煤田震电协同勘探技术研究与应用

近年来煤田震电协同勘探技术在设计、处理分析方面都取得了较大的发展,从采区最常使用的三维地震勘探、瞬变电磁勘探方法入手,对采集到的各种数据运用主成分分析(PCA)进行融合处理,解译煤矿采区工作面的异常地质体及富水性等隐蔽致灾因素。该技术实现了三维地震、瞬变电磁勘探在数据层面的综合勘探,提高了物探解释煤矿采区工作面地质异常体(富水性)的准确性,为震电协同勘探技术体系的构建提供了新思路,为煤矿安全、高效、绿色生产提供了保障。

流体饱和岩样的震电勘探实验测量研究

震电勘探结合了传统地震波勘探和流体饱和孔隙介质的动电耦合特性,利用地震波诱导的震电转换信号来评价被测介质的特征参数,是近年地球物理领域广泛关注的一种勘探测量新方法.与前人大多只测量介质外部流体相中的震电转换信号不同,本文针对固相介质内部震电波场的耦合特性,在实验室内开展岩样内部震电转换的观测实验研究.基于动电耦合机理,建立适用震电勘探测量的实验系统,制作内嵌测量电极的岩石样品,并通过流体中界面电磁波信号的比较,验证了镀银电极测量震电信号的有效性,进而开展岩样内部界面电磁波和伴随体波震电转换电场信号的实验测量,分析不同条件下两种转换波的传播特性和频率响应特性.实验结果表明:介质内部传播的界面电磁波信号和伴随纵波电场信号是可测量的,其均值在几十纳伏量级,并且幅值随源距的增大呈现指数规律衰减;随着声源频率的提高呈现先增大后减小的趋势,但伴随纵波电场信号对频率的敏感性更强.本文实验结果验证了Pride理论关于伴随震电场的预测,同时为震电勘探数据解释提供参考.

《震源理论基础》:一部地震学经典

自古以来,地震给人类造成了巨大灾难. 人类对地震这种自然现象的认识也在不断深入.科学出版社近期出版的《震源理论基础》是陈运泰等长达半个世纪从事震源物理研究和教学工作的结晶,堪称地震学的一部经典之作.《震源理论基础》以广阔的视野和精深的学识,总结了古今中外文人学者对地震的认知和研究成果. 追述到2000多年前,《诗经·小雅·七月之交》中有生动描述地震的诗句:“烨烨震电,不宁不令. 百川沸腾,山冢崒崩. 高岸为谷,深谷为陵”.

工作面地质构造震电探测响应特性与佐证分析

为验证震-电联合探测技术在地质构造与瓦斯富集区域探测可靠性与准确性,提出无线电波探测、地震槽波探测与瓦斯涌出变化相结合的方法,开展工作面震-电联合探测响应特性与佐证分析研究。研究结果表明:通过0.30 MHz频率无线电波定点扫描方法可穿透工作面后稳定接收,根据探测衰减系数、相对衰减值圈定异常区域并实现工作面透视层析成像与地质解释;通过槽波双透射方法,探明工作面内部体波发育且相轴连续、槽波发育区域与工作面煤厚趋近一致,根据体波与槽波联合反演实现工作面地震槽波反演与地质解释;基于震-电联合探测技术,可将工作面划分为正常段、裂隙发育段、瓦斯富集段等不同属性区段,同时,工作面回采期间瓦斯涌出特征与探测成果的工程响应有效验证震-电联合探测成果。研究结果可有效实现工作面地质构造与瓦斯富集的超前探测,为工作面通风与瓦斯治理提供较好的理论依据与技术指导,也可为矿井智能精准开采与地质透明化提供参考借鉴。

震电勘探方法在大庆油田的实验研究

为检验前苏联和美国提出的某些震电勘探方法的实用性，在大庆开展了震电勘探方法实验，包括直流电场对地震波的影响以及地震波与电磁波的相互激发。实验是通过自制的电场前置放大器和已有的商用仪器在野外进行的。实验发现，在１０Ａ直流电场环境下，地震叠前炮记录上反射同相轴连续性变好，接收到第一类震电效应所引起的伴随电场和转换电磁波，这对震电勘探在大庆的进一步应用具有重要意义。

井中震电勘探模型实验研究

井中震电勘探是应用震电效应勘探油气的最为有效的方法之一。应用井孔层状介质模型 ,成功地进行了震电观测实验。实验表明 ,井中震电结果确实能反映井周围地层的性质 ,在含流体孔隙介质段信号强 ,在纯固体介质段信号弱。最后 ,从理论上对井中震电勘探的应用潜力进行了分析探讨 。

震电效应理论及其研究进展

近些年来有关震电效应的研究方兴未艾,在天然地震预报、工程勘察及石油勘探领域的应用潜力是促使国内外学者投入大量精力从事该项研究的主要动力.然而,有关震电勘探方法的研究尚处于理论探索和实验模拟阶段,还未在实际生产中得到应用.文中以震电勘探方法理论作为出发点,对产生震电效应的主要机理进行了详细分析,总结了国内外在相关领域的研究进展情况,对震电勘探方法的未来发展方向作一展望.

层状孔隙介质震电波场数值模拟高频不稳定性问题的解析处理方法(英文)

自从发现震电现象以来,众多学者进行了相关研究.其中,Pride提出了一套描述流体饱和孔隙介质中震电波场的耦合与传播的宏观控制方程组,该方程组后来被广泛地应用到相关的震电研究中.Chen发展了一套广义反透射系数方法并将其应用到层状介质合成地震图的研究当中,该方法数值计算效率高并且可以处理带弯曲界面层状介质这种复杂模型.基于Pride的震电波场控制方程组,我们将Chen的广义反透射系数方法推广应用到层状孔隙介质中震电波场的数值模拟研究中,但是在数值计算过程中发现,当含源层的厚度相对于地震波波长较大时(即高频情况),会出现数值计算的不稳定,此即为高频不稳定性问题.针对高频不稳定性问题,一种自然的处理方法就是在原来的含源层中插入两个虚拟界面,构造出一个新的含源薄层,但是这会带来一些额外的计算量,此外,由于虚拟含源薄层的厚度是有限的,必须针对具体模型参数设定一个合适的厚度值.高频不稳定性问题同样存在于层状介质合成地震图的数值计算过程中,Chen提出了一种解析的处理方法,即在原含源层内引入一无限薄的虚拟含源薄层,通过解析的方法解决高频不稳定性问题,该方法不会降低计算效率且适用于任意参数模型.本文首先对层状孔隙介质中的震电波场数值计算公式进行分析,指出源项积分中的指数增长因子是导致高频不稳定性问题的根本原因;其次将Chen在合成地震图数值模拟研究中采用的解析处理方法推广到震电波场研究中,得到了适用于数值计算的公式;然后给出数值算例,并针对一个含源层过厚的模型,比较了自然处理方法和解析处理方法,两种方法得到的结果具有相当好的一致性,而解析处理方法计算效率更高,证实了本文给出的解析处理方法在解决层状孔隙介质震电波场数值模拟的高频不稳定性问题方面的有效性.

水平分层孔隙介质中点源激发的震电波场数值模拟及分析

为认识地震波诱导的电磁场的特性,本文研究地震波在孔隙介质中由于动电效应引起的电磁场.基于Pride弹性-电磁耦合方程组推导了双力偶震源对应的位移-应力-电磁场间断向量的表达式,模拟了双力偶源激发的震电波场.作为比较,还模拟了爆炸点源激发的震电波场.结果表明:存在伴随纵波的电场,其各分量的波形与固相位移对应分量的波形相似,但相位相反;存在伴随横波的磁场,其波形与固相位移波形相似;双力偶震源还激发出了独立传播的辐射电磁场,其速度比纵波至少高一个数量级,几乎是"瞬间同时"到达了每个接收器,但是其强度比伴随电磁场小得多,且随着源距增大而迅速减小.本文研究还表明:伴随纵波的电场强度不仅与地震纵波幅度和动电耦合系数有关,还与由介质孔隙结构决定的流-固两相动力协调性有关,存在一种动力协调介质,纵波在这种介质中不引起电场.

岩矿石震源电磁辐射性质实验研究

本文根据大量实验结果 ,对岩、矿石在受压破裂时产生的电磁辐射性质做了描述与归纳。含有石英与金属硫化物的矿石 ,在破裂过程中可以产生主频谱 50 0kHz～ 1MHz的具有独特波型的电磁辐射信号 ,在更高或更低频段的信号特征则与其它岩石类相似。因此 ,震源电磁辐射法用于找矿是有一定物理前提的 。

对波达波夫和Pride震电波方程组的对比分析

用Biot介质参数说明了波达波夫震电波方程组中弹性动力学参数的含义 ,解释了第一类和第二类震电效应的意义 ,在忽略第一类震电效应条件下将该方程组与Pride方程组进行比较 ,说明了二者在描述第二类震电效应方面的异同点 .同时指出 :波达波夫方程组忽略了流体与固体的耦合质量 ;方程中的黏性耗散项丢掉了一个孔隙度因子 ,依据该方程组计算出的弹性波和转换电场的幅度将偏大 ;边界条件之一存在错误 ,会影响对波在界面上的反射透射规律的描述 .

远场地震电磁辐射强度与孕震震级关系

基于垂直电偶极子激发源模型,首先研究了远场地震电磁场辐射场及其分布特征,其次分析了远场地震电磁辐射强度与孕震震级之间的关系。结果表明垂直电偶极子激发源可以解释孕震区激发电磁辐射现象,是激发地震电磁辐射最有可能的激发源之一;远场地震电磁辐射强度的对数与地震震级呈线性关系,直线的斜率与孕震区裂隙特性分布及其电磁特性有关。研究结果对进一步认识地震电磁辐射现象和拓宽地震监测预报思路均有积极意义。

对利用震电效应勘探油气水的几点看法

本文综述了利用震电效应进行油气勘探的有关研究基础。文中所论的震电效应仅限于由含流体多孔介质中的动电现象所引起。利用震电效应进行油气水勘探称之为震电法或电震法。原理上这种方法应具有高分辨率选择性的优点。由震电效应可以推断，利用地面天然电磁场也有可能高选择性地探测油、气、水。为了经济而有效地利用震电效应进行勘探，文中阐述了相应的震电法或电震法的物理基础及实施条件。

震电效应研究进展与前景展望

震电效应是引起地震电磁异常现象的主要因素。本文介绍了震电效应现象,并分别就震电效应的观测、试验及理论研究进行了综述,最后对震电效应研究及应用前景进行了讨论。

饱和孔隙介质中非均匀震电平面波

采用描述地下流体饱和孔隙介质中弹性波与电磁场耦合现象的Pride方程组,利用Helmholtz分解,求解了非均匀震电耦合平面波解,推导了流体饱和孔隙介质中传播的非均匀震电平面波的能流表达式,讨论了非均匀震电平面波的能量特征.结果表明,非均匀震电平面波的平均能流在传播矢量和衰减矢量构成的平面内传播,伴随电磁场对纵波模式的能流没有贡献.当动电耦合系数为0时,震电平面波的能流表达式可退化为Biot弹性波的能流表达式。

震电效应原理和初步实验结果

从电化学理论、薄膜效应以及浓差极化 ,解释了震电效应的基本原理 .通过室内沙槽和岩芯标本实验 ,发现了震电信号 ,且在砂土上的震电信号比粘土上的大 ;含石油岩芯标本上的震电效应信号比含水岩芯标本上的强 .通过室外实验 ,也已经测量到可信的震电效应信号 ,从而为石油测井继续研究提供了实验数据 .

重磁电震联合反演在合肥盆地勘探中的应用

在合肥盆地开展了高精度重力、航磁、电法、地震(简称重磁电震)、化探等多种方法勘探的基础上,本文通过对重磁电资料的目标处理,建立起全区地球物理场;应用重磁电震资料联合反演,获得的主要成果有:①完成了印支面及结晶基底构造图;②发现了“影子盆地”;③本区自南而北划分为四个构造带,即前陆冲断带、前渊沉降带、前隆断褶带、隆后斜坡带;④指明前陆冲断带和前隆断褶带是合肥盆地油气勘探突破的有利地区。

重磁电震联合反演技术及应用

在重磁场源精细分离及电场和地震速度场综合研究的基础上,以地震资料解释的主观地质模型为约束条件,通过平面叠代反演,模拟反演出与各种地球物理资料一致的地质模型,定量分析不同地球物理场之间的内在联系。该方法突破了目前广为使用的重磁电震剖面联合反演模式,实现了平面重磁电震统计推断联合反演。

复杂盆地地球物理-地质结构模型的构建--重磁电震综合解释在楚雄盆地勘探中的应用

楚雄盆地由于其复杂的地质构造,基底深度及内部构造隆拗深度一直不明了.本文以楚雄盆地区域重力及航磁数据为基础,依据横贯东西的两条重磁电震剖面定量反演解释结果,并以云参1及楚参1钻井作为约束,分西区、中区及东区三个区块反演得到了楚雄盆地三叠系顶底界面深度,进而得到三叠系厚度分布特征.本次取得的成果为研究楚雄地区深部地质构造和主要沉积盆地厚度以及盆地基底深度提供了较为可靠的资料,可作为楚雄盆地油气评价的重要依据;同时也为复杂盆地地球物理-地质结构模型的构建提供了一条可行的思路.

重磁电震联合研究在米泉地区的应用

为解决米泉地区构造复杂、地震资料缺乏及品质差导致的地质建模难问题,以岩石物性研究为基础,将重磁电等资料与地震资料进行联合研究;在构造解析理论的指导下,根据区域构造背景和露头标定建立初始模型,通过电震联合解释和重磁震资料的联合反演不断修改完善模型,建立了米泉地区的"后缘为基底卷入的厚皮冲断-前缘为盖层滑脱褶皱"构造模型。研究表明:米泉地区具有"南北分带"的构造特征,自南向北划分为3个带:造山隆起带、山前冲断带和前缘滑脱带。