本書主要內(nèi)容包括重力探測和磁法探測的相關(guān)知識及應(yīng)用;電磁學(xué),以及電阻率、自然電位、激發(fā)極化、電磁感應(yīng)等探測方法的相關(guān)知識及應(yīng)用;地震學(xué)基礎(chǔ)、天然地震、微地震、勘探地震、井中地震、井筒聲波探測等方面的知識,以及相關(guān)的儀器設(shè)計、信號處理方法;放射性物理的相關(guān)知識、巖石的自然放射性、伽馬射線與物質(zhì)的相互作用和探測、中子與地層物質(zhì)和巖石的相互作用,放射性探測儀器的設(shè)計思路、數(shù)據(jù)處理方法;油氣藏動態(tài)開發(fā)中的監(jiān)測方法、儲集層流體物性等;分布式光纖感測技術(shù)的原理及應(yīng)用,包括井筒流體剖面監(jiān)測、垂直地震剖面數(shù)據(jù)采集、其他應(yīng)用領(lǐng)域等;大數(shù)據(jù)與人工智能基礎(chǔ)及應(yīng)用實例,包括大數(shù)據(jù)的特征、機器學(xué)習(xí)與地球科學(xué)的融合、機器學(xué)習(xí)與人工智能等的概念、巖性識別和巖相分類等。 本書適合電子信息+地球科學(xué)的交叉復(fù)合型專業(yè)人才閱讀和使用,也可作為地球探測與信息技術(shù)方向本科生和研究生的參考書。
王華,教授、博士導(dǎo)師、國家級海外高層次人才、四川省特聘專家。中國石油大學(xué)(北京)與美國麻省理工學(xué)院(MIT)聯(lián)合培養(yǎng)博士。博士畢業(yè)后曾在中國石油大學(xué)(北京)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、美國麻省理工學(xué)院(MIT) 從事科研工作。國際巖石物理學(xué)家與測井分析家學(xué)會(SPWLA)卓越服務(wù)獎獲得者,中國地球物理學(xué)會"傅承義青年科技獎”獲得者,電子科技大學(xué)2020年度新聞人物。
目錄
第1章 緒論 1
1.1 電子信息與地學(xué)信息感知 1
1.1.1 人類感知世界的方式 1
1.1.2 電子信息在地學(xué)感知中的應(yīng)用 1
1.2 地學(xué)信息感知原理簡介與發(fā)展 2
1.2.1 簡介 2
1.2.2 發(fā)展 3
1.3 地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與地下資源的賦存形式 4
1.3.1 地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 4
1.3.2 地下資源的賦存形式 5
1.4 地下巖石的物理性質(zhì)參數(shù) 5
1.4.1 孔隙度 6
1.4.2 含油飽和度 7
1.4.3 滲透率 8
1.5 巖石的物理性質(zhì)及其對應(yīng)的感知技術(shù) 9
第2章 重力探測和磁法探測 10
2.1 重力探測相關(guān)知識 10
2.1.1 重力學(xué)相關(guān)概念 11
2.1.2 重力的數(shù)學(xué)表達式 11
2.1.3 重力等勢面 12
2.2 重力探測方法及其應(yīng)用 13
2.2.1 重力探測方法 13
2.2.2 重力探測應(yīng)用實例 16
2.2.3 建議擴展文獻閱讀 18
2.3 磁法探測相關(guān)知識 18
2.3.1 巖(礦)石的磁性 18
2.3.2 巖(礦)石的剩余磁性 19
2.3.3 地球磁場 19
2.4 磁法探測方法及其應(yīng)用 21
2.4.1 古地磁學(xué) 21
2.4.2 核磁共振成像 22
2.4.3 磁法探測的應(yīng)用 22
第3章 電法探測 23
3.1 引言 23
3.2 電法探測基礎(chǔ)知識 24
3.2.1 電法探測的定義 24
3.2.2 電法探測的分類 25
3.2.3 巖石的電學(xué)性質(zhì) 25
3.3 電阻率探測法的基本原理和方法 31
3.3.1 穩(wěn)定電流場基本定律 31
3.3.2 均勻介質(zhì)中的穩(wěn)定電流場 32
3.4 電磁感應(yīng)探測基礎(chǔ)理論 33
3.4.1 交變電磁場在導(dǎo)電介質(zhì)中的傳播特點及規(guī)律 34
3.4.2 平面諧變電磁波在均勻介質(zhì)中的傳播 36
第4章 電法探測方法及其應(yīng)用 38
4.1 電阻率探測方法 38
4.1.1 地面電阻率探測:半空間介質(zhì)中的點電源電場及電阻率測量 38
4.1.2 電阻率公式與視電阻率 40
4.1.3 井中電阻率探測 42
4.2 自然電場法的基本原理和方法 47
4.2.1 充電法 47
4.2.2 自然電場法 47
4.3 激發(fā)極化法的基本原理和方法 50
4.3.1 巖、礦石的激發(fā)極化機理 51
4.3.2 激發(fā)極化法的工作方法 52
4.4 電磁感應(yīng)法的基本原理和方法 54
4.4.1 導(dǎo)電地質(zhì)體的電磁感應(yīng) 54
4.4.2 頻率域電磁剖面法 55
4.4.3 大地電磁法 55
4.4.4 人工源頻率域測深法 57
4.4.5 瞬變電磁法 58
第5章 彈性波探測原理與應(yīng)用 59
5.1 彈性波與彈性波探測的基本知識 59
5.1.1 彈性介質(zhì) 60
5.1.2 彈性波 61
5.1.3 彈性波在介質(zhì)界面上的傳播特性 63
5.1.4 重要參量 63
5.1.5 混合波 64
5.2 天然地震 66
5.2.1 地震與地震波 66
5.2.2 地震定位 68
5.2.3 地震震級 69
5.2.4 天然地震數(shù)據(jù)的獲取和使用 70
5.3 地震探測 72
5.3.1 勘探環(huán)節(jié) 73
5.3.2 地震探測的發(fā)展歷程 73
5.3.3 地震探測的分類 75
5.4 地震資料采集方法與技術(shù) 81
5.4.1 陸地施工簡介 81
5.4.2 海上施工簡介 84
5.4.3 野外觀測系統(tǒng) 87
5.4.4 地震波的激發(fā)和接收 89
5.4.5 低速帶測定與靜校正 93
5.5 井中聲波 97
5.5.1 井筒聲學(xué)測量的基本概念與發(fā)展趨勢 97
5.5.2 井筒聲場的特征 99
5.5.3 聲速測井 102
5.5.4 聲幅測井 105
5.5.5 超聲波測井 110
5.5.6 噪聲測井 111
5.5.7 陣列聲波全波測井 112
第6章 放射性探測 119
6.1 伽馬測井核物理基礎(chǔ) 119
6.1.1 放射性核素和核衰變 119
6.1.2 伽馬射線與物質(zhì)的相互作用 120
6.1.3 伽馬射線的探測 121
6.2 自然伽馬測井和自然伽馬能譜測井 123
6.2.1 巖石的天然放射性 123
6.2.2 自然伽馬測井 125
6.2.3 自然伽馬能譜測井 127
6.3 密度測井 131
6.3.1 礦物的康普頓散射線性衰減系數(shù)與電子密度 132
6.3.2 礦物和巖石的光電吸收系數(shù)及光電吸收指數(shù) 133
6.3.3 補償密度測井儀器的結(jié)構(gòu)和散射伽馬能譜 134
6.3.4 密度和巖性指數(shù)基本公式 137
6.3.5 補償密度測井原理 138
6.3.6 補償密度測井應(yīng)用 140
6.4 中子物理基礎(chǔ) 142
6.4.1 中子與地層物質(zhì)的相互作用 142
6.4.2 中子與巖石的相互作用 145
6.4.3 中子擴散理論 147
6.5 中子源和中子測井 148
6.5.1 中子孔隙度測井 149
6.5.2 熱中子壽命測井 156
6.5.3 碳氧比伽馬能譜測井 161
6.5.4 元素測井 166
第7章 油氣藏開發(fā)井動態(tài)監(jiān)測基礎(chǔ) 172
7.1 石油開發(fā)測井概況 172
7.2 儲集層流體的物理性質(zhì) 173
7.2.1 流體的物理屬性 173
7.2.2 烴類流體的相特性 177
7.2.3 流體的物理性質(zhì)參數(shù) 178
7.3 生產(chǎn)層動態(tài) 178
7.4 管流力學(xué)基礎(chǔ)及研究 181
7.4.1 流體運動的描述 181
7.4.2 單相管流 182
7.4.3 多相管流 186
7.4.4 油井內(nèi)多相管流特性的計算方法 192
7.5 應(yīng)用:流動剖面測井資料定性分析方法 193
第8章 分布式光纖感測技術(shù) 194
8.1 緒論 194
8.2 分布式光纖發(fā)展脈絡(luò)與研究現(xiàn)狀 195
8.3 分布式光纖感測原理 197
8.3.1 OTDR技術(shù) 198
8.3.2 背向散射光光譜 198
8.3.3 分布式光纖的部署 201
8.4 分布式光纖感測技術(shù)在油氣領(lǐng)域的應(yīng)用 202
8.4.1 流體剖面解釋與生產(chǎn)監(jiān)測 202
8.4.2 DAS與井下事件甄別 204
8.4.3 垂直地震剖面分析 208
8.5 分布式光纖感測技術(shù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用 212
8.5.1 分布式光纖溫度感測在其他領(lǐng)域的應(yīng)用 212
8.5.2 分布式光纖應(yīng)變感測在其他領(lǐng)域的應(yīng)用 214
第9章 大數(shù)據(jù)與人工智能在地學(xué)信息感知中的應(yīng)用 217
9.1 大數(shù)據(jù)的定義 217
9.2 機器學(xué)習(xí)與地球科學(xué)的融合現(xiàn)狀 217
9.3 機器學(xué)習(xí) 219
9.3.1 傳統(tǒng)機器學(xué)習(xí) 221
9.3.2 集成學(xué)習(xí) 223
9.3.3 深度學(xué)習(xí) 224
9.3.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 226
9.3.5 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 227
9.3.6 大型預(yù)訓(xùn)練模型 229
9.4 應(yīng)用 230
9.4.1 巖性識別/巖相分類 231
9.4.2 裂縫和孔洞識別 233
9.4.3 參數(shù)反演與資料重建 234
參考文獻 236