2025年大学《地球物理学》专业题库- 地球物理学在地下储油库智能监控中的作用

2025年大学《地球物理学》专业题库——地球物理学在地下储油库智能监控中的作用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、简答题（每题5分，共25分）1.简述地下储油库智能监控的主要目标和意义。2.地震波在地下储油库监测中主要起到什么作用？3.简述电阻率法在地下储油库泄漏检测中的基本原理。4.微地震监测技术在地下储油库泄漏检测中具有哪些优势？5.地球物理数据处理在地下储油库智能监控中扮演着怎样的角色？二、论述题（每题10分，共30分）1.论述地震勘探技术在地下储油库储层监测中的应用方法和效果。2.比较并论述不同地球物理监测技术（如电阻率法、探地雷达、地磁法）在地下储油库安全监控中的适用性和局限性。3.结合实际工程案例，论述地球物理监测系统在地下储油库智能监控中的集成与运行管理要点。三、计算题（每题10分，共20分）1.假设某地下储油库在一次地震监测中记录到一条P波和S波的到达时间分别为T_p=1.5秒和T_s=2.0秒，已知P波和S波在地层中的传播速度分别为V_p=3000m/s和V_s=1700m/s，试计算震源与监测点之间的距离。2.某地下储油库采用电阻率法进行泄漏监测，在泄漏发生前后分别进行了电阻率测量，测得泄漏点附近的电阻率值分别为ρ_1=100Ω·m和ρ_2=50Ω·m，试分析电阻率变化的原因及其对泄漏监测的意义。四、设计题（15分）设计一个针对大型地下储油库的智能地球物理监测方案，包括监测目标、监测方法选择、仪器设备配置、数据采集方案、数据处理与解释方法以及系统运行维护等内容。试卷答案一、简答题1.答案：地下储油库智能监控的主要目标是实时、准确地监测储油库的运行状态，特别是库容变化、泄漏情况、结构安全等关键信息，及时发现并预警潜在风险，保障储油库的安全稳定运行，减少经济损失和环境污染。意义在于提高储油库的安全管理水平，降低事故风险，保障能源供应安全。解析思路：回答需涵盖监控的核心内容（库容、泄漏、安全）和最终目的（安全运行、降损、保供）。2.答案：地震波在地下储油库监测中主要用于探测储层内部的结构变化、流体性质变化以及库容变化等。通过微地震监测技术，可以实时定位储油库内的流体泄漏点；通过地震勘探技术，可以获取储层的高分辨率地质信息，用于储层动态监测和剩余油评估。解析思路：分点说明地震波的主要应用，一是微地震定位泄漏，二是地震勘探监测储层变化和库容。3.答案：电阻率法通过测量地下介质的电阻率变化来探测地下储油库的异常情况。当储油库发生泄漏时，泄漏的油品会改变泄漏点周围土壤的物理性质，进而引起电阻率的变化。通过测量电阻率的变化，可以定位泄漏位置。解析思路：解释电阻率法原理，关键在于说明油品泄漏如何改变土壤性质，进而引起电阻率变化。4.答案：微地震监测技术在地下储油库泄漏检测中的优势在于：首先，具有极高的定位精度，可以精确确定泄漏点的位置；其次，可以实现实时监测，及时发现泄漏事件；再次，非侵入性强，对储油库的正常运行影响小；最后，数据采集和处理相对简单，易于实现自动化监测。解析思路：从定位精度、实时性、非侵入性、易实现自动化等方面阐述微地震监测的优势。5.答案：地球物理数据处理在地下储油库智能监控中扮演着至关重要的角色。它是对原始采集到的地球物理数据进行加工、转换、分析和解释的过程，目的是从复杂的数据中提取有用的信息，为后续的监测结果解释和决策提供依据。数据处理包括数据预处理、信号处理、反演、成像等多个环节。解析思路：强调数据处理是连接原始数据和有用信息的桥梁，并简述其包含的主要环节。二、论述题1.答案：地震勘探技术在地下储油库储层监测中的应用方法主要包括地震反射波法、地震偏移成像技术等。通过采集储油库上覆地层的地震反射波数据，利用地震处理和解释技术，可以获取储层的空间分布信息、物性参数变化等。具体来说，可以监测储层厚度、孔隙度、渗透率等参数的变化，以及储层内部流体界面、断层等地质构造的变化。地震勘探技术可以有效监测储层的动态变化，为地下储油库的合理开发和管理提供重要的地球物理信息。解析思路：阐述应用方法（反射波、偏移成像），重点论述如何通过这些方法监测储层参数（厚度、物性、界面、构造）的变化，并说明其在储层动态监测中的作用。2.答案：不同地球物理监测技术在地下储油库安全监控中的适用性和局限性各有不同。地震勘探技术适用于大范围、深部储层的监测，对流体界面、断层等地质构造变化敏感，但成本较高，分辨率相对较低。电阻率法适用于浅层、近地表的监测，对流体性质变化敏感，成本相对较低，但探测深度有限，易受地表环境影响。探地雷达技术适用于浅层、局部区域的精细探测，分辨率较高，但探测深度有限，受介质电性变化影响较大。地磁法主要用于探测地下储油库周围的磁场变化，对流体性质变化敏感，但探测深度有限，且易受外界磁场干扰。综合来看，各种地球物理监测技术各有优缺点，在实际应用中需要根据具体监测目标、监测区域和环境条件选择合适的技术或多种技术组合。解析思路：分别论述每种技术的适用范围、探测目标、优缺点（成本、深度、分辨率、易受因素），并进行比较总结，强调技术选择需因地制宜。3.答案：地球物理监测系统在地下储油库智能监控中的集成与运行管理要点包括：首先，需要进行系统总体设计，明确监测目标、监测方案、系统架构和功能需求；其次，要选择合适的监测仪器设备，并进行优化配置，确保系统性能满足监测需求；再次，要制定科学的数据采集方案，包括采集参数、采集时机、采集方式等，确保数据质量和覆盖范围；然后，要建立完善的数据处理与解释流程，利用专业的软件和算法对采集到的数据进行处理和解释，提取有用信息；最后，要建立系统的运行维护机制，定期对系统进行检查和维护，确保系统稳定运行，并对监测结果进行评估和优化。解析思路：按照系统集成的主要环节（设计、选型、采集、处理解释、运维）进行阐述，强调每个环节的关键点。三、计算题1.答案：震源与监测点之间的距离L可以通过以下公式计算：L=V_p*(T_p-T_d)/2其中，T_d为P波和S波到达时间之差，T_d=T_s-T_p=2.0s-1.5s=0.5s。将V_p=3000m/s和T_d=0.5s代入上式，得到：L=3000m/s*(1.5s-0.5s)/2=1500m。因此，震源与监测点之间的距离为1500米。解析思路：利用P波和S波的传播速度和时间差，根据走时方程计算距离。注意区分P波和S波到达时间。2.答案：泄漏发生前后电阻率值的变化表明泄漏点附近的土壤电阻率降低了。这是因为泄漏的油品具有较高的电阻率，而周围土壤的电阻率相对较低。当油品泄漏到土壤中时，会改变土壤的物理性质，降低土壤的电阻率。因此，电阻率值的变化反映了泄漏事件的发生。通过监测电阻率的变化，可以及时发现泄漏位置，并采取措施进行处理，避免更大的损失。解析思路：解释电阻率降低的原因（油品混入土壤），说明电阻率变化与泄漏事件的关联，并指出其在泄漏监测中的应用意义。四、设计题答案：设计一个针对大型地下储油库的智能地球物理监测方案如下：*监测目标：实时监测库容变化、泄漏情况、结构安全以及周边环境变化。*监测方法选择：*微地震监测：用于实时监测库内流体泄漏点的定位和活动性。*地震勘探：定期进行地震反射波法勘探，获取储层高分辨率地质信息，监测储层动态变化和库容变化。*电阻率法：在库区周围布设电阻率监测网络，监测土壤电阻率变化，用于泄漏检测和库容监测。*探地雷达：用于局部区域的精细探测，例如库壁、阀门等关键部位，监测结构变形和泄漏。*仪器设备配置：*微地震监测：部署一定数量的三分量地震检波器，并配备相应的数据采集器和实时传输系统。*地震勘探：配置高性能的地震数据采集系统、震源和检波器。*电阻率法：部署电阻率测量仪器和电极阵列。*探地雷达：配置探地雷达系统，包括发射机、接收机和数据处理软件。*数据采集方案：*微地震监测：实现全年24小时不间断实时监测，并定期进行数据采集和存储。*地震勘探：每年进行一次地震勘探，采集地震数据。*电阻率法：每月进行一次电阻率测量，采集电阻率数据。*探地雷达：根据需要进行局部区域的探测，采集探地雷达数据。*数据处理与解释方法：*微地震监测：利用微地震监测软件进行事件检测、定位和源机制解分析。*地震勘探：利用地震处理软件进行数据预处理、偏移成像和解释。*电阻率法：利用电阻率数据处理软件进行数据分析和解释，绘制电阻率等值线图。*探地雷达：利用探地雷达数据处理软件进行数据成像和解释。*系统运行维护：建立完善的系统运行维护机制，定期对监测