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地球物理学报
地球物理学报

刘光鼎

月刊

0001-5733

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010-82998105

100029

北京市9825信箱

地球物理学报/Journal Chinese Journal of GeophysicsCSCD北大核心CSTPCDEISCI
查看更多>>本刊为专业学术性刊物。报道地球物理学领域的研究成果，刊登论文、研究简报及综述等。内容涉及地震及地球内部物理学和化学、地磁及空间物理、重力及大地测量学、大地构造物理学、地球动力学、勘探地球物理、海洋及大气物理等方面。读者对象为地球物理及其相关学科的科学技术工作者和大专院校师生。
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    高阶伪随机信号在对地通讯中的应用

    杨洋王林张衡李小平...
    3173-3183页
    查看更多>>摘要：对地通讯(Through-The-Earth Communication,TTEC)以大地为传播介质,使用低频电磁波来传输信息,在地下工程建设调度、预警、救援中有着重要作用.高阶伪随机信号可同时包含数十个频率,其具有易于实现、频率可控、抗干扰能力强的特点,有应用于对地通讯的潜力和价值.鉴于此,本文提出一种基于高阶伪随机信号的对地通讯新方法.通过在高阶伪随机信号中设置静态频组和动态频组,利用静态频组保证多个主频的平均幅值以维持发射稳定性,利用动态频组对通讯信息编码,传输有效信息.在实际工作时,发射端将通讯信息编码转换为高阶伪随机信号,利用长导线源向大地发射,接收端利用电极或者线圈接收电磁信号,经模式识别、时频变换、反向解码转换为有效通讯信息.通过仿真测试和在济南市某煤矿井下试验,完成有效通讯信息的发射、传输、解译等过程,实现了基于高阶伪随机信号的对地通讯方法,验证了方法在地下工程通讯的可行性和可靠性.

    对地通讯高阶伪随机信号多频信号编码信号解码

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    潜山裂缝储层地震多尺度裂缝带预测方法研究

    杜昕范廷恩樊鹏军马淑芳...
    3184-3195页
    查看更多>>摘要：现有潜山裂缝储层地震预测主要描述地震视野下(数十至千米)某一特定尺度范围的裂缝带特征,为进一步突破地震裂缝预测尺度,综合描述太古界潜山裂缝储层多尺度特征,结合地震预测与模型表征发展地震多尺度裂缝带预测方法:(1)综合基于叠后地震的高陡"断缝体"刻画属性(描述大尺度裂缝带)、叠前AVO梯度方位各向异性预测属性(描述中小尺度裂缝带),利用Contourlet变换方法实现属性融合,作为断裂发育强度指导场.(2)对断裂发育强度指导场利用Hough变换方法进行矢量化提取,同时结合井筒FMI测井裂缝方向、地震叠前各向异性预测方位属性,建立断裂发育方向指导场.进一步根据矢量化提取结果,基于断裂带长度与数量服从幂律分布关系,统计分形维数.(3)结合发育强度指导场、发育方向指导场与分形维数,利用分布函数随机过程实现地震多尺度裂缝带预测.其中裂缝带分布位置以发育强度指导场为约束,利用泊松过程实现;裂缝带长度服从指数分布,并利用分形维数约束;裂缝带方向服从Fisher分布,并利用发育方向指导场约束.该方法应用于渤海M气田,预测的大尺度裂缝带与区域储层品质地质认识一致,中小尺度裂缝带与井区裂缝发育特征及生产测试较为一致,指导了 M气田开发井优化,证实该方法具有一定实用意义.

    太古界潜山裂缝预测地震多尺度裂缝带属性融合分布函数

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    低电阻率页岩气储层饱和度方程研究及应用——以川南长宁地区五峰组—龙马溪组为例

    黄莉莎闫建平郭伟李新景...
    3196-3210页
    查看更多>>摘要：页岩气含水(含气)饱和度是游离气量评价至关重要的参数,由于高成熟有机质石墨化、黄铁矿、黏土矿物及地层水等多种导电因素的影响,川南长宁、泸州、渝西等多个区块页岩气勘探开发进程中相继一些页岩气井出现测井超低电阻率现象(Rt＜5 Ωm),造成基于传统电法的饱和度计算方法(Archie公式、Simandoux方程等)不具适用性.因此,为了明确不同导电因素对低电阻率页岩气储层的影响规律,进而建立合理的饱和度评价模型实现提高低电阻率页岩气储层饱和度计算的精度,以川南长宁地区五峰组—龙马溪组低电阻率页岩气储层为例,首先,利用X衍射、地化、激光拉曼、镜下薄片、饱和度测试及测井等资料,在确立低电阻率页岩气储层岩石体积物理模型的基础上,依据并联导电模型,推导了考虑石墨化有机质、黄铁矿等多因素的改进饱和度电性响应方程;其次,通过电阻率响应数值模拟,结合实际井黏土矿物含量、黄铁矿含量、有机质石墨化程度、地层水饱和度及矿化度资料,明确了长宁区块五峰组—龙马溪组页岩高演化有机质石墨化、高含水饱和度是形成超低电阻率页岩气储层的最核心因素;最后,依据建立的饱和度响应方程,利用最优化迭代方法计算了低电阻率页岩气储层的含水饱和度,计算结果与保压取心饱和度测试数据的相关系数达到了 0.90以上,有效解决了低电阻率页岩气储层饱和度精确计算难度大的问题,为降低低电阻率页岩气勘探开发风险提供了依据.

    低电阻率页岩气饱和度方程川南地区五峰组—龙马溪组有机质石墨化

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    基于物理约束的分布式神经网络三维地应力预测模型

    马天寿向国富桂俊川贾利春...
    3211-3228页
    查看更多>>摘要：地应力是油气藏全生命周期中井壁稳定分析、水力压裂设计、地层出砂预防、套损预测防治和油气开采措施制定的重要基础参数.针对缺乏三维地震资料情况下的三维地应力场预测问题,以工区已钻井地应力测井解释结果为基础,建立了一种基于物理约束的分布式神经网络三维地应力预测模型.首先,采用测井解释方法获得工区已钻井地应力单井剖面,并通过Kriging插值构建三维地质模型;其次,将测井数据和三维地质模型的三维空间坐标喂入3个并行的全连接神经网络,引入地应力物理约束条件,提出了数据和物理双约束的条件,进而通过三维空间坐标实现三维地应力场的预测;再次,优选了数据和物理双约束的权重参数,与人工神经网络、支持向量回归、随机森林等三种机器学习模型以及克里金插值模型进行了对比;最后,评价了不同机器学习模型预测地应力的效果.研究结果表明:①研究区域的地应力满足潜在正断层应力状态,即垂向地应力＞最大水平地应力＞最小水平地应力;②数据和物理双约束权重参数取值对预测结果有显著影响,当权重参数λ=0.2时,三维地应力预测效果最优;③与人工神经网络、支持向量回归、随机森林、克里金插值等模型相比,本文模型预测得到的地层三维地应力和孔隙压力更准确,在工区内测试集预测得到的垂向地应力、最大水平地应力、最小水平地应力和地层孔隙压力的最大相对误差分别为0.63％、7.59％、7.16％、3.21％,而且,本文模型能够更加准确捕捉地应力梯度的三维变化特征,水平井段地应力和地层孔隙压力参数的正态分布特征明显.结论认为,物理约束的分布式神经网络模型能有效融合地形构造与地应力之间的联系,提高三维地应力预测的准确性和可解释性,为油田三维地应力场的预测提供了一种新的思路.

    三维地应力孔隙压力神经网络物理约束数据驱动地质模型

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    矿物溶解作用下颗粒粗糙度对多孔岩石渗透率和电导率的影响

    张雨田张佳欣李波罗瑀峰...
    3229-3240页
    查看更多>>摘要：矿物溶解过程广泛地存在于地下储层中.溶解作用的发生会在岩石内部产生新的流动通道,使地下储层的孔隙度发生变化,从而影响多孔岩石的物性参数,例如渗透率和电导率.为了定量研究多孔介质的颗粒粗糙度、渗透率和电导率在溶解作用下的关系,本研究采用线性布尔模型和四参数随机生成法(QSGS)对不同颗粒粗糙度的多孔介质进行建模.之后,采用双分布格子Boltzmann方法模拟岩石孔隙的溶解和渗透率演化过程.常见的溶解模式有均匀溶解、面溶解和虫洞溶解,主要受Péclet数(Pe)和Damköhler数(Da)这两个无量纲数控制.通过改变Pe数和Da数,我们相应地重现了不同的溶解模式.为了对岩石电导率进行数值计算,我们采用基于最小自由能的有限元法获得多孔介质的电场,然后根据欧姆定律计算岩石的有效电导率.研究结果表明,对于具有相同晶粒粗糙度的多孔介质,在不同溶解模式下,渗透率和电导率产生不同的变化规律.虫洞溶解模式下,渗透率和电导率变化最大;而面溶解模式下,变化最小.在相同的Pe和Da下,粗糙颗粒模型的渗透率和电导率变化显著高于光滑颗粒模型.

    矿物溶解颗粒粗糙度渗透率电导率

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    流体饱和岩样的震电勘探实验测量研究

    王军聂成洋关威胡恒山...
    3241-3252页
    查看更多>>摘要：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.

    震电效应界面电磁波伴随震电场频率响应

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    跨大洋水声传播建模与绕射效应

    魏士俨杨燕明阮海林
    3253-3264页
    查看更多>>摘要：跨大洋水声传播通常指传播距离超过一万公里、低频声波与深海海洋环境大尺度、连续相互作用的物理过程,是超远程水声探测的理论基础.水平绕射是指主要由水体声速变化引起的累积效应,是跨大洋水声传播中非常重要的物理现象.跨大洋水声传播水平绕射会引起声传播路径、到达信号方位角和声传播损失的巨大变化,导致因地形遮挡所产生的"声影区"变为"声照亮区",有利于水声事件的跨大洋水声传播和信号的超远程检测.为了克服传统柱坐标系下水声传播模型空间分辨率逐渐变差的缺点,本文首先在直角坐标系下构建了一种跨大洋三维水下声传播模型,可实现近、远程声场空间分辨率不变的声场仿真.然后在美国声学学会标准斜坡地形等基准问题下,通过比较镜像解和仿真结果以验证该模型的精度.最后以2022年1月15日的汤加海底火山喷发为实例,开展了火山T波传播建模仿真,实现了从太平洋跨越到大西洋的水声场快速计算,声场计算范围超过16000 km.结果表明,太平洋火山所激发的T波在南美洲大陆的南端产生了绕射,能够经非大圆路径到达大西洋中部并为阿松森岛的水听器三联体H10N所探测到.通过对比不同波导条件下的声场模型仿真结果,发现在南极附近海域声速的变化是产生声水平绕射效应的主要原因.定量比较结果表明,当考虑水体声速变化的累积效应时,在水平距离10000～16500 km范围的垂直剖面内声传播损失降幅可达60 dB以上,在850 m深度的水平面内声传播损失降幅也达到60 dB以上.水体声速变化引起的绕射效应是水声观测系统能够接收到跨大洋传播声信号的根本原因.

    跨大洋水声传播绕射效应汤加火山

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    《地球物理学报》稿约

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