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武汉大学学报（信息科学版） 2023年第1期48卷 146-154页

作者：刘慧敏王振杰单瑞陆凯中国地质调查局青岛海洋地质研究所山东青岛266071 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266071 中国石油大学(华东)海洋空间与信息学院山东青岛266580

多源导航信息融合过程中,观测模型和动力学模型随时间和空间变化复杂,高精度的动态载体导航与定位需要观测模型和动力学模型具有准实时或实时修正的能力。针对包含观测模型误差以及动力学模型误差的滤波系统,提出了一种基于信息滤波的... 详细信息

多源导航信息融合过程中,观测模型和动力学模型随时间和空间变化复杂,高精度的动态载体导航与定位需要观测模型和动力学模型具有准实时或实时修正的能力。针对包含观测模型误差以及动力学模型误差的滤波系统,提出了一种基于信息滤波的弹性自适应滤波算法。所提算法以不含模型误差的标准信息滤波器为主滤波器,分别构造了观测函数模型及动力学函数模型误差补偿滤波器,对两类模型误差进行补偿。所提方法强调模型补偿项的弹性自适应估计和状态参数的弹性组合,提高了时变模型误差估计的稳定性。半物理仿真实验结果表明,基于函数模型补偿的弹性自适应滤波算法可以有效地估计观测模型和载体动力学模型误差项,水下拖体的三维位置偏差在0.2 m以内,两类模型误差的影响基本消除,明显提高了载体动态参数的估计精度。

关键词：观测模型误差动力学模型误差信息滤波弹性自适应滤波模型补偿

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基于地震层析速度模型分析海滩地下结构:以青岛石老人海水浴场为例

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地学前缘 2022年第5期29卷 275-284页

作者：高福建邹志辉王永红中国海洋大学海洋地球科学学院/海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266061

对海滩地下结构的认识是海岸带研究的一个重要方面,也是海滩保护和开发的基础。目前对于海滩的研究大多集中在表面动态变化监测和研究,而对于海滩内部结构和基底形态研究还非常有限。现有的钻探和探测手段一般只能研究表层砂体,难以探... 详细信息

对海滩地下结构的认识是海岸带研究的一个重要方面,也是海滩保护和开发的基础。目前对于海滩的研究大多集中在表面动态变化监测和研究,而对于海滩内部结构和基底形态研究还非常有限。现有的钻探和探测手段一般只能研究表层砂体,难以探测到砂体的底部,无法建立海滩的整体结构模型,不利于分析砂的储量和研究海滩的演化。因此,需要一种探测手段,以便快速有效地开展砂体结构的大范围探测。本文把多尺度地震层析成像方法应用于海滩结构研究,以山东半岛东南部花岗岩石质海岸的一个典型海滩—青岛石老人海水浴场为例,对石老人海滩下方从地表到结晶基底的整体结构开展研究。通过采用新研制的重锤震源得到较高信噪比的地震数据,使用多尺度地震层析成像方法对海滩地下结构进行建模,建立了青岛石老人海水浴场海滩下方深达50 m的速度结构模型。所建立的速度结构模型与该区域已有的对砂体厚度的认识,以及海滩钻孔取样得到的柱状样品的砂粒度变化曲线吻合。该速度结构模型显示,测线下方砂体北厚南薄,在后滨的厚度约为15 m,而在前滨仅有5 m左右。我们推测,海滩下方的砂体中可能存在直立的岩石和未风化完全的岩石,海滩下方的不均匀风化作用导致其下方基底呈现下凹的形态,这种基底形态可能具有稳定砂体的作用。本文方法能够快速有效地构建海滩下方速度结构模型,并且可以方便地推广到其他海滩的结构探测,对于研究海滩结构、演化过程和沙滩保护具有重要意义。

关键词：地震层析成像海滩砂体重锤震源青岛石老人海水浴场

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海洋沉积物碳循环过程数值模型的研究进展

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地球科学 2024年第4期49卷 1431-1447页

作者：徐思南吴自军张喜林孙伟香耿威曹红翟滨孙治雷中国地质调查局青岛海洋地质研究所自然资源部天然气水合物重点实验室山东青岛266237 同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266237 青岛市城市排水监测站山东青岛266002

海洋沉积物不仅是各种不同来源有机碳的重要埋藏场所,也是一个十分活跃的生物地球化学反应器,在全球海洋碳循环中扮演着重要角色.相对传统的地球化学测试和定性描述方法,数值模型可以突破时间和空间的限制,定量获取海洋沉积物中各个碳... 详细信息

海洋沉积物不仅是各种不同来源有机碳的重要埋藏场所,也是一个十分活跃的生物地球化学反应器,在全球海洋碳循环中扮演着重要角色.相对传统的地球化学测试和定性描述方法,数值模型可以突破时间和空间的限制,定量获取海洋沉积物中各个碳循环过程的反应速率及其通量,因此日益受到学界的重视.海洋沉积物有机质降解是驱动碳循环最为关键的生物地球化学过程,其释放进入周围孔隙水的溶解无机碳一部分可扩散至沉积物上覆水体,另一部分可与钙、镁等离子沉淀形成自生碳酸盐矿物.首先综述目前主要的3类沉积物有机质降解模型(离散性有机质降解模型、连续性有机质降解模型和Power模型)的建模过程及其在全球海洋沉积物有机质降解过程中的应用;接着从有机质降解相关的初级与次级反应出发,介绍沉积物中与有机质降解相关的地球化学过程反应速率模型的刻画方法,并从碳酸盐平衡体系和同位素质量平衡模式角度,探讨了沉积物有机质降解过程对自生碳酸盐形成及其碳同位素的影响;最后分析了当前阶段数学模型在描述有机质降解过程和自生碳酸盐形成中存在的问题和不足,并在此基础上展望未来亟需加强的研究要点,希企为深入理解海洋碳循环与全球气候变化相互反馈,建立可靠的海洋碳循环和生物地球化学预测系统提供有益的科学支撑.

关键词：海洋沉积物碳循环有机质降解自生碳酸盐形成数值模型海洋地质学

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塔里木盆地顺北超深层碳酸盐岩输导体系三维地震属性多尺度表征及连通性分析

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地球物理学报 2023年第1期66卷 83-94页

作者：王志伟符力耘刘军蔡忠贤山东省深层油气重点实验室青岛266580 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室青岛266071 中国石油大学(华东)地球科学与技术学院青岛266580 中国石油化工股份有限公司西北油田分公司乌鲁木齐830011 中国地质大学(武汉)资源学院武汉430074

塔里木盆地顺北地区7000 m超深层广泛发育碳酸盐岩断控岩溶储层,其复杂的溶洞-裂缝系统为油气提供了良好的运移通道和储集空间.本文分尺度精细刻画断控岩溶输导体系三维内部结构.首先采用断裂增强滤波技术,提高超深层地震数据信噪比.其... 详细信息

塔里木盆地顺北地区7000 m超深层广泛发育碳酸盐岩断控岩溶储层,其复杂的溶洞-裂缝系统为油气提供了良好的运移通道和储集空间.本文分尺度精细刻画断控岩溶输导体系三维内部结构.首先采用断裂增强滤波技术,提高超深层地震数据信噪比.其次,根据断控岩溶输导结构的地震反射特征,将其划分为大、中、小三种不同尺度结构模式.大尺度结构包括大型走滑断裂、溶洞及伴随的岩溶塌陷,具有规则的断裂强反射和“串珠状”反射的震相特征;中尺度结构主要为走滑断裂附近横向发育的次生断层及伴随的岩溶局部塌陷,具有杂乱强反射震相特征;小尺度结构为弥漫整个输导介质的背景裂缝,具有杂乱弱反射震相特征.单一的地震属性很难全面地描述断控岩溶输导介质,通过属性分析,明确了三类结构模式的敏感地震属性群,利用贝叶斯聚类融合技术,分别对三类结构模式的敏感地震属性群进行融合.最后,将三类结构模式的融合地震属性分别采样到三维输导介质网格中进行量化分析,最终建立缝洞连通体结构模型,为后续的岩性物性预测和流体识别提供三维输导体系连通体模型.

关键词：碳酸盐岩断控岩溶输导介质地震属性反射震相分析贝叶斯聚类连通性分析

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高温高压下烷烃-CO_(2)-水混溶过程与模式——基于显微可视化热模拟和分子动力学模拟

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中国科学：地球科学 2023年第7期53卷 1637-1662页

作者：远光辉吴姝琪操应长靳子濠刘可禹王艳忠中国石油大学(华东)深层油气全国重点实验室青岛266580 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室青岛266071

含油气盆地深层-超深层地质流体类型多样,并在更加高温-高压条件下表现出更强的活跃性和未知性.本文以25~425℃、5~105MPa条件下的CH_(4)/C_(3)H_(8)/C_(6)H_(14)/C_(8)H_(18)-水和C_(6)H_(14)/C_(8)H_(18)-CO_(2)-水体系为例,利用原位可视化微米石英管模拟系统和分子动力学数值模拟平台,开展了低温低压到高温高压全过程条件下有机-无机流体混溶过程微观可视化热模式研究,系统探讨了各体系流体在温度压力增加过程中的混溶过程、规律和微观混溶机理.结果表明,不同烷烃-水和烷烃-CO_(2)-水体系的混溶不是瞬间完成的,实验过程中不同物质间的混溶程度整体上均随温压升高而逐渐增强,根据物理模拟实验可分为明显开始混溶、分段动态混溶和基本完全混溶3大阶段,结合物理热模拟和分子动力学数值模拟,又可将烷烃-水和烷烃-CO_(2)-水体系的混溶过程分别细分出7个和8个精细混溶阶段.碳数影响烷烃-水的混溶进程,C_(3)H_(8)、C_(6)H_(14)、CH_(4)、C_(8)H_(18)与水混溶所需的温压条件依次增高;CO_(2)对烷烃和水的混溶起到桥梁作用,CO_(2)的存在显著降低烃-水的初始、动态和完全混溶所需温度.成果对研究和认识深层-超深层高温高压体系中复杂地质流体混存状态有重要意义.

关键词：高温高压烷烃-水-CO_(2) 地质流体混溶过程原位可视化热模拟分子动力学模拟

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温-压耦合作用下深层盐岩盖层封闭能力演化特征

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石油与天然气地质 2023年第5期44卷 1321-1332页

作者：赵珊刘华杨宪章朱永峰王伸张科魏鑫深层油气全国重点实验室中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580 海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266071 中国石油塔里木油田分公司新疆库尔勒841001

为了研究温-压耦合作用对盐岩盖层封闭能力演化的影响,选择中国金坛盐洞的盐岩样品,利用高温-高压三轴岩石力学测试系统实验装置,设计开展恒温变压、恒压变温以及温-压耦合3组实验,模拟温度、压力条件对盐岩盖层封闭能力演化的影响。研... 详细信息

为了研究温-压耦合作用对盐岩盖层封闭能力演化的影响,选择中国金坛盐洞的盐岩样品,利用高温-高压三轴岩石力学测试系统实验装置,设计开展恒温变压、恒压变温以及温-压耦合3组实验,模拟温度、压力条件对盐岩盖层封闭能力演化的影响。研究结果表明:①温-压耦合作用导致盐岩短期强度大幅减弱,塑性大幅增强,缩短了脆-塑性转化时间,其中,由温度引起的盐岩短期强度降低百分比(T_(i))大于35.06%;压力引起的盐岩短期强度降低百分比(p_(i))最大只有38.25%,表明埋藏过程中,盐岩力学性质主要受控于温度。②单一压力作用下,盐岩裂缝具有逐渐减少、愈合的趋势;而温-压耦合作用下,盐岩会出现“裂缝再次发育”现象,其中,低温阶段(温度<90℃),压力占主导地位,高温阶段(温度≥90℃),温度占主导地位,盐岩出现蠕变损伤。③建立“深层盐岩”“脆性—脆-塑性—塑性—蠕变损伤—损伤愈合”演化模式,其中,蠕变损伤阶段对于盐下油气藏的保存极为不利。因此,准确厘定盐岩封闭能力的演化特征可为深层盐下油气藏的富集规律分析提供理论依据。

关键词：温-压耦合三轴应力-应变实验脆-塑性转化热损伤封闭能力演化深层盐岩盖层

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中国东部海域地质特征及一些重要大地构造界线在海区延伸的地质地球物理证据

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地学前缘 2022年第2期29卷 281-293页

作者：侯方辉朱晓青张训华吴志强郭兴伟祁江豪温珍河王保军孟祥君中国地质调查局青岛海洋地质研究所山东青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266071

本文通过对中国东部海域地质地球物理资料进行综合分析,特别是近十年来海洋区域地质调查最新采集的地球物理资料,梳理了研究区基础地质特征,探讨了陆区大地构造单元在海区的延伸。研究表明:渤海和北黄海为典型的华北型基底并发育华北型... 详细信息

本文通过对中国东部海域地质地球物理资料进行综合分析,特别是近十年来海洋区域地质调查最新采集的地球物理资料,梳理了研究区基础地质特征,探讨了陆区大地构造单元在海区的延伸。研究表明:渤海和北黄海为典型的华北型基底并发育华北型沉积盖层;南黄海为典型的扬子型基底并发育扬子型沉积盖层;东海陆架为华夏型基底,东部很可能发育晚古生代沉积盖层,其上叠置了晚三叠世以来沉积盖层。下扬子地块西侧通过左旋走滑的郯庐断裂带,东侧通过右旋走滑的朝鲜西缘断裂带揳入华北地块中,朝鲜西缘断裂带兼具走滑和俯冲带性质。整个朝鲜半岛无论从变质基底和沉积盖层来看都类似于华北地块。扬子地块在北侧和东侧都发育“鳄鱼嘴”式构造,扬子地块的下地壳向北、向东俯冲于华北地块之下,而上地壳则仰冲于华北地块之上。江绍结合带表现为宽50~70 km的NE向高磁异常条带,进入杭州湾后走向转为近EW向,经舟山群岛、大衢山岛及附近岛屿,过东海陆架虎皮礁凸起向东进入日本九州岛。虎皮礁凸起的岩石很可能类似于大衢山岛,为一套俯冲增生杂岩。

关键词：地质特征构造边界基底类型中国东部海域

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频率—空间域非均质声波有限差分模拟

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石油地球物理勘探 2022年第2期57卷 342-356,I0004页

作者：吴悠吴国忱李青阳杨凌云贾宗锋中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580 海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266071

为准确高效地模拟声波在非均匀介质中的传播,文中构建了利用交错网格和混合网格进行频率—空间域非均质声波方程有限差分模拟的一般框架。分别推导了交错网格和混合网格有限差分格式并推广到高阶形式,采用加权平均思想对质量加速度项进... 详细信息

为准确高效地模拟声波在非均匀介质中的传播,文中构建了利用交错网格和混合网格进行频率—空间域非均质声波方程有限差分模拟的一般框架。分别推导了交错网格和混合网格有限差分格式并推广到高阶形式,采用加权平均思想对质量加速度项进行近似,运用最佳匹配层(PML)吸收边界条件有效压制人工边界反射。通过层状模型验证了所提方法的准确性,利用Marmousi模型证明了所提方法的稳定性。数值试验结果表明相同空间剖分精度下,混合网格和四阶交错网格数值模拟精度远高于二阶交错网格,混合网格模拟精度虽略低于四阶交错网格,但计算效率却明显高于四阶交错网格,因此混合网格法可作为频率域非均质声波正演模拟的首选方法。

关键词：非均匀声波方程频率—空间域有限差分数值模拟交错网格

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无监督残差网络的地震数据重构方法

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石油地球物理勘探 2022年第4期57卷 789-799,I0002,I0003页

作者：孟宏宇杨华臣张建中海底科学与探测技术教育部重点实验室 266100 中国海洋大学海洋地球科学学院山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266100

野外采集的地震数据通常会存在地震道缺失的问题,对其进行重构一直是地震资料处理中的一个难题。目前使用深度学习(Deep Learning,DL)方法重构地震数据主要采用完整地震数据作为标签训练网络模型的监督学习方式,然而对实测野外数据很难... 详细信息

野外采集的地震数据通常会存在地震道缺失的问题,对其进行重构一直是地震资料处理中的一个难题。目前使用深度学习(Deep Learning,DL)方法重构地震数据主要采用完整地震数据作为标签训练网络模型的监督学习方式,然而对实测野外数据很难获得准确的标签。对大量训练样本的依赖影响了DL方法在地震数据重构中的应用。为此,提出了一种基于残差网络的无监督DL的地震数据重构方法。该方法无需使用完整的地震数据作为训练集训练残差网络,而是以随机数据作为残差网络的输入,以含缺失地震道的地震数据作为网络的期望输出。通过对网络预测与期望输出之间的误差的反向传播,迭代优化网络参数,使网络与期望输出间的误差达到最小,获得参数最优的残差网络,并用该网络重构缺失的地震数据。在网络参数优化过程中,利用卷积的局部和平移不变性质,用卷积滤波器学习多尺度下地震数据邻域之间的相似特征,并在网络输出中呈现学习到的这些先验特征。使用所提方法重构Marmousi模型模拟地震资料和实测海洋拖缆资料中规则和不规则缺失的记录道,并与传统的快速凸集投影软阈值(FPOCS-Soft)方法的结果进行对比,结果表明,无监督残差网络方法可有效重构缺失地震道,准确性高、连续性好,精度高于FPOCS-Soft方法。

关键词：地震数据重构卷积神经网络深度学习残差网络无监督学习

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煤系地层地震岩石物理建模及横波预测方法

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石油地球物理勘探 2022年第2期57卷 357-366,I0004,I0005页

作者：周琦印兴耀李坤中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580 海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266071

煤系地层油气资源发育潜力较大,现有地震岩石物理建模方法欠缺对储层含煤后岩石物理性质的系统研究。为此,利用自洽(SCA)模型耦合煤的影响,将其以包含物的形式加入背景介质中,构建一种适用于含煤储层的地震岩石物理模型;通过分析煤层占... 详细信息

煤系地层油气资源发育潜力较大,现有地震岩石物理建模方法欠缺对储层含煤后岩石物理性质的系统研究。为此,利用自洽(SCA)模型耦合煤的影响,将其以包含物的形式加入背景介质中,构建一种适用于含煤储层的地震岩石物理模型;通过分析煤层占比、泥质含量、含水饱和度及孔隙度等微观物性参数对岩石弹性模量的影响,优选表征储层物性特征的敏感弹性参数;推导出以纵波速度为约束的岩石物理反演目标泛函,利用模拟退火全局寻优算法实现了横波速度的预测。将该方法应用于实际测井数据,预测横波速度与实测数据吻合度较高,证明了该模型对煤系地层的适用性。

关键词：煤系地层岩石物理模型横波速度预测敏感性分析

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