【摘要】：海洋可控源電磁法(海洋CSEM)是一種利用電阻率差異來分辨海底構(gòu)造儲(chǔ)層中含油和水的重要方法,近年來已逐漸成為海上石油勘探中的一種重要手段。隨著經(jīng)濟(jì)快速地發(fā)展,人們將對(duì)能源的需求目光越來越多投向海洋,而海洋CSEM作為對(duì)海上地震資料的重要補(bǔ)充,在后期的資料解釋中扮演著重要的角色。目前國內(nèi)對(duì)海洋CSEM的研究還不太成熟,不管是方法技術(shù)還是儀器研制方面都與國外研究存在一定的差距。針對(duì)以上問題,本文從三維正反演方法技術(shù)兩方面進(jìn)行研究,利用有限體積法分析三維正演響應(yīng)規(guī)律,同時(shí)采用非線性共軛梯度法實(shí)現(xiàn)了海洋CSEM三維反演,本文的研究旨在為今后對(duì)海洋電磁實(shí)際資料的處理與解釋奠定基礎(chǔ)。本文從麥克斯韋方程出發(fā),推導(dǎo)了海洋CSEM三維控制方程,并利用基于交錯(cuò)網(wǎng)格的有限體積法對(duì)方程進(jìn)行離散,將離散后的方程組合后形成了一個(gè)大型線性方程組,并采用Krylov子空間方法中的擬最小殘差法求解線性方程組。為了解決海洋CSEM中場(chǎng)源點(diǎn)處的奇異性問題,將總場(chǎng)分解為一次場(chǎng)和二次場(chǎng),并引入一個(gè)全空間或?qū)訝畹膮⒖寄Ｐ?消除場(chǎng)源點(diǎn)處奇異的電流源項(xiàng)。在求解方程過程中加入散度校正,提高計(jì)算速度。正演實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,電場(chǎng)響應(yīng)隨著頻率的增加而減小,但是歸一化的電場(chǎng)響應(yīng)剛好相反。發(fā)射源的位置和儲(chǔ)層尺寸同樣也會(huì)影響著電場(chǎng)響應(yīng)特征,收發(fā)距增大電場(chǎng)響應(yīng)減小,儲(chǔ)層厚度和長度的增大電場(chǎng)響應(yīng)也增強(qiáng)。從歸一化曲線上看,電場(chǎng)和磁場(chǎng)的振幅歸一化曲線基本都能指示儲(chǔ)層邊界位置,電場(chǎng)效果較磁場(chǎng)更好些。另一方面,本文詳細(xì)地推導(dǎo)了靈敏度矩陣的計(jì)算過程,討論了水平電偶極子源的靈敏度分布的特征,分析了在均勻半空間和含高阻異常體時(shí)靈敏度的分布情況。本文的靈敏度是基于非線性共軛梯度算法,計(jì)算目標(biāo)函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù),只需要兩次正演就可以得到靈敏度矩陣的一行。同時(shí),本文采用非線性共軛梯度算法,實(shí)現(xiàn)了海洋CSEM三維反演。闡述了線搜索中不同條件選擇,模型參數(shù)轉(zhuǎn)換以及迭代條件等與反演過程相關(guān)因素。通過對(duì)幾種典型理論模型的反演,分析了不同頻率、不同測(cè)量方式的反演結(jié)果。采用多頻率多測(cè)線的方式得到的反演結(jié)果與真實(shí)模型吻合較好,證明了該方法在海洋CSEM勘探中的有效性。
【圖文】：

圖 1.1 海洋 CSEM 勘探原理示意圖（上圖）和電場(chǎng)強(qiáng)度隨收發(fā)距變化情況（下（據(jù) Johansen 2005）當(dāng)收發(fā)距的水平距離是儲(chǔ)層埋深的 2 5 倍時(shí)，采用適當(dāng)頻率的海洋 CS以探測(cè)到儲(chǔ)層（Kong, 2002）。因此利用海洋 CSEM 技術(shù)探測(cè)儲(chǔ)層成功與因素之一就是勘探排列的設(shè)計(jì)。水平電偶極源既產(chǎn)生傳導(dǎo)效應(yīng)（圖 1.2應(yīng)效應(yīng)（圖 1.3）（Constable, 2010），因此某一特定高阻儲(chǔ)層構(gòu)造的響應(yīng)效應(yīng)和感應(yīng)效應(yīng)的相互作用。水平電偶極源產(chǎn)生的場(chǎng)本質(zhì)上是三維的，，的相對(duì)大小取決于收發(fā)距的空間幾何關(guān)系，這種關(guān)系可以用場(chǎng)源 接收站即電偶極軸與場(chǎng)源 接收站連線的夾角來表示。方位角 90o時(shí)（橫向接應(yīng)效應(yīng)為主，這種情況下測(cè)量到的響應(yīng)可以用借用大地電磁電磁中趨膚念來解釋。方位角0o時(shí)（縱向接收）傳導(dǎo)效應(yīng)占主導(dǎo)地位（MacGregor and）。

圖 1.2 海洋 CSEM 電流傳導(dǎo)效應(yīng)以及電場(chǎng)振幅和相位變化情況（據(jù) Constable 2010，有修改）圖 1.3 海洋 CSEM 電流傳導(dǎo)效應(yīng)以及電場(chǎng)振幅和相位變化情況（據(jù) Constable 2010，有修改）
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P631.325

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李玉松;亓夫軍;;一種海洋可控源電磁發(fā)射拖體姿態(tài)及海洋環(huán)境參數(shù)在線監(jiān)測(cè)的方法[J];信息通信;2017年06期

2 劉穎;蔡驥;李予國;柳建新;;海洋可控源電磁場(chǎng)視電阻率計(jì)算方法[J];物探化探計(jì)算技術(shù);2015年02期

3 田偉男;;淺析海洋可控源電磁勘探技術(shù)及前景[J];科技展望;2016年15期

4 王躍洋;徐壯;劉偉宇;李肅義;;海洋可控源電磁數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];實(shí)驗(yàn)室研究與探索;2016年06期

5 劉穎;李予國;柳建新;李剛;劉鵬茂;;海洋可控源電磁場(chǎng)的一維反演[J];中國有色金屬學(xué)報(bào);2013年09期

6 李賢周;;海洋可控源電磁法對(duì)油氣探測(cè)能力的仿真探討[J];工程建設(shè)與設(shè)計(jì);2017年09期

7 李亞彬;翁愛華;齊彥福;劉佳音;趙祥陽;李建平;;基于姿態(tài)參數(shù)的海洋可控源電磁數(shù)據(jù)一維反演[J];世界地質(zhì);2016年01期

8 楊悅;李亞彬;翁愛華;李大俊;李斯睿;楊大方;;頻率選擇對(duì)三維可控源反演的影響[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;2015年02期

9 趙寧;王緒本;秦策;阮帥;;三維頻率域可控源電磁反演研究[J];地球物理學(xué)報(bào);2016年01期

10 景建恩;伍忠良;鄧明;趙慶獻(xiàn);羅賢虎;涂廣紅;陳凱;王猛;;南海天然氣水合物遠(yuǎn)景區(qū)海洋可控源電磁探測(cè)試驗(yàn)[J];地球物理學(xué)報(bào);2016年07期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 丁繼才;沈勁松;翁斌;張金淼;;海洋可控源電磁勘探技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)[A];中國石油學(xué)會(huì)2015年物探技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2015年

2 楊悅;翁愛華;李大俊;李斯睿;楊大方;劉佳音;;泥河鐵礦可控源測(cè)深探測(cè)效果可行性數(shù)值研究[A];中國地球物理2013——第六專題論文集[C];2013年

3 張繼鋒;劉文韜;李貅;馮兵;戚志鵬;;可控源2.5D自適應(yīng)有限元正演[A];中國地球物理2013——第六專題論文集[C];2013年

4 楊悅;翁愛華;李大俊;李斯睿;楊大方;;頻率對(duì)三維可控源反演的影響[A];2014年中國地球科學(xué)聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì)——專題22：煤炭資源與礦山安全勘查技術(shù)論文集[C];2014年

5 段雙敏;李予國;;海洋可控源電磁數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件系統(tǒng)[A];2014年中國地球科學(xué)聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì)——專題2：電磁地球物理學(xué)研究應(yīng)用及其新進(jìn)展論文集[C];2014年

6 彭榮華;胡祥云;蔡建超;;海洋可控源電磁三維并行反演計(jì)算[A];2016中國地球科學(xué)聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（十五）——專題32：電磁地球物理學(xué)研究應(yīng)用及其新進(jìn)展、專題33：盆地動(dòng)力學(xué)與能源[C];2016年

7 陳文超;李祥芳;王偉;王曉凱;;可控源諧波噪聲壓制的時(shí)頻域稀疏優(yōu)化方法[A];中國石油學(xué)會(huì)2015年物探技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2015年

8 裴建新;劉蘭軍;于新生;亓夫軍;趙鐵虎;;拖曳式海洋可控源電磁勘探系統(tǒng)淺海試驗(yàn)[A];中國石油學(xué)會(huì)2017年物探技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2017年

9 李斯睿;翁愛華;楊悅;楊大方;李大俊;;可控源導(dǎo)線長度對(duì)深部三維異常體響應(yīng)的影響[A];2014年中國地球科學(xué)聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì)——專題63：深部探測(cè)技術(shù)與實(shí)驗(yàn)——礦集區(qū)立體探測(cè)論文集[C];2014年

10 李予國;裴建新;羅鳴;劉穎;韓波;;海洋可控源電磁資料處理與解釋系統(tǒng)[A];中國石油學(xué)會(huì)2017年物探技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2017年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前9條

1 記者 王晶;我國首條深�？煽卦措姶盘綔y(cè)剖面在南海完成[N];中國海洋報(bào);2017年

2 特約記者 劉增庫 趙文彥 通訊員 李昕彤;深水可控源電磁勘探系統(tǒng)通過國家驗(yàn)收[N];中國石油報(bào);2017年

3 記者 梁茵 通訊員 李勇;國內(nèi)首套可控源中子孔隙度隨鉆測(cè)井儀器試驗(yàn)成功[N];中國石油報(bào);2010年

4 青島日?qǐng)?bào)、青報(bào)網(wǎng)記者 王娉 通訊員 施s

本文編號(hào)：2659774