發(fā)布時(shí)間：2018-07-31 08:42

【摘要】：相對于地表電阻率成像技術(shù)而言,井地電阻率成像技術(shù)將供電電極放入鉆井,由于電極靠近探測目標(biāo)體,故能激發(fā)出更強(qiáng)的異常,在地表接收電極中產(chǎn)生更大的電位差,其分辨率要明顯優(yōu)于地表裝置形式。正是由于井地電阻率成像方法這些特點(diǎn),因此,在城市工程勘查、深部隱伏礦床勘探以及在研究高含水期油田剩余油分布情況等方面具有很大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。本論文系統(tǒng)的總結(jié)了井地電阻率成像技術(shù)研究歷史、應(yīng)用現(xiàn)狀及研究成果。在此基礎(chǔ)上,以有限單元法對理論地電模型進(jìn)行了2D正演數(shù)值模計(jì)算研究,同時(shí)利用正則化反演方法進(jìn)行反演研究,取得了較好的效果。本文共分六章。第一章“緒論”部分,主要介紹了論文的研究背景、意義、井地電阻率成像正、反算法研究現(xiàn)狀以及論文主要研究內(nèi)容。第二章“井地電阻率成像的基本理論”部分,介紹了二維地電斷面點(diǎn)源場電位滿足的微分方程及邊值條件,并列出了不同裝置條件下計(jì)算視電阻率公式。第三章“井地電阻率成像2.5D有限單元法正演理論”部分是本章為論文的重點(diǎn)之一。井地電阻率法成像二維正演計(jì)算問題即是求解點(diǎn)源場二維電斷面的邊值問題,而二維地電斷面電位滿足的微分方程及邊值條件可以等價(jià)為相應(yīng)的變分問題。變分問題即泛函的極值問題,又可簡化為多元函數(shù)的極值問題,而多元函數(shù)的極值問題是大家所熟知的。這就是有限單元法的基本思想。具體思路是:對點(diǎn)源二維地電斷面,場(電位)實(shí)際上是三維的,但電位在二維目標(biāo)體延伸方向具有對稱性,因此可用余弦變換將電位滿足的三維微分方程變成變換電位滿足的二維微分方程。通過網(wǎng)格剖分,從而將邊值方程簡化為網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上多元函數(shù)線性方程,計(jì)算出傅氏電位,最后進(jìn)行反余弦變換,即可計(jì)算出所求的電位。第四章“井地電阻率成像2.5D的正則化反演研究”部分為論文的另一個(gè)重點(diǎn),主要介紹了正則化反演的基本原理,著重討論了正則化因子和穩(wěn)定因子的選取等內(nèi)容。第五章“5井地電阻率成像技術(shù)的工程實(shí)例應(yīng)用”部分介紹了幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例及應(yīng)用效果。第六章為“結(jié)論”部分,簡述了工作成果以及工作中存在的欠缺之處。論文工作中,用C語言編制了井地電阻率成像2.5D正、反演程序。正演中反余弦變換采用了最優(yōu)化法求解出的具有較高精度的濾波系數(shù);反演中對正則化因子的計(jì)算方法以及穩(wěn)定因子的選擇對反演結(jié)果的影響進(jìn)行了詳細(xì)分析。通過對幾種規(guī)則的地電模型試算、比較,驗(yàn)證了程序的準(zhǔn)確性和有效性。在城市工程勘查的應(yīng)用中,對工作區(qū)域內(nèi)的溶洞、溶蝕裂隙破碎帶及富水帶等地質(zhì)隱患亦取得了很好的勘查效果,能夠精確地劃分地電斷面上的探測目標(biāo)體的空間位置及其邊界,為設(shè)計(jì)工作和后續(xù)施工提供了可靠的技術(shù)支持。
[Abstract]:Compared with the surface resistivity imaging technology, the well ground resistivity imaging technology puts the power supply electrode into the drilling. Because the electrode is close to the detecting object, it can excite stronger anomalies and produce greater potential difference in the surface receiving electrode. Its resolution is obviously superior to the surface device form. It is precisely because of these characteristics of well ground resistivity imaging that it has great development potential and application prospect in urban engineering exploration, deep hidden deposit exploration and the study of remaining oil distribution in high water-cut oil fields. This paper systematically summarizes the research history, application status and research results of well-ground resistivity imaging technology. On this basis, the 2D forward numerical model of the theoretical geoelectric model is studied by finite element method, and the regularization inversion method is used to carry out the inversion research, and good results are obtained. This paper is divided into six chapters. The first chapter, "introduction", mainly introduces the research background, significance, research status of resistivity imaging, inverse algorithm and the main research content of the paper. In the second chapter, "basic theory of borehole resistivity imaging", the differential equation and boundary condition of point source field potential in two-dimensional geoelectric section are introduced, and the formulas for calculating apparent resistivity under different conditions are listed. Chapter three, "forward theory of 2.5D finite element method for resistivity imaging of well ground", is one of the emphases of this paper. The two-dimensional forward modeling problem of borehole resistivity imaging is to solve the boundary value problem of two-dimensional electric section of point source field, and the differential equation and boundary condition of two-dimensional geoelectric section potential can be equivalent to the corresponding variational problem. The variational problem is the extreme value problem of functional, and it can be simplified as the extreme value problem of multivariate function, and the extreme value problem of multivariate function is well known. This is the basic idea of finite element method. The specific idea is that the field (potential) is actually three-dimensional for the two-dimensional geoelectric section of the point source, but the potential has symmetry in the extension direction of the two-dimensional object. Therefore, the three dimensional differential equation of potential can be transformed into two dimensional differential equation by cosine transform. The boundary value equation is simplified to the linear equation of multivariate function on the grid node by mesh division, and the Fourier potential is calculated. Finally, the potential can be calculated by inverse cosine transform. In chapter 4, "regularization inversion of well resistivity imaging 2.5D" is another important part of the paper. The basic principle of regularization inversion is introduced, and the selection of regularization factor and stability factor is discussed emphatically. In chapter 5, "Application of engineering example of 5 well resistivity imaging technology", several application examples and application results are introduced. The sixth chapter is the conclusion part, briefly describes the work results and the shortcomings in the work. In the work of this paper, a 2.5 D inversion program for well ground resistivity imaging is compiled with C language. In forward modeling, the inverse cosine transform uses the optimization method to solve the filtering coefficient with high accuracy, and the calculation method of regularization factor and the influence of the selection of stability factor on the inversion result are analyzed in detail. The accuracy and validity of the program are verified by the comparison of several regular geoelectric models. In the application of urban engineering exploration, good results have been obtained for geological hidden dangers such as caverns, fracture zones and water-rich zones in the working area. It can precisely divide the space position and the boundary of the detection object on the geoelectric section, which provides reliable technical support for the design and subsequent construction.
【學(xué)位授予單位】：東華理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P631.322

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本文編號：2155045