2021年, 第56卷, 第5期　刊出日期：2021-10-15

  

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  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 0-0.

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智能地球物理
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  利用反射地震资料和多尺度训练集的深度学习速度建模

  韩明亮, 邹志辉, 马锐

  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 935-946. https://doi.org/10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2021.05.001

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  韩明亮, 邹志辉, 马锐. 利用反射地震资料和多尺度训练集的深度学习速度建模[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(5): 935-946.

  HAN Mingliang, ZOU Zhihui, MA Rui. Deep learning-driven velocity modeling based on seismic reflection data and multi-scale training sets[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2021, 56(5): 935-946.

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  随着地震勘探数据量的逐渐增大，常规地震速度建模方法在稳定性、精度和计算效率等方面均面临挑战。为此，提出一种利用反射地震资料和多尺度训练集的深度学习速度建模的方法，即将反射波形数据和速度谱联合作为全卷积神经网络的输入，并在网络中引入Dropout层提高泛化能力，结合多尺度训练集，实现从地震数据到速度模型的映射。为了测试该方法在不同地质构造条件下的效果和适用性，分别应用层状模型、孤立异常体模型和BP盐丘模型进行数值实验。实验结果表明，联合使用地震反射波形和速度谱作为深度学习特征数据集时，速度建模准确性优于仅采用地震反射波形或速度谱作为特征数据集的结果，并克服了单独使用反射波形导致建模不稳定和单独使用速度谱建模精度不足的缺陷；使用多尺度速度模型构建训练集的速度建模结果在异常体边界的准确性优于采用单尺度模型训练集；深度神经网络只需经过一次训练，就可以快速地对与训练集中速度结构相似的地下构造进行速度建模，比常规方法具有更高的计算效率。在构建大量速度模型时，该方法具有很好的推广价值。
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  构建三维深度监督网络的断层检测方法

  王静, 张军华, 芦凤明, 孟瑞刚, 王作乾, 常健强

  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 947-957. https://doi.org/10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2021.05.002

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  王静, 张军华, 芦凤明, 孟瑞刚, 王作乾, 常健强. 构建三维深度监督网络的断层检测方法[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(5): 947-957.

  Wang Jing, Zhang Junhua, Lu Fengming, Meng Ruigang, Wang Zuoqian, Chang Jianqiang. Research on fault detection method based on 3D deeply supervised network[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2021, 56(5): 947-957.

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  地震资料人工解释断层往往具不确定性。随着计算机和人工智能的发展，深度学习技术越来越多地应用于地球物理领域，多种基于卷积神经网络的算法也广泛地应用于断层识别。为此，结合三维U-Net和深度残差网络，引入多层深度监督的机制，构建了一种基于三维深度监督网络的断层检测方法。残差模块的引入能够简化网络的学习目标，降低训练难度，而多层的深度监督能够为网络提供更多的反馈，减轻训练过程中潜在的梯度消失，使解码器子网络能够学习到不同尺度的断层语义信息，可进一步提高断层识别的准确性。理论模型测试和实际地震资料的应用表明，该方法可以有效识别断层位置；与常规U-Net网络相比，减少了小断层的漏识别和错误识别；识别的大断层连续性好，断层细节更丰富，明显提高了断层识别的准确性。
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  基于循环一致性生成对抗网络的地震数据随机噪声压制方法

  吴学锋, 张会星

  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 958-968. https://doi.org/10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2021.05.003

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  吴学锋, 张会星. 基于循环一致性生成对抗网络的地震数据随机噪声压制方法[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(5): 958-968.

  WU Xuefeng, ZHANG Huixing. Random noise suppression method of seismic data based on CycleGAN[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2021, 56(5): 958-968.

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  压制随机噪声、提高信噪比是地震数据处理中的关键任务。为此，提出一种基于循环一致性生成对抗网络（CycleGAN）的地震数据随机噪声压制方法。构建的CycleGAN由两个生成器和两个判别器构成，为防止网络退化，生成器由Resnet构成，用以学习含噪数据与无噪数据之间的特征映射；为提高网络的分辨率和准确性，选用PatchGAN作为判别器；同时，在传统对抗损失的基础上，添加循环一致性损失，用以提升网络训练的稳定性。完成网络构建后，针对模型数据和实际数据调整网络参数，训练和测试网络，分析去噪前后数据的信噪比和均方根误差；并通过计算单道数据频谱，进一步分析局部去噪效果。模型数据和实际数据测试结果表明，该方法能够较好地消除地震数据中的随机噪声，且去噪效果优于小波阈值去噪方法，从而验证了所提方法的可行性。
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  融入先验信息的深度学习地震子波振幅谱估计

  黄颜茹, 高静怀, 陈红灵, 姜秀娣

  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 969-978. https://doi.org/10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2021.05.004

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  黄颜茹, 高静怀, 陈红灵, 姜秀娣. 融入先验信息的深度学习地震子波振幅谱估计[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(5): 969-978.

  HUANG Yanru, GAO Jinghuai, CHEN Hongling, Jiang Xiudi. Estimating the amplitude spectrum of seismic wavelet via prior knowledge embedded deep learning[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2021, 56(5): 969-978.

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  地震子波的提取对于地震资料处理有着至关重要的作用。地震子波由振幅谱与相位谱表征，因此估计地震子波的振幅谱是关键步骤。常用的地震子波振幅谱提取方法对反射系数类型以及地震子波形态都有一定限制，导致这些方法无法广泛应用于实际地震数据处理。为了准确获取地震子波振幅谱，提出一种融入先验信息的深度学习方法。首先，基于地震子波谱具有光滑性这一先验信息，对观测地震数据进行预处理；然后，将平滑后的地震记录振幅谱输入一个12层的深度神经网络，得到地震子波振幅谱。与传统的谱模拟方法相比，该方法不需要任何反射系数假设，不仅能够对单峰和非单峰地震子波振幅谱进行很好的估计，还可避免各种多项式拟合方法中的参数估计以及有效频段估计带来的计算误差，具有较好的抗噪性。模型算例和实际数据的测试结果都证明了该方法的优越性。
消息
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  本期广告索引

  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 978-978.

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  . 本期广告索引[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(5): 978-978.

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处理技术
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  应用人工神经网络算法的地震面波非线性反演

  王一鸣, 宋先海, 张学强

  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 979-991. https://doi.org/10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2021.05.005

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  王一鸣, 宋先海, 张学强. 应用人工神经网络算法的地震面波非线性反演[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(5): 979-991.

  WANG Yiming, SONG Xianhai, ZHANG Xueqiang. Research on nonlinear inversion of seismic surface waves based on artificial neural network algorithm[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2021, 56(5): 979-991.

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  利用瑞雷波频散曲线反演地下介质的横波速度是一种有效可靠的地球物理方法，且已被广泛应用于近地表地质调查和勘测。传统线性反演方法已不能满足日益复杂的目标或任务的需求，而非线性反演方法因其反演速度快、原理直观易懂而倍受关注。非线性反演方法中的人工神经网络具有自组织、自学习能力、联想记忆能力、高度容错性和抗干扰性，对不同反演问题能（通过相应网络训练后）反演出相应的目标参数。鉴于此，引入BP人工神经网络对地震面波进行反演，通过网络设计、训练和学习，求得最优解而不是精确解，以此避免了其他非线性反演方法易陷入局部极小值的问题。通过选取BP神经网络对多种典型地质模型在无噪和含噪情形下得到的频散曲线分别进行反演，并对比反演结果与真实数据，验证了此方法反演频散曲线的有效性和稳定性。最后，对实际数据进行反演，并与其他方法反演结果进行对比、分析，检验了该反演方法的实用性。
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  利用Shearlet变换提高叠后地震资料分辨率

  郭爱华, 路鹏飞, 余波, 卢成慧, 汪彬, 万玲娜

  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 992-1000. https://doi.org/10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2021.05.006

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  郭爱华, 路鹏飞, 余波, 卢成慧, 汪彬, 万玲娜. 利用Shearlet变换提高叠后地震资料分辨率[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(5): 992-1000.

  GUO Aihua, LU Pengfei, YU Bo, LU Chenghui, WANG Bin, WAN Lingna. Improving post-stack seismic data resolution based on Shearlet transform[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2021, 56(5): 992-1000.

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  反褶积、Q补偿、谱白化、小波变换等方法在提高地震资料分辨率的同时往往会放大噪声，降低地震资料的信噪比。由于地震随机噪声服从高斯分布且其本身并无方向性，因而在Shearlet域可将有效信号与随机噪声分开。通过Shearlet变换将地震信号转换到Shearlet域，对Shearlet域系数进行合理的补偿后，再做Shearlet反变换，可实现对地震资料的提高分辨率处理。结合Shearlet变换的这两个特点，首先舍弃随机噪声Shearlet域系数，同时只对优势频带范围内的Shearlet域系数做补偿和提频处理。这样既提高地震资料分辨率又保持了地震资料信噪比。合成地震数据和叠后实际资料的处理结果表明，本文方法可有效提高叠后地震资料分辨率。
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  应用时变子波的盲反射系数反演

  江雨濛, 曹思远, 陈思远, 蔡明俊, 张家良

  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 1001-1009. https://doi.org/10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2021.05.007

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  江雨濛, 曹思远, 陈思远, 蔡明俊, 张家良. 应用时变子波的盲反射系数反演[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(5): 1001-1009.

  JIANG Yumeng, CAO Siyuan, CHEN Siyuan, CAI Mingjun, ZHANG Jialiang. A blind deconvolution method based on the time-varying wavelet[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2021, 56(5): 1001-1009.

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  由于地震数据的非稳态和全盲特性，实际地震子波通常是未知的且其波形会随传播时间发生变化，故常规基于稳态子波假设的反射系数反演精度将难以保证。为此，利用广义S变换将非稳态地震数据变换到时频域，基于自相关理论逐点提取子波并重新构建时变子波矩阵，而不再是从一道地震记录中仅提取一个时不变子波，将其应用于反演模型以实现非稳态地震资料反射系数的盲反演。模型测试和实际资料处理结果表明，相较于传统时不变子波反演方法，所提方法考虑了地震信号的时变特征，且是数据驱动的，更适用于实际地震资料，能得到更精确的时变子波结果和较高分辨率的反射系数剖面。
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  基于SSEC-EWT的地震资料噪声压制算法

  孟娟, 高琴, 李亚南

  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 1010-1021. https://doi.org/10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2021.05.008

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  孟娟, 高琴, 李亚南. 基于SSEC-EWT的地震资料噪声压制算法[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(5): 1010-1021.

  MENG Juan, GAO Qin, LI Ya'nan. Noise suppression algorithm for seismic data based on SSEC-EWT[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2021, 56(5): 1010-1021.

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  高信噪比地震资料是开展油气勘探的可靠基础。针对现行去噪方法大多难以同时压制地震资料中普遍存在的面波和随机噪声，且在去噪的同时易损害有效波的不足，提出基于S谱能量曲线（S-Transform spectrum energy curve，SSEC）与改进经验小波变换（Empirical wavelet transform，EWT）的地震资料噪声压制算法。先对地震记录进行S变换，根据S谱求取各频点能量，以能量曲线极大值点频率及ε邻域法确定频谱分割边界，完成改进的EWT；再通过SSEC确定面波所在本征模函数（Intrinsic mode function，IMF），并构造带通滤波器对面波IMF进行滤波，以保护有效波，实现精准的面波压制；然后计算其余IMF主频，根据有效波频率阈值去除随机噪声IMF，得到最终去噪后记录。仿真测试显示，改进的EWT能精确地根据地震信号的频率和能量自适应地对其进行分解，实现面波与随机噪声的提取与分离，尤其在强噪声背景下仍能精准实现面波与随机噪声的同步分离；实际地震资料处理结果表明，该算法在压制面波和随机噪声的同时能兼顾保护有效波，提高地震资料的信噪比。
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  利用波原子分解系数自适应Wiener滤波方法压制地震数据随机噪声

  刘彦萍, 张乃禄, 仵杰, 严正国, 高建申

  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 1022-1029,1047. https://doi.org/10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2021.05.009

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  刘彦萍, 张乃禄, 仵杰, 严正国, 高建申. 利用波原子分解系数自适应Wiener滤波方法压制地震数据随机噪声[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(5): 1022-1029,1047.

  LIU Yanping, ZHANG Nailu, WU Jie, YAN Zhengguo, GAO Jianshen. Utilizing the method of wave atom decomposition coefficient with adaptive Wiener filtering to suppress seismic random noise[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2021, 56(5): 1022-1029,1047.

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  随机噪声是地震勘探数据中常见的背景噪声，会对有效信号产生负面影响，有必要研究更适用的方法去除随机噪声。为此，提出基于波原子分解系数自适应Wiener滤波，并对滤波后的系数进行波原子重构的方法，压制随机噪声以突出有效信号。针对人工合成地震记录，应用SVD阈值、二维多尺度小波分解阈值和波原子分解阈值三种滤波方法与所提方法进行对比测试及分析，可见所提方法在压制随机噪声的同时能充分保留有效信号，使反射同相轴更清晰且连续性更好。利用该方法还对实际地震记录进行了滤波处理，并与用上述三种阈值和时频峰值等滤波方法处理后的记录作对比，进一步表明所提方法在压制随机噪声与保持有效信号方面的性能更优，具有较强的实用性。
地震模拟
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  多松弛时间格子Boltzmann方法的黏滞吸收边界

  姜春涛, 周辉, 夏木明, 唐瑾璇, 王颖

  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 1030-1038. https://doi.org/10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2021.05.010

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  姜春涛, 周辉, 夏木明, 唐瑾璇, 王颖. 多松弛时间格子Boltzmann方法的黏滞吸收边界[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(5): 1030-1038.

  JIANG Chuntao, ZHOU Hui, XIA Muming, TANG Jinxuan, WANG Ying. Viscous absorbing boundary of the multiple-relaxation-time lattice Boltzmann method[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2021, 56(5): 1030-1038.

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  当介质的几何结构复杂或者内部存在强物性界面时，传统的地震波正演模拟方法的计算结果往往难以满足实际精细波场计算的要求。多松弛时间格子Boltzmann方法（MRT-LBM）是一种新兴数值模拟方法，具有稳定性好、计算精度高、边界处理灵活等优点。针对MRT-LBM数值模拟时面临的人工截断边界，提出了一种基于多松弛参数的黏滞吸收边界方案。由于边界反射的压制效果对衰减参数很敏感，因此通过大量数值模拟实验选择了最优参数组合，获得了适用性强的吸收边界条件。该吸收边界条件的算法简单，且可扩展性强。最后应用均匀模型和简单非均质模型验证了其吸收效果，并用复杂的BP模型验证了其适用性。
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  基于最小范数优化交错网格有限差分系数的波动方程数值模拟

  唐超, 文晓涛, 王文化

  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 1039-1047. https://doi.org/10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2021.05.011

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  唐超, 文晓涛, 王文化. 基于最小范数优化交错网格有限差分系数的波动方程数值模拟[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(5): 1039-1047.

  TANG Chao, WEN Xiaotao, WANG Wenhua. Numerical simulation of wave equations based on minimum-norm optimization of staggered-grid finite-difference coefficients[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2021, 56(5): 1039-1047.

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  在采用有限差分法进行波动方程数值模拟时，其固有的数值频散现象影响计算结果的精度。已有常系数优化方法，大多是在给定误差阈值条件下通过求解满足最宽波数覆盖范围的差分系数压制数值频散，但这会导致较小波数区间的频散误差较大，造成波场传播过程中显著的误差积累效应。为此，提出了一种新的声波方程交错网格优化有限差分正演模拟方法。首先基于L₁范数在波数域建立空间一阶导数的目标函数，然后采用交替方向乘子法（ADMM）求解交错网格有限差分系数。数值频散曲线对比表明，在万分之一的误差容限条件下，ADMM算法在中低波数域对频散误差的控制效果更好。均匀介质模型和复杂模型的数值实验证明，基于不同范数的优化方法中，L₁范数对误差积累的控制效果更优。
岩石物理
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  砂砾岩油藏影响压裂效果关键地质力学因素研究及应用

  熊健, 林海宇, 唐勇, 刘向君, 王小军, 梁利喜

  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 1048-1059. https://doi.org/10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2021.05.012

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  熊健, 林海宇, 唐勇, 刘向君, 王小军, 梁利喜. 砂砾岩油藏影响压裂效果关键地质力学因素研究及应用[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(5): 1048-1059.

  XIONG Jian, LIN Haiyu, TANG Yong, LIU Xiangjun, WANG Xiaojun, LIANG Lixi. A case study of key geomechanical factors affecting fracturing effect in sandy conglomerate reservoirs[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2021, 56(5): 1048-1059.

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  地质工程一体化技术是致密砂砾岩油藏实现效益开发的有效途径，地质力学参数在地质工程一体化中起桥梁作用。以准噶尔盆地中拐—玛南地区上乌尔禾组砂砾储层为例，分析了影响储层压裂效果的关键地质力学因素。首先，通过研究乌尔禾组储层岩石力学参数与声波、体积密度间的关系，揭示储层岩石力学参数的响应机制，并建立储层岩石力学参数的测井计算模型，基于已钻井压裂和测井资料，建立了地层孔隙压力多参数预测模型和地应力计算模型；然后采用灰色关联法研究了地质力学参数与米采液指数的关联程度，明确了影响压裂效果的地质力学主控因素依次为水平应力差、脆性指数、弹性模量、抗张强度以及单轴抗压强度；最后利用层次分析法构建了综合考虑主控因素影响的储层压裂工程评价模型，为研究区储层压裂优化设计提供了依据。
偏移成像
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  基于最优输运原理的陆上单分量资料弹性波全波形反演

  李青阳, 吴国忱, 王玉梅, 慎国强, 段沛然

  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 1060-1073. https://doi.org/10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2021.05.013

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  李青阳, 吴国忱, 王玉梅, 慎国强, 段沛然. 基于最优输运原理的陆上单分量资料弹性波全波形反演[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(5): 1060-1073.

  LI Qingyang, WU Guochen, WANG Yumei, SHEN Guoqiang, DUAN Peiran. Elastic full-waveform inversion of land single-component seismic data based on optimal transport theory[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2021, 56(5): 1060-1073.

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  陆上地震单分量地震数据只包含纵波信息，没有横波信号。声波全波形反演是最常用的利用纵波数据反演地下纵波速度、密度的方法，但忽略了单分量资料的弹性AVO特征和转换纵波的存在。为此，基于弹性介质假设推导了伪压力弹性波方程，该方程数值模拟结果仍为标量波信号，但具备弹性AVO特征和转换纵波信息，能够指示横波速度的变化。在此基础上构建了利用纵波数据进行弹性参数全波形反演的理论框架。由于全波形反演的高度非线性，准确的初始速度建模尤为重要，引入基于最优输运理论的二次Wasserstein距离（W₂范数），在不增加计算量的前提下优化了目标函数的凸性，克服了周期性跳跃导致的局部极值问题。在此基础上，再进行常规的基于L₂范数反演，克服了对初始模型的依赖。应用重采样的Marmousi模型验证了该方法仅用纵波数据反演纵、横波速度的有效性，以及避免周期性跳跃方面的优势。将该方法应用于中国东部M工区的实际地震资料，验证了该方法的实用性和稳定性。
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  共聚焦点层析成像方法

  沈天晶, 胡叶正, 黄旭日, 曹卫平, 徐云贵

  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 1074-1085. https://doi.org/10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2021.05.014

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  沈天晶, 胡叶正, 黄旭日, 曹卫平, 徐云贵. 共聚焦点层析成像方法[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(5): 1074-1085.

  SHEN Tianjing, HU Yezheng, HUANG Xuri, CAO Weiping, XU Yungui. Research on tomography method based on common focus point[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2021, 56(5): 1074-1085.

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  面对复杂的地下空间，传统的层析成像方法存在诸多问题，比如在迭代求解的过程中需要反复进行偏移，计算量较大；利用射线追踪正演，地质结构复杂时射线反射角度难以求取。为此，提出了一种基于共聚焦点（CFP）理论进行速度反演的方法。该方法首先通过拾取DTS面板上的时移，迭代求取逆时聚焦算子；再利用逆时聚焦算子与时间残差，对速度模型的聚焦位置进行扰动；最后利用代数迭代方法中的系数将旅行时残差换算成慢度变化量，分配到射线路径上的每一个网格上，得到扰动后的速度模型；交替迭代更新聚焦点位置和网格速度以获得最终模型。与常规的速度反演方法相比，该方法利用单向旅行时进行反演，不需考虑复杂结构的反射问题，同时不用在每次迭代中重复偏移，并且只需考虑反射界面的数个几何点，避免了大型矩阵的求逆，从而大大减少了计算量。模型试算结果表明，即使在初始速度模型误差较大的情况下，也能快速收敛，取得较为满意的结果。
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  声波各向异性动态聚焦束逆时偏移

  肖建恩, 李博, 万城程, 蔡杰雄, 白英哲, 李振春

  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 1086-1092. https://doi.org/10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2021.05.015

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  肖建恩, 李博, 万城程, 蔡杰雄, 白英哲, 李振春. 声波各向异性动态聚焦束逆时偏移[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(5): 1086-1092.

  XIAO Jian'en, LI Bo, WAN Chengcheng, CAI Jiexiong, BAI Yingzhe, LI Zhenchun. Acoustic anisotropic reverse time migration with dynamically focused beams[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2021, 56(5): 1086-1092.

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  高斯束逆时偏移是一种采用高斯束加权积分构建格林函数的逆时偏移算法，结合了逆时偏移的高精度和高斯束偏移的灵活性、高效性，能够面向目标成像。对于高斯束逆时偏移算法，成像精度很大程度上取决于初始参数的设置：当初始波束宽度较小时，浅层构造成像精度高，但波束宽度会随着距离增加快速发散，影响中深部成像效果；当初始波束宽度较大时，波束宽度沿射线路径变化比较缓慢，但会降低中心射线振幅及旅行时计算精度，进而影响成像质量。为此，将动态聚焦束思想应用于高斯束逆时偏移算法，通过选取合适束算子构建格林函数，进而通过格林函数实现正、反向波场延拓，最后通过正、反向波场的互相关求取成像结果，实现各向异性动态聚焦束逆时偏移。数值模型测试验证了算法的正确性和有效性。
消息
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  本刊获河北省优秀期刊、好文章两项荣誉证书

  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 1092-1092.

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  . 本刊获河北省优秀期刊、好文章两项荣誉证书[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(5): 1092-1092.

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微地震
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  剪张源约束下的单井微地震震源机制反演

  刘磊, 宋维琪, 杨小慧, 胡建林, 董林, 喻志超

  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 1093-1104. https://doi.org/10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2021.05.016

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  刘磊, 宋维琪, 杨小慧, 胡建林, 董林, 喻志超. 剪张源约束下的单井微地震震源机制反演[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(5): 1093-1104.

  LIU Lei, SONG Weiqi, YANG Xiaohui, HU Jianlin, DONG Lin, YU Zhichao. Single-well microseismic focal mechanism inversion under shear-tensile source constraint[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2021, 56(5): 1093-1104.

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  水力压裂微地震监测数据中包含震源机理信息，可以用于描述裂缝破裂类型及工区应力状态，对压裂效果评价及后续压裂方案制定具有重要指导意义。单井观测系统监测张角小、方位单一，全矩张量反演难以进行。为此，将震源约束为“剪切—张裂”模式，综合利用压裂射孔、测井及定位资料，设计了一种基于三分量微地震记录各道P、S波波形能量和初至极性匹配的目标函数，进行全空间网格搜索的单井微地震震源机制反演方法。合成数据测试结果表明：无噪声条件下，该方法的各参数反演准确率均超过81%，10dB噪声条件下反演准确率也高于51%，且各参数抗噪能力依次为：张裂角 > 倾角 > 走向角 > 滑动角。最后将该方法应用于实际页岩压裂微地震资料，反演结果表明该段压裂的微地震事件主要由岩体受一对力偶或两对大小不同力偶的破裂和滑移形成，且岩石受挤压破裂而形成的闭合型裂缝要多于因扩张破裂形成的张开型裂缝。
综合研究
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  南海东部滚动背斜速度变化特征及勘探、开发启示

  刘振, 李黎, 李伟, 沈水荣, 李熙盛, 王要森

  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 1105-1116. https://doi.org/10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2021.05.017

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  刘振, 李黎, 李伟, 沈水荣, 李熙盛, 王要森. 南海东部滚动背斜速度变化特征及勘探、开发启示[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(5): 1105-1116.

  LIU Zhen, LI Li, LI Wei, SHEN Shuirong, LI Xisheng, WANG Yaosen. Velocity variation characteristic of rollover anticline and its enlightenment for exploration and development in the eastern South China Sea[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2021, 56(5): 1105-1116.

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  南海东部滚动背斜普遍存在相似的时、深域构造差异特征，即“深度域构造近断层位置加深、远离断层位置抬升及深度高点相对时间高点远离断层”的构造变化特征，这种特征使构造预测存在较大误差，并成倍地影响油气藏资源量评价。上述时、深域构造差异特征来源于远离主断层上盘地层速度的快速减小。基于此认识，利用油田的钻探数据研究了背斜的速度变化规律，进一步提出沿层平均速度趋势法和梯度约束速度建模方法，获得以下认识：①速度梯度对油藏构造评估的影响较大，单井、常速度对构造的控制作用有限；②井点平均速度对构造评价影响较小；③研究区同类背斜速度变化与断层、埋深及位置有关；④局部范围内速度梯度与断距、埋深呈正比，与高点距断层的距离呈反比；⑤地震资料高点往往是探井优选的位置，对于滚动背斜构造，若仅钻探“时间高点”，可能会误判含油气构造，有必要进一步评价。应用所提方法成功推动了LF-C油田剩余油挖潜，并有效评估了HZ-D含油构造的储量潜力，促进了油气田的勘探和开发。
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  基于经验模态分解字典的自适应匹配追踪谱分解方法及其在油气检测中的应用

  潘辉, 印兴耀, 李坤, 裴松

  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 1117-1129. https://doi.org/10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2021.05.018

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  潘辉, 印兴耀, 李坤, 裴松. 基于经验模态分解字典的自适应匹配追踪谱分解方法及其在油气检测中的应用[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(5): 1117-1129.

  PAN Hui, YIN Xingyao, LI Kun, PEI Song. Spectral decomposition method of adaptive matching pursuit based on empirical mode decomposition dictionary and its application in oil and gas detection[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2021, 56(5): 1117-1129.

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  利用地震信号的瞬时属性确定时频原子动态参数的扫描范围，获得的瞬时频率稳定性较差且存在负值。利用连续相位求取瞬时频率易受噪声影响，并存在频率异常值。为此，首次将经验模态分解（EMD）引入匹配追踪（MP）算法，提出了基于EMD字典的自适应MP谱分解方法。将EMD视为一种基于过完备时频字典的稀疏分解方法，在计算匹配原子主频的过程中，引进基于连续相位的阻尼最小二乘反演求解瞬时频率，并加入整形正则化算子对数据进行平滑处理，利用整形正则化平滑算子的阻尼最小二乘法有效避免了频率异常值，得到的瞬时频率曲线更平滑、真实，且更突显高频成分。将基于EMD字典的快速MP方法应用于储层含油气性预测，对比不同尺度瞬时谱剖面可以清楚地看到明显的低频阴影现象，且提高了分解效率，从而进一步验证了方法可行性。
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  基于绕射信息提取技术的断裂识别方法及应用

  肖曦, 周鹏, 张益明, 霍守东, 王志红, 陈建华

  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 1130-1136,1179. https://doi.org/10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2021.05.019

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  肖曦, 周鹏, 张益明, 霍守东, 王志红, 陈建华. 基于绕射信息提取技术的断裂识别方法及应用[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(5): 1130-1136,1179.

  XIAO Xi, ZHOU Peng, ZHANG Yiming, HUO Shoudong, WANG Zhihong, CHEN Jianhua. Research and application of fracture identification method based on diffraction information extraction technology[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2021, 56(5): 1130-1136,1179.

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  鄂尔多斯盆地A区块的地质、地震特征表现为：地表条件复杂，致密气储层非均质强、厚度小，不同井的气层测试产量差异很大，断层、裂缝影响油气富集并具有后期调整、再分配气层分布的作用；地震资料分辨率低，常规叠后数据难以满足薄储层中断层、裂缝体系识别的需求。为此，首先利用基于L₀范数稀疏反演的压缩感知地震资料处理方法提高数据分辨率，为后续薄储层中断裂体系识别创造良好的资料条件。在此基础上探索基于中值滤波技术的绕射信息提取方法，在保幅偏移地震数据体上提取绕射信息，得到清晰的断点和断层信息；根据绕射波地震数据振幅及相位在空间上的不连续性，通过蚂蚁体追踪刻画断层和裂缝分布。结果表明：处理后的数据分辨率得到有效提高，并且断点清晰，更易识别断层；与常规叠后属性相比，基于绕射信息提取技术的断裂识别方法能够识别更小尺度的断裂；对比钻井气层解释结果、产能资料与绕射断裂识别结果发现，断裂和气层同时存在时产能较高，该认识可为井位部署提供重要依据。
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  确定性反演协同约束的叠后随机地震反演方法

  张丰麒, 刘俊州, 刘兰锋, 时磊, 韩磊

  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 1137-1149. https://doi.org/10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2021.05.020

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  张丰麒, 刘俊州, 刘兰锋, 时磊, 韩磊. 确定性反演协同约束的叠后随机地震反演方法[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(5): 1137-1149.

  ZHANG Fengqi, LIU Junzhou, LIU Lanfeng, SHI Lei, HAN Lei. The methodology of a post-stack stochastic seismic inversion with the co-constraint of deterministic inversion[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2021, 56(5): 1137-1149.

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  在前人的工作基础上，提出了确定性反演协同约束的叠后随机地震反演方法。以序贯Gibbs扰动模拟、扩展Metropolises—Hastings （M-H）算法为核心，引入层序地层网格，自适应融入地质统计学、构造以及沉积模式等信息，整个反演过程无需计算地层的局部倾角或进行复杂的坐标转换。针对随机地震反演结果的高频成分仍具有较大的不确定性，造成不同实现展示的储层特征差异较大，结合序贯Gibbs扰动模拟与同位协同克里金，通过引入确定性反演结果的协同约束，进一步限定随机反演候选解空间，从而降低随机地震反演高频成分的不确定性。获得以下认识：①相比确定性反演，随机地震反演可以产生高分辨率的反演结果，其中垂向变差影响随机反演的垂向分辨率，横向变差影响随机反演的横向连续性。②与均匀地震网格相比，由于层序地层网格融入了构造和沉积模式等信息，因此更适合变差函数横向约束随机反演；借助重采样矩阵，在层序地层网格进行抽样模拟，在均匀地震网格进行褶积正演，整个反演过程既满足构造和沉积模式的约束，同时又符合地球物理原理。③通过引入确定性反演的协同约束，可进一步限定候选解的解空间，增强波阻抗随机反演结果与确定性反演结果的相关性，进而降低随机反演高频成分不确定性。实际数据试算表明，通过对比随机反演的四个不同实现，验证了所提算法的有效性。
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  裂缝融合分析的窄方位叠前裂缝预测技术

  熊晓军, 张鑫, 张本健, 张正鹏, 许志远, 罗海龙

  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 1150-1156. https://doi.org/10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2021.05.021

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  熊晓军, 张鑫, 张本健, 张正鹏, 许志远, 罗海龙. 裂缝融合分析的窄方位叠前裂缝预测技术[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(5): 1150-1156.

  XIONG Xiaojun, ZHANG Xin, ZHANG Benjian, ZHANG Zhengpeng, XU Zhiyuan, LUO Hailong. Fracture prediction technology on prestack narrow azimuth data with fracture fusion analysis[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2021, 56(5): 1150-1156.

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  熊晓军等基于地震波在各向异性介质与各向同性介质中的AVO差异，提出标准差统计方法进行叠前裂缝预测，裂缝预测结果宏观趋势正确；但由于采用窄方位或单方位地震资料（覆盖次数低），预测的裂缝发育带连片性差。为此，通过改进标准差统计方法的裂缝预测流程，引入裂缝融合分析方法，有效克服了采用窄方位或单一方位数据预测裂缝的缺陷，可以准确表征高角度裂缝发育带的三维空间分布特征。首先采用基于标准差统计的窄方位叠前裂缝预测方法，再引入基于网格聚类分析的裂缝融合技术，最后得到纵横向连续性强的裂缝数据体。对中国N区的海洋窄方位叠前地震资料的应用结果表明，所提方法可有效地表征高角度裂缝发育带的展布特征，与钻井数据符合度高。
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  基于WVD-MEM的高分辨河道识别方法

  牛双晨, 程冰洁

  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 1157-1169. https://doi.org/10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2021.05.022

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  牛双晨, 程冰洁. 基于WVD-MEM的高分辨河道识别方法[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(5): 1157-1169.

  NIU Shuangchen, CHENG Bingjie. High-resolution channel identification method based on WVD-MEM[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2021, 56(5): 1157-1169.

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  作为重要的油气储集体，河道砂体一直是油气勘探开发领域的热点研究目标。近年来，随着油气勘探开发程度的不断加深，埋藏更深、宽度更窄、厚度更薄的河道逐渐成为关注重点。然而，受河道埋深、纵横向分布特点和地震资料主频、频带、空间分辨率等因素的制约，运用传统的地震属性解释和时频分析方法进行高精度河道识别难度较大，识别效果往往欠佳。为此，采用Wigner-Ville分布（WVD）与最大熵方法（Maximum Entropy Method，MEM）相结合的非平稳信号分析方法（简称WVD-MEM），研究通过MEM扩展WVD的核函数项，有效消除WVD信号分析中存在的交叉项干扰，同时保持较高的时频聚焦性和分辨率，进而计算WVD的最大熵功率谱、瞬时振幅等地震属性，从提升瞬时振幅、功率谱等分辨率的角度，突出地震数据的河道响应特征，提高分辨能力。该方法在川西地区地震资料河道识别的实际应用中取得了良好效果。
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  非常规水平井地震导向关键参数分析及预测方法

  郑建雄, 朱斗星, 袁立川, 赵佳, 张莹, 宋利霞

  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 1170-1179. https://doi.org/10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2021.05.023

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  郑建雄, 朱斗星, 袁立川, 赵佳, 张莹, 宋利霞. 非常规水平井地震导向关键参数分析及预测方法[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(5): 1170-1179.

  ZHENG Jianxiong, ZHU Douxing, YUAN Lichuan, ZHAO Jia, ZHANG Ying, SONG Lixia. Analysis and prediction method of key parameters for seismic steering of unconventional horizontal wells[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2021, 56(5): 1170-1179.

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  水平井地震导向以三维地震资料为基础，综合地质、录井、测井和随钻实时地质评价等多种资料，为钻井工程提供靶体预估、趋势预判及风险预警等信息，即包括入靶导向（目标地层埋深预测）和水平钻进导向（地层倾角、小断层和微幅构造预测等）。然而，由于非常规储层地质特征不同，其水平井地震导向的难点或侧重点也不同。以滇黔川五峰—龙马溪组海相页岩气和松辽盆地泉四段致密油水平井地震导向为例，由于页岩分布广、箱体薄、成层性好，其地层埋深、地层倾角及小断层和微幅构造精细预测是难点，也是导向的关键问题；而致密砂岩相对较厚，其地层埋深、地层倾角、小断层和微幅构造在地震导向中的精度要求相对较低。砂体叠置关系复杂，横向变化快，是导致水平井出层的主要因素。所以，准确预测河道砂是其导向的难点和关键问题。根据储层地质特征分析，建立地质模型，通过钻探实例详细分析不同储层地震导向的关键问题，并基于水平井实时钻探的特点，应用动态地震勘探理论，建立“动态速度”，不断提高深度域地震数据精度，以解决页岩气地震导向关键问题；通过建立“动态属性”，不断提高致密砂体预测精度，解决致密油地震导向关键问题。这些手段有助于提高水平钻探效率和甜点钻遇率。
地震地质
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  北部湾盆地乌石凹陷东区构造转换带识别及其特征

  董方, 吴孔友, 崔立杰, 李彦颖, 周培兴, 董文馨

  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 1180-1189. https://doi.org/10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2021.05.024

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  董方, 吴孔友, 崔立杰, 李彦颖, 周培兴, 董文馨. 北部湾盆地乌石凹陷东区构造转换带识别及其特征[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(5): 1180-1189.

  DONG Fang, WU Kongyou, CUI Lijie, LI Yanying, ZHOU Peixing, DONG Wenxin. Identification and characteristics of structural transfer zones in the east area of Wushi Sag, Beibuwan Basin[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2021, 56(5): 1180-1189.

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  北部湾盆地乌石凹陷东区构造背景复杂，前人对构造转换带类型、特征、定量刻画及形成机制的相关研究较少。为此，在前人研究基础上，从断裂的发育、演化入手，利用地震资料，采用距离—断距曲线、垂向埋深—断距曲线等定量统计方法，对乌石凹陷东区构造转换带进行识别和分类，总结识别标志及其特征，阐述构造转换带的分布规律、形成机制及与油气藏之间的关系，获得以下认识：①该区构造转换带分为平行型、叠覆型、趋近型、转折端型和共线型等5类。②平行型主控断层级序较高，多以“硬连接”的形式调节、传递位移和形变，剖面上呈复“Y”字型；叠覆型在平面上互相平行，断层级序较低，对构造区带的控制较弱，剖面上表现为背斜形式的“软连接”；趋近型以转换斜坡的形式连接主干断层；共线型主断层中段呈手指状张开，东、西两段倾向相反，剖面上断层相互错动，构成“X”型；转折端型在平面上呈马尾状，调节断层向主控断层弯曲部位收敛，具调节主干断层弯曲程度及断距的作用。③不同类型构造转换带受控于构造背景和边界控制条件，分布位置存在差异。平行型全区分布广泛，叠覆型、趋近型分布于东北部，共线型分布于中北部，转折端型靠近7号断层。④NE向基底断裂奠定了形成构造转换带的基础，在哀牢山—红河断裂带走滑、南海扩张、地幔上涌派生的拉张应力的共同作用下，断层分段生长是构造转换带形成的直接原因。该研究丰富了转换带构造体系，填补了乌石凹陷构造转换带研究的空白，对复杂地质环境下转换带的识别及有利区带的选择具有借鉴意义。
非地震
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  基于非结构网格的三种CSEM有限元三维正演系统分析

  周峰, 张志勇, 陈煌, 汤井田, 邓居智, 李勇

  石油地球物理勘探. 2021, 56(5): 1190-1202. https://doi.org/10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2021.05.025

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  周峰, 张志勇, 陈煌, 汤井田, 邓居智, 李勇. 基于非结构网格的三种CSEM有限元三维正演系统分析[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(5): 1190-1202.

  ZHOU Feng, ZHANG Zhiyong, CHEN Huang, TANG Jingtian, DENG Juzhi, LI Yong. Analysis of 3D finite-element forward modeling of CSEM data using three different formulas and unstructured grids[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2021, 56(5): 1190-1202.

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  高精度、高效率的CSEM三维正演算法一直是电磁场正演研究的核心和热点问题之一。当前，求解CSEM的三维正演公式包含电场公式和两种结构的A-Φ耦合势公式，文中采用有限元技术对这三类求解公式的应用效果进行分析。首先，从CSEM满足的边值问题出发，推导了有限元系统下的电场方程及双旋度结构和拉普拉斯结构的A-Φ耦合势方程；然后，为了消除场源奇异问题，采用非结构化四面体网格对求解区域进行离散，并结合场源局部细化技术，实现了统一形式的场源积分精确求解；最后，采用Krylov子空间迭代算法和PARDISO直接求解器实现了这三种方程的CSEM三维快速求解。利用均匀半空间地电模型，分别用这三种方程计算磁偶源和电偶源的电磁响应，验证了文中算法的正确性。最后，对低阻异常体地电模型对比了这三种方程的收敛性、内存消耗和求解精度。测试结果表明，在计算规模较小的情况下，基于矢量有限元的电场方程具有较高的求解精度和效率；在计算规模较大的情形下，基于拉普拉斯结构的A-Φ耦合势方程比另外两种方程更适合开展后期的CSEM三维反演研究。