简介：传统上，有限差分的差分系数一般可以通过泰勒级数展开法或优化方法来极小化频散误差得到。基于泰勒级数展开的差分法在有限的波数范围内精度较高，但在这个范围之外会产生较强的数值频散；基于最小二乘的优化有限差分法能在更大的波数范围内达到较高的精度，并可以在较小的计算需求内获得全局最优解。本文将基于最小二乘的优化有限差分法从二维正演模拟推广到三维，形成了计算效率高、高精度范围宽、适合并行计算的三维声波优化有限差分方法。频散分析及正演模拟表明本文发展的有限差分方法可以很好地压制数值频散。最后，将本文发展的有限差分方法应用到三维逆时偏移的震源波场延拓和检波点波场延拓中，并结合有效边界存储策略与checkpointing技术在GPU集群上实现三维逆时偏移以提高计算效率、减少存储量。三维逆时偏移试算结果表明本文三维优化有限差分方法与传统的有限差分法相比可以获得更高精度的偏移成像结果。

简介：有限差分方法广泛应用于求解许多科技领域所涉及的偏微分方程，高阶显式有限差分方法通常用来提高求解精度，已经提出的高阶隐式有限差分方法和截断高阶显式有限差分方法可用来进一步提高模拟精度而不增加计算量。本文首先计算了针对常规网格上的一阶导数和二阶导数、交错网格上的一阶导数的有限差分系数，发现高阶隐式有限差分系数中存在一些小的系数。频散分析结果表明：忽略这些小的差分系数能够近似维持有限差分的精度，但是显著减小了计算量。然后，引入镜像对称边界条件来提高隐式有限差分方法的精度和稳定性，采用混合吸收边界条件来减小来自模型边界所不需要的反射。最后，给出了针对均匀和非均匀介质模型的弹性波模拟例子，表明了本文方法的优点。

简介：针对有限差分数值模拟的频散问题，本文将交错网格技术和紧致差分格式相结合，推导了横向各向同性介质一阶速度一应力波动方程的紧致交错网格差分格式；对比分析了紧致交错网格差分格式、交错网格差分格式以及紧致差分格式的截断误差主项，并利用Fourier误差分析方法分析了上述三种差分格式的近似精度；在此基础上，分别采用上述三种差分格式进行了波场数值模拟。结果表明，当差分方程阶数相同时，紧致交错网格差分格式截断误差最小，数值频散最弱，差分精度最高，证实了该方法的有效性。

简介：标量CSAMT只适合一维及测量方向与构造方向垂直的二维情况,对于复杂的三维地电结构,CSAMT需采用张量测量。本文试图采用矢量有限元法实现三维张量CSAMT的正演模拟。为了验证算法的正确性,本文在层状介质中计算了三维CSAMT远区的电场,磁场及阻抗张量,并且与层状介质中的理论解进行了比较,接着还模拟了均匀半空间中含有三维异常体的模型,并且分析了四个阻抗张量、视电阻率及阻抗相位的响应特征。得出如下结论：采用矢量有限元法来模拟三维张量CSAMT,其电磁场及阻抗张量的实虚部计算精度都比较高,并且该方法本身满足电场法向不连续,不用进行散度校正。

简介：在直流电法有限元数值模拟中，针对常规结构化网格源点附近网格节点数值精度低的问题，并考虑计算效率和反演成像的需求，本文在二维点源问题中提出一种新的网格加密一收缩方法。其核心思想是在结构化网格计算区域中先后引入网格节点加密和网格节点收缩两个环节。通过在计算区域水平方向上均匀加密网格节点密度，降低源点奇异性的影响范围，并提升对地形的模拟能力；通过在计算区域垂向方向上将多个网格收缩到一个网格中，降低网格节点的规模，进而提高数值计算的效率。理论模型检验表明，网格加密-收缩方法能有效地解决源的奇异性问题，与均匀加密网格相比，网格节点总数降低了约80％。

简介：标量CSAMT只适合一维及测量方向与构造方向垂直的二维情况,对于复杂的三维地电结构,CSAMT需采用张量测量。本文试图采用矢量有限元法实现三维张量CSAMT的正演模拟。为了验证算法的正确性,本文在层状介质中计算了三维CSAMT远区的电场,磁场及阻抗张量,并且与层状介质中的理论解进行了比较,接着还模拟了均匀半空间中含有三维异常体的模型,并且分析了四个阻抗张量、视电阻率及阻抗相位的响应特征。得出如下结论:采用矢量有限元法来模拟三维张量CSAMT,其电磁场及阻抗张量的实虚部计算精度都比较高,并且该方法本身满足电场法向不连续,不用进行散度校正。

简介：地震波场正演模拟是地震资料处理、解释中最为重要的技术之一。地震波场正演模拟在大时间步长、长时程的波场延拓中,存在计算不稳定的问题。本文基于声波方程的Hamilton表述,在波动方程求解中用辛差分格式进行时间网格离散,用傅里叶有限差分进行空间网格离散,提出一种新的保结构地震波场正演模拟方法一辛格式傅里叶有限差分法,在保证计算精度的同时提高计算的稳定性。利用声学近似处理空间-波数混合域的积分算子,将该方法推广至各向异性介质。给出各向同性和各向异性条件下的地震正演模拟的计算流程,并将本文方法用于BP盐丘、BPTTI等模型的波场正演模拟。数值算例表明本文开发的方法适用于速度变化剧烈的复杂介质地震波场正演模拟,计算精度高,数值频散小,在各向异性介质正演中能够有效避免qSV波残余,在大时间步长的迭代计算中稳定性好。本文为在辛算法的框架下实现高精度地震正演模拟提供了一种新的选择。

简介：含洞穴的碳酸盐岩地层具有强烈的非均质性及储集空间预测难度大的特点，利用随钻电阻率测井方法对井眼环境含洞穴的储层进行准确识别和划分，是当前研究的一个焦点问题。本文使用一种新型的高效和高精度自适应有限元方法（hp—FEM）模拟和分析了含洞穴地层随钻电阻率测井仪器响应。本文所提的hp—FEM与传统h-FEM相比，其结果具有网格自适应的特点，并且计算能够以指数速率收敛于较高的精度。数值实例使用自适应有限元方法研究地层中洞穴的大小、洞穴距离井眼的远近和仪器发射频率改变对测井响应的影响，并提供了识别含洞穴地层的方法。研究结果可以为实际测井中遇到的各种地层洞穴的准确识别和定量评价提供理论依据。

简介：Finite-difference(FD)methodsarewidelyusedinseismicforwardmodelingowingtotheircomputationalefficiencybutarenotreadilyapplicabletoirregulartopographies.Thus,severalFDmethodsbasedonthetransformationtocurvilinearcoordinatesusingbody-fittedgridshavebeenproposed,e.g.,standstaggeredgrid(SSG)withinterpolation,nonstaggeredgrid,rotatedstaggeredgrid(RSG),andfullystaggered.TheFDbasedontheRSGissomewhatsuperiortoothersbecauseitsatisfiesthespatialdistributionofthewaveequationwithoutadditionalmemoryandcomputationalrequirements;furthermore,itissimplertoimplement.WeusetheRSGFDmethodtotransformthefirstorderstress–velocityequationinthecurvilinearcoordinatessystemandintroducethehighprecisionadaptive,unilateralmimeticfinite-difference(UMFD)methodtoprocessthefreeboundaryconditionsofanirregularsurface.Thenumericalresultssuggestthattheprecisionofthesolutionishigherthanthatofthevacuumformalism.Whentheminimumwavelengthislow,UMFDavoidsthesurfacewavedispersion.WecompareFDmethodsbasedonRSG,SEM,andnonstaggeredgridandinferthatallsimulationresultsareconsistentbutthecomputationalefficiencyoftheRSGFDmethodishigherthantherest.

简介：Anewmulti-moderesistivityimagingsonde,withtoroidalcoilsassource,canconductthreeresistivitymeasurements:azimuthalresistivity,lateralresistivity,andbitresistivitymeasurements.Thus,theloggingtimeandcostaregreatlysaved.Thetoroidalcoilsaresimplifiedasanextendedvoltagedipoleandtheresponseequationsarederivedforahomogenousformation.Basedon3DFEM,thedepthofinvestigation(DOI),verticalresolution,circumferentialazimuthalcapacity,boreholediameter,mudresistivity,thicknessoftargetformation,andtheresistivityofthesurroundingformationandmudinvasionaresimulated.TheresultssuggestthatthethreemeasurementmodesofthenewsondearedifferentinverticalresolutionsandDOIs.Thecircumferentialdetectionabilityoftheazimuthbuttondependsonthecontrastbetweentheanomalyandformationresistivityandtheopenangleoftheanomaly.Whethertheboreholeistruncatedatthebitornothasagreatinfluenceonthesimulationresults.Theboreholeandmudinvasionaffecttheapparentresistivityinallmodes,buttheeffectsofresistivityofsurroundingformationandthicknessofthetargetformationareonlycorrectedforlateralresistivitymeasurement.

简介：有限频走时层析成像是近年发展起来的一种新方法,这种新方法的一个主要过程是走时灵敏度算核的计算。求解灵敏度算核要多次用到同一散射点的走时,多次地求解同一走时是相当耗时的任务,如果介质为均匀或速度线性变化等简单模型,散射点的走时可以用解析公式快速地求出,从而灵敏度算核的计算耗时相对较少。然而各种地球模型中,介质速度大多为分层模型,从解析公式中得到走时信息就比较繁锁。为了提高计算效率,本文采用查表算法研究地球分层速度模型中的P震相有限频走时灵敏度算核的计算,选用的速度模型是地球AKl35模型,用查表算法求解走时,节省了约50%的计算时间。在相同的速度模型下,与已有结果的对比,本文所用的查表算法,能在兼顾精度的前提下,以较小的存储要求换取较高的计算效率,这对提高有限频走时层析成像算法的速度具有一定的参考价值。

简介：山区重力勘探中,重力外部校正是重力勘探料处理和解释的前提,其内容包括地形校正、中间层校正等.本文在分析常规外部校正方法的基础上,提出了一套适合于山区重力勘探的球面地形校正及有限球壳中间层校正方法,并严格推出了球面地形校正公式.对中国南方ZJJ地区重力资料处理结果表明,该方法提高了地形校正的精度,使山区重力资料品质达到或接近平原区的水平.

简介：埋藏在6000m以下的地震反射异常体是礁体还是火成岩体?或者是海底滑塌体?在高质量重磁电资采集的基础上,通过对研究区域内的地层岩石物性细致研究,利用CEMP资料界面约束二维反演、重磁力异常剥离技术和LCT重磁力地震联合反演解释技术细致研究了异常体的物性参数,从密度、磁化率、电阻率、速度等多种特征推测判断了深层异常体地质属性,为钻井部署提供了间接依据.

简介：本文综述了图像增强技术在位场数据中的应用现状,并介绍了两种改进的图像增强技术,用于增强重磁图像特征.一种方法借鉴了直方图平滑化的思想,应用于位场彩色影像的色谱的自动确定.该方法的应用能够使色彩合理地配置,从而保证了图像的视觉效果和分辨率.另一种方法基于改进的Radon变化和梯度计算,用于重磁图像中线性特征的检测和增强.该方法能在变化域中突出显示线性特征,从而有利于线性特征的检测和增强.通过对简单图像和实际资料的应用,表明了两种方法在增强特征中的有效性.

简介：从大量的地震属性中提取最能反映地质特征的综合属性是储层预测技术的关键,通常选用降维方法来优选属性。目前应用最为广泛的线性降维方法。但是,由于地震属性与地质特征的关系通常是非线性的,基于线性变换的地震属性降维优化方法不能充分地反映这种非线性关系,降低了储层预测的精度。流形学习是一种新的非线性学习方法,它是通过保持数据局部结构的方式将高维数据投影到低维空间,挖掘和发现隐藏在数据中的内在特征与规律性,开拓了地震属性降维优化研究的新领域。本文首次实现了3D地震数据的层问属性特征提取,讨论了LLE方法及其关键技术,并以奥陶系礁滩相储层实例说明LLE和PCA两种方法降维及聚类的不同效果。理论模型分析和实例应用表明：LLE较好地保持了数据本身的原始结构;提取的综合属性和聚类相图较好地刻画了沉积相带、储层和流体的特征。这说明流形学习具有更好的特征提取性能。

简介：苏14井区属苏里格气田,地质情况十分复杂,主要表现为砂岩发育,但有效砂岩非均质性强,横向变化大,厚度较薄,在垂向上分布比较分散。属性分析已是目前寻找非构造油气藏的有效手段之一。本文利用叠前地震资料、叠前纵横波联合反演结果和叠后属性进行属性融合,不但保留了叠前所含的流体信息,而且利用了叠后数据的高信噪比特点。采用单步递归方法从多个属性中寻找最优的属性组合,利用概率神经网络方法训练测井曲线与地震属性之间的非线性关系,并用训练样本预测苏14井区的自然咖玛,提高地震资料的分辨率,较好地预测苏14井区的有效储层分布范围,为储层精细描述提供依据。

简介：井地电位成像是通过套管向井中供电或将电源放在井中，在地表观测电位异常的一项技术，其供电源有线源和点源两种类型。为了研究这两种电源对地下异常体产生的电位异常特征，本文针对不同激励源，采用有限差分方法进行数值模拟研究，在线性方程组求解电位时引入不完全Cholesky共轭梯度（ICCG）迭代方法，分别实现了点源和线源井地电位成像技术的三维正演。最后，基于阻尼最小二乘法实现了井地电位成像技术的电阻率三维反演。设计不同地电模型分别进行正演和反演试算，正演结果表明，供电电源的类型不同，异常体在地表的电位异常特征也不同；反演结果表明，低阻体的反演结果要好于高阻体，点源置于异常体下方时反演的电阻率对异常体边界的识别比线源更加准确。

简介：类中梯装置三维激电成像技术兼顾了激电测深与激电剖面二者的特点,能快捷高效的获得测区三维电阻率及极化率信息,空间分辨率高,探测深度大。本文从类中梯装置的数据采集方式入手,阐述了采用类中梯装置进行三维激电成像的工作方式.建立了一个三维地电模型,采用类中梯装置进行三维正演模拟,并进行反演及成像。数值模拟结果表明,采用类中梯装置进行三维激电成像能较好地刻画实际地电模型的特点。以甘肃省某多金属矿为例,利用阵列式电磁法综合测量系统,进行了三维大功率激电成像技术的应用研究。实际应用结果表明,采用三维激电成像技术,可以多角度、多细节显示测区地下介质电阻率、极化率的分布情况,明确电性突变界面的延展状态,快速圈定成矿有利区。该研究对多金属矿产勘探等领域具有一定的指导性意义。

简介：通过地震数据获取裂缝储藏中流体的性质并对流体类型进行识别,是地震勘探岩性反演的重要问题之一。由于地震波的速度、储层的密度等弹性参数对某些流体不具有很强的敏感性,使只依赖振幅信息进行流体识别的传统AVO方法面临困境。作为传统叠前振幅反演的一个拓展,频变AVO（FDAVO）技术进一步考虑了振幅对频率的依赖关系,将这种依赖关系与地下裂缝结构、流体填充对应起来,能带来更丰富的流体信息。利用该技术,本文提出了一种基于地震数据参数化Chapman模型的贝叶斯反演新方法（BIDCMP）,它包含两步算法,即,FDAVO反演储层的非弹性属性和贝叶斯框架下的流体识别。首先,通过匹配观测数据和模型数据,构造差函数反演裂缝储层非弹性参数。随后,在贝叶斯框架下,使用马尔科夫随机场（MRF）作为先验模型,联合多参数场识别流体。本方法在计算过程中,除综合考虑了弹性参数场、测井资料等常规信息外,还特别地加人了第一步中反演得的非弹性参数的约束,从而充分利用了流体粘性差异,最后在最大后验概率（MAP）准则下输出最佳岩性一流体识别结果。分别对合成地震记录和模拟岩性—流体剖面验证本文方法的有效性,结果证明本文方法获得的流体识别结果准确可信。

简介：洪泽地区由于沉积的特点,储层横向变化快,油藏受构造、岩性、油源多因素控制.在对该区三维AVO属性体解释中,利用多元回归方法求取了横波曲线,分岩性和含油气性统计了纵、横波、泊松比参数分布规律,建立了本区的含油砂岩的正演模型,从而降低了AVO解释的多解性.通过井-震结合对四种AVO属性数据体进行了标定,并确定了各属性体应用范围,进而进行了储层和含油气检测.实践表明,该方法能有效地利用AVO属性数据体进行储层预测及油气检测,具有一定的推广价值.