井是一种安全、经济的表层结构调查方法,已在表层结构速度调查方面得到了规模化应用。但由于存在记录延迟时差、激发子波非一致性及干扰波等影响因素,它难以直接应用于近地表Q值调查。为此,在目前常用锤击和多级井中检波器接收微测井观测系统基础上,在井口位置增设延迟校正检波器,用于校正不同炮次记录延迟时差,在相邻炮次接收范围的交界处设置一个重复接收点,用于消除激发子波的非一致性;而且基于质心频率偏移Q值估算方法,通过不同深度点接收初至波质心频率及方差随深度变化的多项式拟合,消除干扰波对初至波质心频率及方差随深度变化规律的影响,提高Q值估算精度。模型正演模拟结果分析和塔里木沙漠区实际资料应用结果均表明:用上述方法求取的Q值与模型和经验公式所得结果接近;同时,利用由该方法求得的Q值对实际资料做近地表吸收补偿,可显著提高地震剖面的分辨率。

薄互层油藏模型黏弹性波方程正演模拟研究

本文采用质心频率法和小波瞬时衰减系数法反演计算了薄互层油气储层的Q值,建立了薄互层油气储集体黏弹性介质模型。采用非均匀介质中黏弹性波方程交错网格高阶有限差分法进行了黏弹性波和弹性波正演模拟。数值模拟试验表明,黏弹性波模拟的油气水AVO响应与弹性波模拟的油气水AVO响应存在明显差异。黏弹性波方程数值模拟能够更加真实模拟实际地震波场。纵波和转换波偏移剖面与正演模型吻合很好。

零偏VSP反演Q值CFS方法及影响因素研究

当地震波在地层中传播时,能量的衰减是传播介质非弹性性质的反映.这种介质所固有的衰减特性通常用品质因子(Quality Factor,Q)来描述.本文基于地震波在传播过程中主频降低的衰减特性,利用质心频率偏移法(Centrold Frequency Shift,简称CFS)对零偏VSP正演模型进行Q值计算,分析薄层、上下行波场、频带宽度、反演波速、震源位置等因素的影响.模型结果显示:CFS法比频谱比法、振幅衰减法能更加准确识别薄层界面,可准确反演出厚度10m的地层;上行波场的加入降低反演结果准确度,尤其对高Q值层;当有效波频带增宽时,高频部分衰减明显,Q值反演结果接近理论值;反演波速误差对反演准确性影响很大.最后,利用CFS对实际井旁地面地震资料进行Q值反演,反Q滤波后其主频由25Hz提高到35Hz,分辨率得到改善,证明了CFS方法的实用性.

地震波衰减反演研究综述

对地震波衰减的研究经过近五十年的发展已经取得了不少进展.本文简述了地震波的衰减机制、有关衰减的基本理论以及影响地震波衰减的主要因素,重点概括了地震波衰减的反演方法,最后预测了地震衰减研究的发展趋势.

井间地震波衰减成像的几种方法

在井间走时成像的基础上 ,进行衰减成像 ,可以克服单一物性反演的局限性 ,从而更全面地认识井间研究区的地质结构与物性分布 .本文列举了四种具有代表性的井间地震波衰减成像方法 。

MgO-C耐火材料受载损伤过程的声发射特性研究

为了弄清MgO-C耐火材料的损伤演化过程及破坏形式,利用声发射技术研究了MgO-C耐火材料受载破坏过程中的声发射现象,通过信号分析方法,对声发射信号功率谱的质心频率和声发射能量历程图进行了分析。结果表明:MgO-C耐火材料的受载破坏过程分为4个阶段,主要的损伤形式为基质损伤和界面损伤。

单轴压缩条件下花岗岩声学信号频域特征分析

岩石失稳破坏往往会导致严重的工程问题和地质灾害,为了探讨花岗岩失稳破坏过程的演化机制及前兆特征,进行了单轴压缩声学试验,对花岗岩试件失稳破坏过程伴生的声发射信号及次声信号频域信息演化特征进行了分析。研究结果表明:低于100 kHz频段的声发射事件在花岗岩试件峰值破坏前夕逐渐减少,而高于250 kHz频段的声发射事件在花岗岩试件峰值破坏前夕逐渐增多;花岗岩试件在发生峰值破坏前会经历平均频率质心的“相对上升期”及“相对稳定期”,并且会在“相对稳定期”发生峰值破坏;次声信号主频分布在0.01~20 Hz,其中5~15 Hz频段的次声信号分布最多,占比约为62.5%;峰值应力前相对应力水平大于80%时,第一频段和第三频段的次声信号占比达到最低值,第二频段占比达到最高值;最后,计算了花岗岩变形破坏过程次声信号主频的分形维数,该分形维数在临近峰值应力时下降到最小值。上述峰值应力前声学信号的特征可作为其破坏前兆特征。