超声地震物理模型连续数据采集系统

介绍了超声地震物理模型实验数据连续采集系统．该系统将传统使用的间断采集方式改变为连续采集方法．实际应用表明，此系统具有可靠性高、实时性能好以及智能化程度高的特点．使用 Windows 98/2000连续采集应用程序模拟三维地震勘探实验只需要一个星期左右完成，将实验时间缩短了二十多天．

孔洞储层地震波特征响应的物理模型实验研究

根据物理模型相似性原则制作了不同材料和不同孔洞密度的物理模型,在常温常压和温压条件下分别测试了孔洞模型的地震波特征响应,分析了孔洞储层特征的变化对地震波属性参数的影响。孔洞密度、围压、温度、模型材料和含流体的变化对地震波的速度、振幅、衰减、主频和主振幅等属性参数均有明显的影响。温压等条件的不同,孔洞密度引起的地震波特征响应程度不同。实验表明,孔洞密度的变化对地震波动力学特征参数(振幅、衰减等)的影响远远大于对运动学特征(速度等)的影响,这为利用地震波的振幅、衰减等属性参数进行储层中孔洞分布和发育程度的检测提供了可靠的实验基础。

地震物理模型超声测试技术中的几个问题

针对目前国内超声物理模型实验技术现状 ,提出几个需解决的问题。实验室的声波测试系统要求适应更宽的频率范围 ,可用单功能优越的专用仪器组合来解决。换能器性能的提高涉及众多的问题 ,应综合考虑频率、带宽、辐射面积和灵敏度之间的矛盾。在横波测试中 ,横波波至识别是一个很重要的问题 ,在正确使用耦合剂和注意对横波换能器极性进行校正的同时 ,还需对被测样品本身性质作粗略预测 ,尤其注意被测样品的各向异性程度。通过实验说明这些问题对实验研究的影响 ,提出一些解决方法 ,同时也指出解决某些问题的难度以及今后的研究方向。

地震物理模型光纤超声成像技术研究(特邀)

光纤超声波传感器是一种利用光纤作为敏感探测单元的微巧声波传感器。相比于传统的电磁类超声波换能器,光纤超声波传感器具有灵敏度高、频带响应宽、体积小巧、抗电磁干扰等优越性,已广泛应用于国防安全、工业无损检测、生物医学成像、地震物理模型成像等领域,在不同的生产与生活中均备受关注。本文主要综述了光纤干涉型和光纤光栅型等几种典型的光纤超声波传感器的传感机理和发展现状,并针对地震物理模型超声波成像技术,对比展示了常规的电声换能器、新型的光纤超声波传感器以及新兴的激光超声波技术的研究进展,阐述了其中存在的科学技术问题与挑战。

物理模型的地震属性预测效果分析

地震属性是由地震数据经数学变换导出的,地震数据的变化可能会影响地震属性预测的结果。同一地震数据体经不同处理后得到的不同类型地震剖面,其地震属性预测效果也会有很大差异。以Z地区实际地层结构为原型,设计了含有岩性(砂岩、砾岩、煤)和物性(干砂、含油砂岩、层厚度、层速度)变化的6个地层物理模型,利用物理模型实验的数据,对3种类型的地震剖面进行了敏感属性预测效果分析。结果表明:由不同类型地震剖面提出的同一敏感属性的预测效果各不相同,往往各有所长,为了改善预测效果,需根据地层实际情况确定应用何种地震剖面。

单孔洞缝模型超声波实验测试与分析

对储层(特别是碳酸岩储层)中大量发育的孔洞缝。提出了孔洞缝储层研究的物理模型模拟方法。根据物理模型相似性原则从缝洞系统中抽取制作了单孔洞缝物理模型,目的是探讨在缝洞系统中单个缝洞的大小、形状与地震属性参数之间的关系和变化规律以及与孔洞缝密度之间的关系。通过室内超声波实验,观测不同缝、洞密度物理模型的地震波特征响应,分析了缝、洞密度的变化及孔洞的尺寸、形状对地震波属性参数的影响,重点讨论了裂缝、孔洞密度与纵波属性的关系。实验表明,在受孔洞缝密度影响的地震波属性参数中,地震波振幅、主频率、品质因子Q的变化幅度普遍比速度高2个数量级,说明地震波的动力学参数比运动学参数对孔洞缝密度的变化更为敏感。这为利用地震波的动力学参数来检测地下岩层中孔洞缝的分布和发育带提供了实验依据。模型孔洞尺寸大小最大相差42倍,但地震波各属性参数在相同数量级中变化,同时体积相同形状不同的洞对地震波各属性参数的影响不明显,说明地震波各属性参数对孔洞缝密度敏感,而对孔洞缝的实际尺寸大小及形状不敏感。

储层孔(裂)隙的物理模拟与超声波实验研究

以超声波实验作为研究手段,用人工物理模型模拟油气储层中的裂缝和孔洞.通过室内超声波实验观测不同缝、洞孔隙度物理模型的地震波特征响应,分析了缝、洞孔隙度的变化对地震波属性参数的影响,重点讨论了裂缝、孔洞孔隙度与纵横波属性的关系.实验分析结果表明:储层缝、洞孔隙度的变化对地震波的纵横波速度、振幅、衰减和主频等参数有着明显的影响,并对各参数的影响程度进行了对比分析.随着缝、洞孔隙度的逐渐增加,地震波的纵横波速度、振幅、衰减和主频等参数都有不同程度的减小,但振幅、衰减、主频的减小程度要比速度高1-3个数量级,这为合理地选择和利用地震波的速度、振幅、衰减和主频等参数来进行地下储层中裂缝、孔洞分布和发育程度的检测和预测提供了可靠的实验依据.

几种宽带超声物理模型换能器

本文描述了地震物理模型中使用的几种宽带换能器的主要压电参数和技术指标。由此讨论了各种换能器的优缺点。通过简单的实验和测试表明,在实际应用中,换能器的频率特性除受压电参数影响外,还受负载阻抗的影响。选用声阻抗与负载相近的换能器,可得到更宽的频率响应。对于地震物理模型或岩石声波特性测试,使用夹心式复合PZT换能器较为理想。

物理模型实验中的S~*波和S_n~*波

S~*波是一种非几何波,它的强弱依赖于震源离界面的垂直距离。当爆炸点源离界面的垂直距离小于一个优势波长时,S~*波的振幅较强,而且随垂直距离的减小而是指数增加。 S~*波从震源在界面上的投影点向外辐射,其辐射能量在水平入射时为零,而在θ~*=sin^(-1)(β/α)时达到极大值(其中:θ~*为射线与界面法线的夹角;α,β分别为P,S波速度)。当投影点在层状介质的分界面上时,除产生S~*波外,还能产生一种沿界面滑行的S_μ~*波,该波的性质类似于首波。本文用物理模型实验方法证实了S~*波和S_n~*波的存在,为S~*波和S~*波在多波地震勘探和转换波勘探中的应用提供了依据。

物理模型超声CT图像代数法重建和结构识别?

本文采用木板、有机玻璃板制作二维物理模型,并在模型中加入三个大小不一、位置各异、用石膏充填的方洞。对两个物理模型布置相同的观测系统,形成相同的射线方式,在等间距矩形像素条件下,每条射线的积分步长(射线穿过单个像素的射线段长度)皆为常数。由超声仪器沿指定射线采集各条透射波射线的走时数据(即Radon变换线积分的"观测值")。应用"代数重建法"(ART加法修正迭代法)求解Radon变换的离散化方程组,重建二维物理模型的CT数字图像。在重建的模型CT数字图像中,能够有效地识别出"石膏洞"的存在和位置,验证了"代数重建法"CT成像技术及其对模型结构识别的有效性。本文是ART加法修正迭代的基础性应用工作,可为有关部门提供"代数重建法"CT成像实际应用参考。

“海洋地球物理勘探”课程地震方向实验教学探索

海洋地球物理勘探课程是中国地质大学(武汉)海洋学院两个本科专业的专业课程。本文根据海洋地球物理勘探课程地震方向实验课程要求,利用超声地震物理模拟系统模拟实际海洋地震采集系统,探索了课程讲授过程中相应的实验教学方案设计。教学方案将地球物理方法原理与实际应用相结合,激发学生对专业知识的学习兴趣,帮助学生对专业知识的理解和掌握,提高学生的综合素质,促进我校海洋科学人才的培养。

地震反射波的横向分辨率——物理模型研究

进行物理地震模型实验是为了研究隐伏的线性反射目标(铝板内的裂纹)的探测和横向分辨率,而用这个反射目标可以模拟重要的地质构造的范围,如:断裂带、断块、矿脉、相变、空洞。反射体长从1/30个波长到20多个波长,埋深是17个波长。即使最小的目标在位于反射体浅层带中的接收器上也能记录到可分辨的衍射。同时利用衍射/反射混合信号中的振幅、频率、时差和极性信息。

汶川M_S8.0地震动力学背景的数值模拟实验

2008年5月12日汶川Ms8．0地震发生在龙门山断裂带。地球物理研究者利用多种方法对此次地震的动力学成因及过程进行了研究，本文从研究断层错动行为的角度出发来探索影响汶川地震断层初始破裂及破裂的传播过程的动力学因素。本文基于龙门山断裂带的地质与地球物理研究结果，以及高精度的地形数据、大地热流测量数据，建立以龙门山断裂带为主要研究对象的有限元模型；该模型在上地壳遵从库伦摩擦的本构关系，在下地壳遵从位错蠕变的本构关系，在地壳底部以全球地幔对流模型施加一个拖曳力。

防渗墙质量检测地震映像法物理模拟及应用

防渗墙广泛应用于堤坝防渗处理,为确保其抗渗能力,需对墙体质量进行检测。地震映像法是地球物理无损检测的主要方法之一,为提高该方法对防渗墙缺陷结构的响应认识,构建了防渗墙物理模型,并分别针对防渗墙处于完整和存在结构缺陷两种状态条件进行了地震波数据采集与成像。对比分析表明,前者地震波同相轴连续性好且各地震子波衰减规律总体一致,而后者则在缺陷位置表现出同相轴不连续和到时差异特征。现场实践进一步表明,该方法检测结果与实际情况相符。总之,研究结果对利用地震映像法检测防渗墙质量具有指导意义。

三维模型实验相似准则

本文依照相似方法的基本原理,从模型相似必须遵守的基本条件出发,提出了三维地震模型实验应遵循的基本相似准则。 三维地震模型实验是模拟野外三维地震勘探方法、技术的一种缩小了的模型。为了正确地模拟地震波在地下传播的物理过程和现象,必须遵守下述条件:

工程多波地震勘探在甬江过江隧道水底基础检测中的应用

采用以全波震相分析为理论基础的多波地震勘探技术，以超声波频段的多波型、多震相及多种技术方法，对南江沉管隧道水底基础结构的不均匀性进行了无损检测检测的主要内容为水底基础的膨润土水泥砂浆强度与沉管底面钢板之间间隙的比例、间隙中残积物物性及强度。膨润土水泥砂浆强度、混凝土路基至河床基底分层状况等介绍了在解决这一技术难题时，开展的多波地震勘探的技术思路、主要方法及勘探结果，结果表明这种方法是有效的．

超声波测定混凝土结构强度及厚度

对混凝土内部结构质量进行超声无损检测是保证混凝土结构内部安全、稳定的重要手段。混凝土结构强度与厚度的超声波无损检测关键在于准确识别直达波、反射波的起点。本文利用物理模型实验的方法,对所得到的各种波的波形特点进行分析验证,并最终将混凝土厚度、强度的多种观测方法应用于中国地质大学隧道的无损检测,收到了比较好的效果。

一种全新的工程地震勘查方法——多波勘查法

传统的工程地震勘查方法技术,在现代工程技术的不断发展的需求下,面临着严峻的考验。本文根据部分有关资料介绍一种全新的工程地震勘查方法和技术。

粒径对岩崩-碎屑流滑震特征的影响

岩崩-碎屑流是一种发生在高山峡谷地区,具有高位性、隐蔽性、事件突发性和灾害巨大危害性等特征的地质灾害,滑震信号监测可实现对地质灾害体运动信息的实时捕获,为灾害预警及灾后评估提供重要信息。以颗粒集合体崩落运动过程为研究对象,设计并开展了物理模型实验,分析了颗粒粒径对滑震信号特征的影响,探讨了岩崩-碎屑流撞击过程产生的滑震信号特征及其现实意义。结果表明:①颗粒集合体总质量一定时,滑震信号最大振幅值为17.33 g~39.21g,且随着颗粒粒径的增大而增大;②颗粒集合体总质量一定时,滑震信号包络线平均值、阿里亚斯强度随着颗粒粒径的增大而增大;③粒径为2~4 mm的颗粒集合体产生的滑震信号平均频率为16.95~23.02 kHz,且在总质量一定时,滑震信号的平均频率随着颗粒粒径的增大而减小。本文研究成果以期进一步加深对滑震信号影响因素的认识,并为灾害潜在区域监测预警系统建立、重大地质灾害灾后快速评估、应急响应措施制定等提供理论依据。

新书介绍

《地震物理模拟》,J.A.麦克唐纳,G.H.F.加德纳,F.J.希尔特曼编,许大坤译,牛毓荃校。本书是美国休斯顿大学地震声学实验室关于物理模拟方法理论的部分研究成果汇编,共选论文七篇。介绍了地震反射数据的物理和数值模型模拟的方法和应用,内容涉及二维和三维物理模型的速度计算;模型成像中的绕射效应;