不同非感应起电及感应起电参数化方案对青海东部一次雷暴云电荷结构影响的数值模拟研究          下载免费PDF全文

李江林  余晔  李万莉  李亚珺 《地球物理学报》2019,62(7):2366-2381

本研究利用加入起电、放电参数化方案的数值模式（Weather Research and Forecasting Model（Version 3.7.1），WRF3.7.1_ELEC），通过设计五组不同非感应起电及感应起电参数化方案敏感性试验，对发生在青藏高原东北部青海大通地区的一次雷暴过程进行模拟研究，对比分析了不同非感应起电机制及感应起电机制对雷暴云电荷结构的影响.结果表明：在雷暴云发展旺盛阶段，Saunders（S91）、Riming Rate（RR）、和Saunders和Peck（SP98）三种非感应起电方案模拟的雷暴云最低层均为负电荷区，而混合方案（Brooks and SP98，BSP）模拟的雷暴云最低层为正电荷区，主电荷区自下而上为"+-+-"排列的四层电荷结构.与甚高频辐射源定位法推算的结果对比，BSP方案模拟的本次高原雷暴云电荷结构更接近实际情况；几种不同非感应起电方案模拟的主电荷区外围与主电荷区电荷结构不同，说明在雷暴发展的不同阶段雷暴云的电荷结构是不同的；几种非感应起电方案模拟的电荷结构不尽相同，主要是由于霰、冰和雪粒子在不同高度所带电荷的极性及电量的大小不同，霰粒子的电荷密度对低层的影响较大，冰粒子和雪粒子的电荷密度对中上层的影响较大；加入感应起电机制后，雷暴云电荷结构分布几乎没有变化，但能使雷暴云发展旺盛阶段低层和中层的正负电荷区电荷密度有所加强.  相似文献   

含水率对岩石电荷感应信号影响规律研究     

郑文红  施天威  潘一山  罗浩  吕祥锋 《岩土力学》2022,43(3):659-668

水是诱发矿井灾害的主要因素之一,研究水?岩相互作用下的岩石破坏电荷信号,可丰富矿井水引起灾害的监测方法。为研究含水率对岩石破坏电荷感应信号的影响规律,基于损伤理论推导了岩石损伤破坏力?电耦合模型,得到了感应电荷量与岩石力损伤和水损伤的理论关系。利用自主研制的电荷感应信号数据采集系统,对不同含水率条件下的岩石试样进行了单轴压缩电荷感应信号监测试验,分析了水对岩石力学性质和岩石破坏过程中各阶段电荷感应信号的影响规律,并对含水率影响感应电荷产生的机制进行了讨论。结果表明：岩石变形破坏过程中的电荷感应信号与岩石的损伤程度有关,累积感应电荷量与感应电荷总量的比值可以表示岩石在水和力作用下的损伤量,且含水率越高,试样越易在较低的应力下产生大量的电荷感应信号。不同含水率岩石的宏观破坏特征明显不同,随着含水率升高,岩石的抗压强度降低,裂隙发育,岩石破坏形式由单剪式破坏向张拉和剪切混合破坏转变。电荷感应信号分布形态上,含水率的升高使得高幅值电荷簇数增加,并向弹性阶段发展,且高幅值电荷感应信号主要分布在弹性阶段后期和塑性阶段。感应电荷量上,随着含水率的升高,弹性阶段的感应电荷释放量占比逐渐增大,塑性阶段占比逐渐减小,两阶段的感应电荷量之和占试样变形破坏过程中产生感应电荷总量的90%以上。水通过弱化岩石颗粒和渗透压作用,使岩石在较低应力下产生或扩展裂隙,感应电荷信号更丰富。  相似文献   

用柱状成层各向异性介质的并矢Green函数模拟偏心对多分量感应测井响应的影响   总被引：1，自引：1，他引：0       下载免费PDF全文

魏宝君  曹景强  任广强  贾毅龙 《地球物理学报》2017,60(3):1234-1247

采用偏心状态下柱状成层各向异性(横向各向同性)介质中并矢Green函数的解析表达式高效模拟多分量感应测井仪器在井眼中偏心时的响应.为提高精度,在模拟时考虑到了金属心轴、绝缘保护层的存在以及各分量线圈系的具体形状.数值模拟结果表明,当井眼内钻井液电导率相对较高、地层电导率相对较低时,偏心对仪器响应的影响较大,尤其是对短线圈距线圈系的影响更为明显,必须进行偏心效应校正.当钻井液电导率相对较低时,偏心对线圈系响应的影响可忽略不计.对位于相对低电导率井眼中的线圈系而言仪器方位角的影响可忽略不计,而当线圈系位于相对高电导率井眼中时仪器方位角的影响极为明显.当仪器偏心率较小时线圈系的响应随仪器方位角的变化较小,仪器偏心率越大线圈系的响应随仪器方位角的变化越明显.  相似文献   

水平层状非均质TI地层中仪器偏心情况下三维感应测井响应高效数值模拟与响应特征分析          下载免费PDF全文

林蔺  杨守文  白彦  陈涛  汪宏年 《地球物理学报》2017,60(5):2000-2010

本文针对中国石油集团测井有限公司(CPL)三维阵列感应测井仪器(Three Dimensional Induction Tool,TDIT)的真实结构与参数,利用2.5维数值模式匹配技术研究建立水平层状非均质TI地层中仪器偏心情况下三维感应测井响应的高效数值模拟算法.首先,利用2.5维数值模式匹配技术给出水平层状非均质TI模型中偏心磁流源并矢Green函数的半解析解.在此基础上,结合三维阵列感应测井仪器参数以及测量过程中出现的仪器偏心与旋转等实际情况,通过叠加原理推导出该仪器响应的有效计算公式.最后,通过数值模拟结果分析考察仪器偏心、仪器自旋角等参数对测井响应的影响以及变化特征,为多分量感应资料处理与解释提供理论基础.  相似文献   

积云模式下三维闪电分形结构的数值模拟   总被引：5，自引：0，他引：5  

郭凤霞  王昊亮  孙京  吴鑫  梁梦雪 《高原气象》2015,34(2):534-545

为了提高积云模式对雷暴云内电过程的模拟能力,将Mansell提出的放电参数化方案在起始击穿阈值和闪电通道感应电荷的分配过程上进行改进,耦合了已有的三维强风暴动力—电耦合模式中。对STEPS(Severe Thunderstorm Electrification and Precipitation Study)试验中一次雷暴个例以及对中纬度地区理想雷暴个例的模拟表明,引入了新放电参数化方案的模式模拟出闪电在发展特性和几何结构上和观测结果有较好的一致性。模拟结果还表明:闪电的类型与极性取决于背景电荷结构以及闪电的起始位置,只有底部存在正电荷堆时才会产生负地闪,且负地闪的起始点均具有较高的负电势。闪电通道上感应电荷的沉降会改变通道附近水成物粒子上携带的电荷,这对雷暴云内复杂电荷结构的形成有重要作用。经统计,模拟的地闪和云闪通道的分形维数平均值分别为1.47和1.69。对起始击穿阈值的敏感性试验表明,随着起始击穿阈值的增大,首次闪电时间会向后推迟,当采用逃逸击穿时首次闪电产生的时间最早;闪电数量随起始击穿阈值的增大而减少;当使用固定击穿阈值(100,150和200 k V)时得到的云地闪比均小于使用逃逸击穿时得到的云地闪比,使用逃逸击穿时得到的云地闪比与观测结果最为接近。  相似文献   

控制仪器保险丝熔断雷击事故实验室仿真分析     

陈道辉  朱丽媛  姜楠 《气象研究与应用》2015,36(Z1)

通过分析中国石化广州分公司控制室保险丝安装的电路接线图,对SPD安装线路及SPD内部的非线性元件等进行实验室仿真计算,得出广州石化厂控制室仪表保险丝烧断的原因,并提出控制室保险丝由于雷击过电压烧断的解决方法.  相似文献   

低功耗三分量感应测井仪发射电路设计     

李爱勇  管国云  聂在平  赵娜 《东北石油大学学报》2011,(1):81-84

为解决传统三分量感应测井仪功放电路功率耗散较大,效率低,难以适应地下高温、高压及工作空间狭小的问题,利用D类功率放大器工作于开关状态,实际功耗小,效率高的特点,改进并设计一种低功耗的三分量感应测井仪发射电路.该电路采用改进的D类功率放大器对发射信号实现高效率的放大,由现场可编程门阵列(FPGA)控制发射频率的选择并输出...  相似文献   

几种典型近地表有限导体瞬变电磁特征响应研究          下载免费PDF全文

陈曙东  郭树旭  张爽  袁志文  朱俊  张海洋  方东 《地球物理学报》2017,60(1):403-412

近地表有限导体的瞬变电磁响应中包含其形状、结构特征,如何建立这些特征与其响应之间的关系是近地表有限导体探测与识别的核心问题.本文建立了几种典型有限导体响应的三维感应偶极子模型,通过有限导体早期幂函数衰减的幅度与速率、晚期指数衰减的幅度与时间常数共四个模型参数表征有限导体的形状和结构特征,利用最小二乘拟合算法提取这些模型参数,揭示有限导体的形状、结构特征与模型参数之间的内在联系.理论与实验研究结果表明:具有绕球心旋转对称性的球形目标体,其三维感应偶极子响应完全相同,早期响应呈幂函数衰减,晚期呈e指数衰减,信号幅度和时间常数均能很好反映球体半径与材料特性;具有绕轴旋转对称性目标体,其三维感应偶极子响应部分相同,早期幂函数衰减的幅度与速率主要体现目标体的长度特征,晚期e指数衰减的时间常数体现了目标体的外径与壁厚特征;非轴对称性目标体,其三维感应偶极子响应均不相同,各个感应偶极子参数差异较大.本文的研究对提高瞬变电磁系统区分轴对称目标体与金属碎片能力,降低系统探测虚警率具有重要意义.  相似文献   

低电阻率油气层的测井系列研究   总被引：9，自引：8，他引：1       下载免费PDF全文

申本科  王贺林  宋相辉  姚合法  陈景萍  靳秀菊 《地球物理学进展》2009,24(4):1437-1445

根据低电阻率油气层的成因,将低电阻率油气层分为四种主要不同的类型,这四种类型的低电阻率油气层除了需要进行常规测井系列外,不同成因的低电阻率油气层应采用不同的新技术测井项目,对于高不动水含量型低阻油气层,将核磁共振测井作为解决这种类型的针对对性测井项目,而MDT测井作为选择性项目;对于粘土附加导电型低阻油气层,将极化率测井作为解决该类低阻问题的针对性测井项目,核磁共振、双频介电、MDT测井作为选择性测井项目;对于砂泥岩间互型低阻油气层,高分辨率感应测井或者阵列侧向测井是解决此类低阻油气层的关键技术;对于盐水泥浆侵入型低阻油气层,可以有针对性的进行过套管电阻率测井,同时在储层物性条件较好时还可以选测C／O或PND测井替代过套管电阻率测井项目,或者根据地面及地下地质情况,选取随钻测井系列.  相似文献   

断层黏滑失稳过程声-电信号响应特征研究     

赵扬锋  丁玲  王学滨  樊艺  荆刚 《岩土力学》2024,(4):973-990

为深入探索断层黏滑失稳的阶段特性以及声-电多源联合前兆特征,对含不同预制倾角断层的正长花岗岩开展了侧压分别为5、15、25 MPa的双向剪切摩擦试验,观察和分析了断层黏滑失稳过程的力学行为以及声发射、电荷感应信号的时频响应特征。结果表明：（1）侧压和断层倾角改变了断层的黏滑特征,进而影响了感应电荷量和声发射事件震级。侧压越大,间黏滑和黏滑失稳阶段的电荷量占比以及电荷累积速度越大。相较于56o断层,45o断层黏滑失稳时基于振幅的统计指标b值更小,大尺度破裂占比更大。（2）声-电信号幅值的分形特征可以反映断层面黏滑错动释放能量的差异。声-电信号频域的阶段性响应特点可有效辨识实验室尺度下断层黏滑失稳的演化过程,可以将声-电信号主频幅值急剧提高作为断层黏滑失稳前兆特征之一。临近断层黏滑失稳时声发射和电荷感应参量（能量、分形维数、频谱幅值）均呈现明显的“突增”特性。（3）声-电信号能量突增与黏滑应力降之间具有较好的对应性,但并不完全同步。断层黏滑失稳时,声发射会先于电荷感应产生高幅值信号。仅采用单一声发射或电荷感应信号来预警有可能造成信息漏报、误报,需结合声发射和电荷感应信号特征以实现声-电二元...  相似文献