عنوان پایان‌نامه
مدل سازی پیشرو دو بعدی روش الکترومغناطیس دریایی با چشمه کنترل شده توسط روش المان محدود
- رشته تحصیلی
- ژئوفیزیک-ژئوالکتریک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 63220;کتابخانه موسسه ژئوفیزیک شماره ثبت: 988
- تاریخ دفاع
- ۳۰ بهمن ۱۳۹۲
- دانشجو
- الهام عنایتی
- استاد راهنما
- بهروز اسکوئی
- چکیده
- مدل¬سازی¬های عددی موجود برای اکتشافات الکترومغناطیس در تحلیل ساختارهای پیچیده با المان¬های مستطیلی با محدودیت مواجه هستند. اخیراً روش¬ المان¬محدود توجه زیادی را به¬خود جلب-کرده است. این روش نسبت به دیگر روش¬های عددی برای مش¬بندی بی¬ساخت مناسب¬تر است، برای مثال مش¬های مثلثی نامنظم قادر به مدلسازی توپوگرافی و مدل¬های ایده¬آل زیرسطحی میباشند. در این تحقیق یک راه¬حل المان محدود برای مدل¬سازی پیشرو پاسخ الکترومغناطیس دریایی با چشمه کنترل شده(MCSEM) از یک ساختار رسانای دوبعدی که از یک فرستنده دایپل الکتریکی به عنوان چشمه استفاده می¬کند، ارائه می¬شود. با تبدیل فوریه از میدان¬های مربوطه در امتداد ساختار و گسسته-سازی معادلات یک حل المان محدود برای محاسبه این میدان¬ها به¬کار گرفته شده است. حوزه مدل با استفاده از شبکه مثلثی بی¬ساخت گسسته¬سازی می¬شود که توانایی مدل¬کردن ساختارهای پیچیده دلخواه را دارد. برای استخراج سیستم معادلات از روش گلرکین استفاده می¬شود و حل سیستم معادلات خطی با استفاده از روش BiCGStab به¬دست می¬آید، که حافظه کمتری نسبت به روش¬های معکوس¬سازی کل ماتریس اشغال می¬کند. فرمول¬بندی المان محدود با برنامه WHAM، که یک حل تحلیلی یک¬بعدی است، ارزیابی می¬شود؛ که حل¬های عددی تطابق خوبی با حل تحلیلی نشان می-دهد. کارایی الگوریتم با یک مثال ساده از میدان¬های الکترومغناطیسی تولید شده به وسیله چشمه دایپل الکتریکی افقی مورد بررسی قرار گرفته است. در پایان با مطالعه یک مدل فرضی از یک ساختار فراساحلی پیچیده که در اکتشاف نفت مورد توجه است، توانایی روش المان محدود برای مدل¬سازی MCSEM در محیط¬های زمین¬شناسی پیچیده نشان داده شده است. کلمات کلیدی: المان محدود؛ سیستم معادلات خطی؛ شبکه بی¬ساخت؛ گلرکین؛ مدل¬سازی پیشرو
- Abstract
- Existing numerical modeling techniques commonly used for electromagnetic explorations are bound by the limitations of approximating complex structures using a rectangular grid. A more flexible tool is the finite-element method using unstructured grids. Composed of irregular triangles, an unstructured grid can readily conform to complicated structural boundaries. Recently finite-element methods have received increased attention. They are attractive because they are better suited to unstructured meshes than other numerical methods, for example irregular triangle meshes enable more faithful modeling of topography and realistic subsurface interfaces. In this work, we present a finite-element algorithm for forward modeling of the frequency domain, marine controlled-source electromagnetic (MCSEM) response of a 2D conductivity structure that is excited by a horizontal electric dipole source. The fields are Fourier transformed in the invariant conductivity direction and then expressed in a discrete form and finite-element method is used to obtain a solution for the electromagnetic fields. The model domain is discretized using an unstructured triangular element grid that readily accommodates arbitrarily complex structures. The Galerkin method is used to derive the systems of equations and numerical solution of the system of linear equations is obtained using the BiConjugate Gradient Stabilized method(BiCGStab) method, which requires much less storage than full matrix inversion methods. We validate the finite element formulation against the 1D reservoir model using WHAM program. The numerical solutions for a horizontal electric dipole are computed shown to agree with analytic solution. Simple example of the electromagnetic fields produced by horizontal electric dipole source is presented to illustrate the usefulness of the algorithm. Finally an example model study of a complex offshore structure of interest for petroleum exploration illustrates the utility of the finite-element method for MCSEM modeling in complex geological environment.
