本書(shū)主要內(nèi)容包括重力探測(cè)和磁法探測(cè)的相關(guān)知識(shí)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(cè)方法的相關(guān)知識(shí)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(cè)等方面的知識(shí),以及相關(guān)的儀器設(shè)計(jì)、信號(hào)處理方法;放射性物理的相關(guān)知識(shí)、巖石的自然放射性、伽馬射線與物質(zhì)的相互作用和探測(cè)、中子與地層物質(zhì)和巖石的相互作用,放射性探測(cè)儀器的設(shè)計(jì)思路、數(shù)據(jù)處理方法;油氣藏動(dòng)態(tài)開(kāi)發(fā)中的監(jiān)測(cè)方法、儲(chǔ)集層流體物性等;分布式光纖感測(cè)技術(shù)的原理及應(yīng)用,包括井筒流體剖面監(jiān)測(cè)、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(shí)例,包括大數(shù)據(jù)的特征、機(jī)器學(xué)習(xí)與地球科學(xué)的融合、機(jī)器學(xué)習(xí)與人工智能等的概念、巖性識(shí)別和巖相分類等。 本書(shū)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(cè)與信息技術(shù)方向本科生和研究生的參考書(shū)。
王華,教授、博士導(dǎo)師、國(guó)家級(jí)海外高層次人才、四川省特聘專家。中國(guó)石油大學(xué)(北京)與美國(guó)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(guó)石油大學(xué)(北京)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT) 從事科研工作。國(guó)際巖石物理學(xué)家與測(cè)井分析家學(xué)會(huì)(SPWLA)卓越服務(wù)獎(jiǎng)獲得者,中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)"傅承義青年科技獎(jiǎng)”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(jiǎn)介與發(fā)展 2
1.2.1 簡(jiǎn)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(duì)應(yīng)的感知技術(shù) 9
第2章 重力探測(cè)和磁法探測(cè) 10
2.1 重力探測(cè)相關(guān)知識(shí) 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(dá)式 11
2.1.3 重力等勢(shì)面 12
2.2 重力探測(cè)方法及其應(yīng)用 13
2.2.1 重力探測(cè)方法 13
2.2.2 重力探測(cè)應(yīng)用實(shí)例 16
2.2.3 建議擴(kuò)展文獻(xiàn)閱讀 18
2.3 磁法探測(cè)相關(guān)知識(shí) 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(chǎng) 19
2.4 磁法探測(cè)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(cè)的應(yīng)用 22
第3章 電法探測(cè) 23
3.1 引言 23
3.2 電法探測(cè)基礎(chǔ)知識(shí) 24
3.2.1 電法探測(cè)的定義 24
3.2.2 電法探測(cè)的分類 25
3.2.3 巖石的電學(xué)性質(zhì) 25
3.3 電阻率探測(cè)法的基本原理和方法 31
3.3.1 穩(wěn)定電流場(chǎng)基本定律 31
3.3.2 均勻介質(zhì)中的穩(wěn)定電流場(chǎng) 32
3.4 電磁感應(yīng)探測(cè)基礎(chǔ)理論 33
3.4.1 交變電磁場(chǎng)在導(dǎo)電介質(zhì)中的傳播特點(diǎn)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(cè)方法及其應(yīng)用 38
4.1 電阻率探測(cè)方法 38
4.1.1 地面電阻率探測(cè):半空間介質(zhì)中的點(diǎn)電源電場(chǎng)及電阻率測(cè)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(cè) 42
4.2 自然電場(chǎng)法的基本原理和方法 47
4.2.1 充電法 47
4.2.2 自然電場(chǎng)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(jī)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(cè)深法 57
4.4.5 瞬變電磁法 58
第5章 彈性波探測(cè)原理與應(yīng)用 59
5.1 彈性波與彈性波探測(cè)的基本知識(shí) 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(jí) 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(cè) 72
5.3.1 勘探環(huán)節(jié) 73
5.3.2 地震探測(cè)的發(fā)展歷程 73
5.3.3 地震探測(cè)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(jiǎn)介 81
5.4.2 海上施工簡(jiǎn)介 84
5.4.3 野外觀測(cè)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(cè)定與靜校正 93
5.5 井中聲波 97
5.5.1 井筒聲學(xué)測(cè)量的基本概念與發(fā)展趨勢(shì) 97
5.5.2 井筒聲場(chǎng)的特征 99
5.5.3 聲速測(cè)井 102
5.5.4 聲幅測(cè)井 105
5.5.5 超聲波測(cè)井 110
5.5.6 噪聲測(cè)井 111
5.5.7 陣列聲波全波測(cè)井 112
第6章 放射性探測(cè) 119
6.1 伽馬測(cè)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(cè) 121
6.2 自然伽馬測(cè)井和自然伽馬能譜測(cè)井 123
6.2.1 巖石的天然放射性 123
6.2.2 自然伽馬測(cè)井 125
6.2.3 自然伽馬能譜測(cè)井 127
6.3 密度測(cè)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(bǔ)償密度測(cè)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(bǔ)償密度測(cè)井原理 138
6.3.6 補(bǔ)償密度測(cè)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(kuò)散理論 147
6.5 中子源和中子測(cè)井 148
6.5.1 中子孔隙度測(cè)井 149
6.5.2 熱中子壽命測(cè)井 156
6.5.3 碳氧比伽馬能譜測(cè)井 161
6.5.4 元素測(cè)井 166
第7章 油氣藏開(kāi)發(fā)井動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)基礎(chǔ) 172
7.1 石油開(kāi)發(fā)測(cè)井概況 172
7.2 儲(chǔ)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(dòng)態(tài) 178
7.4 管流力學(xué)基礎(chǔ)及研究 181
7.4.1 流體運(yùn)動(dòng)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(jì)算方法 192
7.5 應(yīng)用:流動(dòng)剖面測(cè)井資料定性分析方法 193
第8章 分布式光纖感測(cè)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(cè)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(cè)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(cè) 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(cè)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(cè)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用 212
8.5.2 分布式光纖應(yīng)變感測(cè)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(jī)器學(xué)習(xí)與地球科學(xué)的融合現(xiàn)狀 217
9.3 機(jī)器學(xué)習(xí) 219
9.3.1 傳統(tǒng)機(jī)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(shí)別/巖相分類 231
9.4.2 裂縫和孔洞識(shí)別 233
9.4.3 參數(shù)反演與資料重建 234
參考文獻(xiàn) 236