各向异性联合反演的数值研究*

目前正交偶极子声波测井中广泛应用的各向异性反演方法为多参数联合反演的方法。该方法的目标函数由两部分构成:一是基于四分量旋转得到的快慢横波的波形匹配函数(简称主函数),二是主函数对方位求导后得到的辅助函数。该文深入研究了主函数与辅助函数以及二者的和(简称综合函数)随各向异性参数的变化特性与规律。数值模拟表明,主函数的最小值总是出现在各向异性大小为0、方位与快慢横波方位成45°的方位处,且在快横波方位上的地层各向异性大小附近存在极小值,该极值小于慢横波方位上的极小值;辅助函数在快慢横波方位上的值非常小,但在这两个方位上随各向异性大小变化不明显;综合函数可以反演出各向异性参数,但对方位的特性被弱化。     

利用斯通利波评价中孔低渗地层渗透率*

南中国海东部海域白云深水地区储层孔渗关系复杂,存在中高孔高渗、低孔低渗、中孔低渗等多种类型储层,出现储层间孔隙度相近、渗透率相差一到两个数量级的现象。岩心分析表明渗透率的主控因素是溶蚀孔隙发育和胶结物充填,给常规渗透率评价方法带来挑战。斯通利波对井中流体和孔隙流体之间的压力传递敏感,其幅度衰减和时间延迟可以反映储层流体的渗滤作用,能有效地进行地层渗透率的反演。利用斯通利波评价白云深水地区因孔喉连通性造成的渗透率差异问题,取得了良好的效果。     

利用气枪声源数据的地声参数反演*

本文通过对东海采集的气枪声源数据进行处理,基于地声参数对不同声场观测量的敏感性差异,利用分步反演的策略进行分析。首先选择距离接收阵七个不同的距离点数据,通过warping变换准确提取第三阶至第八阶简正波的频散曲线;利用海底声速对频散曲线敏感的特性来反演声速;由Hamilton经验公式求得海底密度;通过传播损失拟合获得海底衰减。不同距离点数据反演的海底声速与密度一致性较高。实验提取的频散曲线和和反演参数仿真结果、实验获取的传播损失与反演参数获得传播损失均拟合较好。     

利用井孔偶极弯曲波反演横向各向同性孔隙地层渗透率的研究

对利用井孔偶极弯曲波衰减特性反演横向各向同性孔隙地层的纵、横向渗透率进行了理论方法和数值研究.对软地层,在方差函数极值行为分析的基础上,用最小二乘反演对多组理论模拟数据进行处理,得到的纵、横向渗透率精度都比较高,这与软地层弯曲波衰减对纵向渗透率的敏感程度明显比硬地层高有关;用添加不同强度的随机噪声综合反映现场资料可能带来的误差,对多道间提取的衰减叠加求平均可明显的抵消噪声的影响;对快速孔隙地层偶极声测井理论模拟数据也尝试性地进行了纵、横向渗透率反演,发现,虽然硬地层弯曲波的衰减对纵向渗透率很不敏感,但纵向渗透率的取值偏离真值却对横向渗透率的反演结果有明显影响.     

各向异性扩散滤波远探测声波测井图像降噪方法*

声波远探测测井技术近年来在复杂油气藏的构造识别和储层评价中发挥着重要作用。该技术利用来自井外的反射波对井旁地质构造进行准确成像,但由于反射波具有幅度低、受幅度强的井孔直达波干扰等特点,实际数据提取到的反射波信噪比往往比较低,需要对反射波进行降噪处理。非线性各向异性扩散滤波能够在滤除图像噪声的同时保留图像边缘及细节等信息,在地震数据处理和医学图像去噪中都有广泛应用。该文从各向异性扩散滤波的基本原理入手,将提取到的井外反射波信号当作图像,采用不同扩散张量进行处理,通过含噪声的模拟数据处理验证了该方法的处理效果并建立起适合于远探测测井的数据处理流程,实际远探测数据处理结果进一步表明其具有较好的应用前景。     

SAW谐振器谐振频率微秒级快速检测方法*

针对高速旋转环境下的谐振式声表面波(SAW)传感器信号快速检测,提出基于回波损耗测量原理的SAW谐振器谐振频率微妙级快速检测方法.对SAW谐振器进行线性扫频激励的过程中,将反射信号经功率检波与比较器转换为数字脉冲信号,使用计时器实时计算脉冲信号中心对应频率快速求得SAW传感器谐振频率.在8000 r/min转速范围内对...     

高压换流站交流滤波器组相干噪声源声功率反演*

针对高压换流站内交流滤波器组相干噪声源的声功率难以确定的问题,该文提出了一种基于几何声学理论的声功率反演方法。该方法采用可同时考虑噪声源强度和相位的几何声学理论建立相干声场模型,在此基础上构建声功率反演模型,通过寻找使声学模型输出和实测数据差异最小的声源参数(强度和相位),实现了对相干噪声源声功率的反演。数值仿真和实验数据验证了该方法的有效性。     

水平层状横向同性地层中频率测深资料全参数快速迭代反演

提出水平层状横向同性地层中频率测深资料的全参数快速迭代反演算法,以便从测量资料中同时确定各个地层的横向、 纵向电导率及层界面深度.首先,利用水平层状介质中电磁场并矢Green函数在频率波数域中的解析解和Sommerfeld积分的 快速计算技术确定正演响应.然后,利用摄动理论和Fourier逆变换公式,研究建立一套快速求解全参数Fréchet导数的 有效算法,并利用规范化处理和奇异值分解技术给出迭代反演过程.最后,给出数值试验证明反演理论的有效性以及反演算法 的抗噪声能力.     

利用感应测量信息快速反演地层电导率

采用变形玻昂迭代法（ＤＢＩＭ）对６ＦＦ４０（深感应测井仪）的测量数据进行地层剖面重建。利用６ＦＦ４０的测量数据作为迭代的初始值,加快了迭代收敛速度;其次利用数值模式匹配（ＮＭＭ）解的Ｚ向解析性质和径向红性插值方法,避免了双重数积分,数值计算结果表明,上述两种方法应用后,其计算效率和反演质量均得到很大的提高。     

利用流固界面Scholte波的地层横波速度反演方法*

多道面波分析方法是一种有效的地声参数反演和结构成像工具,以往大多数相关研究都集中在利用自由表面Rayleigh波进行评价,而对于存在上覆流体层模型利用流固边界Scholte波的反演研究较少。而Scholte波在流固界面传播具有幅度大,传播距离远,衰减损耗小等特性,且在传播过程中可反映水下地层的诸多信息,对于探测水下沉积物以及开展水底地层结构分析具有重要意义。该文研究了利用流固边界Scholte波的地层横波速度反演方法。首先建立流固水平多层模型,使用Haskell传递矩阵方法来计算并揭示多阶模式Scholte波传播的频散特征,然后从二维时域有限差分方法合成波形中拾取速度特征与理论频散曲线比较一致,验证了模拟方法的有效性。最后为了提高反演效率和稳定性,引入模式搜索方法和Kuhn-Munkres算法,利用添加噪声的人工合成数据对三种典型水下地层模型进行了数值反演验证。该反演方法非常适合解决具有高度非线性、多参数和多模态目标函数的问题,且不依赖初始模型,能够稳定高效地得到反演结果。各类模型的反演结果与输入地层非均匀横波速度剖面吻合良好。     

Dispersion of circumferential waves on evacuated, water-loaded spherical steel shells

The phase-velocity dispersion curve of the A0 Lamb wave on a free plate tends to zero at the vanishing frequency while on an evacuated, free spherical shell, it turns upward. On a fluid-loaded shell, and for the analogous circumferential A0 wave, it again tends to zero, however, while a new A-wave (Scholte-Stoneley wave) which gets added due to fluid loading, is the one whose dispersion curve turns upward. This phenomenon is studied here for a thin stainless-steel shell on the basis of dispersion curves calculated from 3D elasticity theory, or obtained from the calculated shell resonances, and is explained by the physical nature (shell-borne or fluid-borne) of appropriate circumferential wave portions. We also establish connections with the previously found partial dispersion curves.     

冰层导波频散特性及参数反演实验研究

为高效准确地获得冰层厚度和力学参数, 研究了利用导波反演冰层参数的可行性。首先采用各向同性海冰波导模型, 计算了冰层泄漏导波的频散曲线。通过对冰层波导声传播特性及参数敏感性的分析, 分别在实验室和青海湖开展了实验, 通过在冰面上布置单发多收阵列获取冰面导波信号, 以此提取导波频散曲线。理论及实验结果表明: QS、QA₀和QS₀三个模态均对冰层厚度变化敏感; QS₀模态对冰层杨氏模量和泊松比的变化敏感, QS和QA₀模态对其变化不敏感。在实验室内, 利用QS₀模态成功反演了冰层的杨氏模量、泊松比及冰厚度, 分别为7.323 ± 0.154 GPa, 0.361 ± 0.01, 39.31 ± 0.36 mm; 野外实验成功捕捉了QS模态, 并利用其反演了冰层厚度, 反演误差小于5%。该研究为进一步开展大规模冰层野外实验及参数反演奠定了基础。     

含气孔裂隙地层的声波测井响应特征

本文以径向分层的孔、裂隙地层多极子井孔声场理论为基础,利用孔、裂隙介质弹性波动统一理论,数值模拟了井壁上有侵入时,单极和偶极声源激发的井孔声场随原状地层含气饱和度变化的特征和规律。结果表明：当原状地层裂隙发育时,相较于饱含水,饱含气时纵波幅度衰减严重,横波波至提前,波幅增大,斯通利波幅度变化不明显,低频时弯曲波到时提前,幅度增大;当原状地层裂隙不发育时,单极子、偶极子波形都对流体性质没有明显响应。可见,原状地层中裂隙的存在加剧了含气对纵波、横波的幅度以及到时的影响,而侵入带的存在使得斯通利波和高频弯曲波对原状地层流体性质变化不敏感。数值计算结果为利用声波响应特征识别致密气层提供了参考。     

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建立了等离子体-绝缘管-真空结构的等离子体天线物理模型,推导了新的色散关系方程,通过几何诠释,给出了一种新的高精度快速收敛求解方法,计算机仿真验证了结论的正确性和有效性。利用算法研究了当电子密度按线性律减小时,圆柱等离子体天线的色散关系,并绘制了方向图。这些结果对等离子体天线的分析与设计具有重要的参考价值。     

等离子体天线色散关系的一种高精度快速算法

建立了等离子体-绝缘管-真空结构的等离子体天线物理模型,推导了新的色散关系方程,通过几何诠释,给出了一种新的高精度快速收敛求解方法,计算机仿真验证了结论的正确性和有效性。利用算法研究了当电子密度按线性律减小时,圆柱等离子体天线的色散关系,并绘制了方向图。这些结果对等离子体天线的分析与设计具有重要的参考价值。     

Lamb waves in two-dimensional phononic crystal plate with anisotropic inclusions

An analysis is given to the band structure of the two-dimensional phononic crystal plate constituted of a square array of elastic anisotropic, circular Pb cylinders embedded in elastic isotropic epoxy. The numerical results show that the band gap can be tuned by rotating the anisotropic material orientation. It is found that the influence of anisotropy on band gap of Lamb wave is clearly different from that on the band gap of bulk waves. The thickness of the system under study is a sensitive parameter to affect the influence of anisotropic materials on the normalized gap width.     

多光谱真温快速反演方法

材料的未知发射率是辐射测温的一大障碍,它导致了无法依靠单组测量数据获得材料的真实温度,人们只能通过假定材料发射率模型来计算出材料的亮度温度等非真实温度.基于这样的背景,Gardner J等科学家们提出了多光谱测温法并不断完善其理论,如今多光谱测温广泛应用于高温和超高温测量、高温目标的热性能测量、真实温度动态测量等.20...     

电子回旋波与快波协同效应的数值研究

在考虑了电子的反弹平均效应及高能电子的相对论效应下,通过数值求解电子的Fokker-Planck方程,研究了托卡马克等离子体中快波与电子回旋波电流驱动问题。采用九点差分法对方程进行离散,应用近似LU因子分解法对方程进行了数值求解。计算结果表明快波与电子回旋波联合电流驱动具有很强的协同效应,在两波联合电流驱动下,驱动电流大于单波电流驱动之和。