基本信息
王秀明  男  博导  中国科学院声学研究所
电子邮件: wangxm@mail.ioa.ac.cn
通信地址: 北京北四环西路21号
邮政编码: 100190

研究领域

固体声学:多相孔隙介质声学,包括油气储层声学及应用,多相孔隙固体介质中声波传播理论;计算声学,包括有限差分、有限元、伪谱与谱元法。 

深部钻测:深部固体地球钻探测量与测井研究,包括井孔中的声波传播理论、多极子阵列声波测井、声波固井质量检测和随钻多极子声波测井;电缆电法与随钻电法测井,包括电阻率正反演,低孔渗、低阻油气层测井评价技术;核物理测井。

招生信息

   
招生专业
070206-声学
081802-地球探测与信息技术
招生方向
固体声学
深部固体地球钻探测量(深部钻测)

教育背景

1991-12--1995-08   中国科学院大学    博士研究生/理学博士
1984-08--1987-08   中国石油勘探开发研究院/东北石油大学   硕士研究生/工学硕士
1980-08--1984-08   中国石油大学(华东)   本科生/工学学士
学位
中国科学院研究生院 1991. 12-1995. 08 理学博士
学历
中国科学院研究生院 (中国科学院大学)1991. 12-1995. 08    博士研究生毕业。

工作经历

   
工作简历
2017-04~现在, 北京市海洋深部钻探测量工程技术研究中心, 研究中心主任,兼任声学学报副主编
2015-06~现在, 中科院声学所, 中科院特聘研究员,博导、超声技术中心主任,兼任应用声学杂志主编
2003-04~2015-06,中科院声学所, 研究员、博导、实验室主任、学科组组长、所学术委员会主任、《应用声学》主编
1999-03~2006-11,澳洲联邦科学与工业研究组织(CSIRO)石油资源研究所, 研究员、高级研究员、首席科学家
1998-03~1999-03,斯坦福大学(Stanford University), 博士后
1995-08~1998-08,东北石油大学, 副教授、教授、科研处副处长
1987-08~1991-12,东北石油大学, 助教、副教授
社会兼职
2016-02-01-今,中国地球物理学会委员会, 岩石物理专业委员会副主任
2013-12-31-今,《声学学报》编委会, 编委、副主编
2013-10-01-今,中国声学学会, 检测声学专业委员会主任
2012-11-20-2014-11-05,《应用声学》杂志编委会主编, 主编
2011-01-16-今,地(市、州、盟)侨联委员,
2010-07-04-2014-12-31,中国天然气水合物专业委员会委员, 委员
2008-09-01-2014-12-27,中国声学学会常务理事, 常务理事

教授课程

固体声学

专利与奖励

   
奖励信息
(1) 中国声学学会马大猷声学奖, 一等奖, 部委级, 2012
(2) 应用地球物理教学改革实践, 一等奖, 部委级, 1998
(3) 中国石油集团公司先进科技工作者, 一等奖, 部委级, 1997
(4) 黑龙江省优秀科技青年奖, 一等奖, 部委级, 1996
(5) 中科院优秀博士奖, 一等奖, 部委级, 1995
(6) 中科院院长奖学金, 一等奖, 部委级, 1994
(7) 横波测井方法研究, 二等奖, 部委级, 1993
专利成果
( 1 ) 一种利用共振声谱法气液两相流检测技术, 发明, 2008, 第 2 作者, 专利号: 200510085884.6

出版信息

   
发表论文
(1) Theoretical simulations of wave field variation excited by a monopole within collar for acoustic logging while drilling, WAVE MOTION, 2017, 第 2 作者
(2) Generalized collar waves in acoustic logging while drilling, Chinese Physics B, 2016, 第 1 作者
(3) Ultrasonic leaky flexural waves in multilayered media: Cement bond detection for cased wellbores. Geophysics, Geophysics, 2014, 第 3 作者
(4) Finite difference modelling of dipole acoustic logs in a poroelastic formation with anisotropic permeability, Geophysical Journal International , 2013, 第 3 作者
(5) 横向各向同性地层中随钻声波测井模式波分析, 地球物理学报, 2013, 第 4 作者
(6) 基于偶极弯曲波频散的横波慢度径向分布反演, 地球物理学报, 2013, 第 4 作者
(7) 3D finite difference simulations of acoustic logs in tilted layered porous formations, Journal of Computational Acoustics, 2012, 第 2 作者
(8)  The effects of cement density and pipe dimension on casing waves in oil wells, Chinese Journal of Acoustics, 2011, 第 2 作者
(9) A transient method for measuring the gas volume fraction in a mixed gas-liquid flow using acoustic resonance spectroscopy., Sciences in China: Series G Physics, Mechanics and Astronomy, 2010, 第 2 作者
(10) Acoustic response characteristics of unsaturated porous media,  Sciences in China:Series G Physics, Mechanics and Astronomy , 2010, 第 2 作者
(11) The Chebyshev spectral element method using staggered predictor and corrector for elastic wave simulations, Applied Geophysics, 2010, 第 2 作者
(12) Study of inversion for third order elastic constants and in situ stress by multifrequency dispersion of cross dipole sonic logging , Chinese J. of Geophysics , 2009, 第 2 作者
(13)  A New Method for Gas Detection in a Gas-Liquid Flow Using Acoustic Resonance Spectroscopy, Chinese journal of geophysics, 2008, 第 2 作者
(14) Acoustic wave propagation simulation in a poroelastic medium saturated by two immiscible fluids using a staggered finite-difference with a time partition , Sciences in China: Series G Physics, Mechanics and Astronomy , 2008, 第 2 作者
(15) An optimized staggered variable-grid finite-difference scheme and its application in cross-well acoustic survey, Chinese Science Bulletin , 2008, 第 2 作者
(16)  Some theoretical aspects of elastic wave modeling with a recently developed spectral element method , Sciences in China Series G, 2007, 第 1 作者
(17)  Experimental studies on the effects of porosity on acoustic resonance spectroscopy for synthetic porous rock samples in a cylindrical resonance cavity,  Chinese science bulletin, 2007, 第 2 作者
(18) Perfectly matched layer and its application in elastic wave modeling, Chinese J. of Geophysics, 2007, 第 2 作者
(19) Applications of the boundary absorption using a perfectly matched layer for elastic wave simulation in poroelastic media, Chinese J. of Geophysics , 2007, 第 2 作者
(20) Experimental studies on perturbed acoustic resonant spectroscopy by a small rock sample in a cylindrical cavity, Science in China Series G, 2006, 第 2 作者
(21) Experimental studies on perturbed acoustic resonant spectroscopy by a small rock sample in a cylindrical cavity, Science in China: Series G Physics, Mechanics and Astronomy, 2006, 第 2 作者
(22) A method of solving the stiffness problem in Biot’s poroelastic equation using a staggered high-order finite-difference, Chinese Physics , 2006, 第 2 作者
(23) An Improved High-Order Rotated Staggered Finite-Difference Algorithm For Simulating Elastic Waves In Heterogeneous Viscoelastic/Anisotropic Media, Exploration Geophysics, 2006, 第 1 作者
(24) A rotated staggered grid finite-difference with the absorbing boundary condition of a perfectly matched layer, Chinese Science Bulletin, 2006, 第 2 作者
(25) Effects of the outermost boundary on acoustic waves in an artificial cased borehole, Exploration Geophysics, 2006, 第 1 作者
(26) An element by element spectral element method for elastic wave modelling, Progress in natural Sciences , 2006, 第 2 作者
(27) Parallel numerical simulation of the ultrasonic waves in a pre-stressed formation, Ultrasonics, 2006, 第 2 作者
(28) A generalized SATORI resistivity model of the effective media for laminated and dispersed shaly sand formations, Exploration Geophysics, 2005, 第 2 作者
(29) Modeling of elastic wave propagation on a curved free surface using an improved finite-difference algorithm, Sciences in China Series A, 2004, 第 1 作者
(30) Effects of the traction-free surface with a rugged topography on seismic wave propagation: Numerical modelling, Exploration Geophysics, 2002, 第 1 作者
(31)  Acoustic field in a borehole within fluid formations with an interface, WAVE MOTION , 1997, 第 1 作者
(32)  Leaky modes and wave components of a fluid-filled borehole embedded in an elastic medium, Sciences in China, Ser A, 1996, 第 2 作者
发表著作
( 1 ) 应用地球物理方法原理, Principles of Applied Geophysics, 石油工业出版社, 2000-08, 第 1 作者
( 2 ) 井孔中的声场与波, Acoustic Wavefield and Waves in a Borehole, 科学出版社, 2005-07, 第 2 作者

科研活动

  1. 随钻环境下的非轴对称井孔声场研究,国家自然基金重点项目,2018-1---2021-12,主持
  2. 万米深部声学钻探测量关键技术研究,中科院率先行动计划项目,2016-9-2020-9,主持
  3. 深部矿床测井系统 国家仪器重大装备项目 2013-1---2019.12 主持;
  4. 非均匀各向异性孔隙地层非对称井孔中的声场 国家自然基金重点 2012-1----2015-12  主持 
  5. 多极子阵列声波成像测井仪器研发 市地 2011-10---2013-03  主持 ;
  6. 随钻声波测井关键技术研究 市地 2011-10---2013-12  指导
  7. 固体声学与探测技术 院重要方向 2011-08---2015-09  主持
  8. 复杂储层声波模拟 市地 2011-03---2012-03  主持
  9. 多极子阵列声波成像测井仪研发 市地 2010-08---2011-12  主持
  10. 复杂储层中弹性波数值模拟 国家重大专项任务 2008-06----2011-06  主持
  11. 正交偶极子声波探头研发 市地 2007-05---2008-08  主持  
  12. 声学探测与声学效应基础研究 院重点 2006-09--- 2011-03  主持

在研项目
( 1 ) 多极子阵列声波成像测井仪研发, 主持, 省级, 2010-08--2012-12
( 2 ) 随钻声波测井关键技术, 主持, 部委级, 2011-03--2013-03
( 3 ) 随钻声波测井关键技术研究, 主持, 省级, 2011-10--2012-12
( 4 ) 非均匀各向异性孔隙地层非对称井孔中的声场, 主持, 国家级, 2012-12--2015-12
( 5 ) 固体声学与探测技术, 主持, 部委级, 2011-08--2015-09
( 6 ) 深部矿床测井系统, 主持, 国家级, 2013-01--2016-03
( 7 ) 万米深地声学钻探测量核心技术研究, 主持, 部委级, 2016-08--2020-08
参与会议
(1)Reservoir Acoustics and Its Applications   香港国际声学大会   Xiuming Wang   2012-05-14
(2)油气储层声学中的若干计算声学问题   全国青年学术会议   王秀明   2009-10-13
(3)Reservoir Acoustics and Its Developments   西太地区国际声学大会   Xiuming Wang   2009-09-16

合作情况

   
项目协作单位
   

指导学生

已指导学生

陈浩  01  19125  

赵海波  01  19125  

车承轩  01  19125  

王晶  01  19125  

朱祖扬  01  19125  

张晗  01  19250  

张雷  01  19125  

苏畅  01  19125  

王欣  01  19125  

李希强  01  19125  

马明明  01  19125  

付琳  01  19125  

魏倩  01  19125  

周吟秋  01  19125  

陶蓓  01  19125  

刘乐  01  19125  

李佩笑  01  19125  

陈愿愿  02  19125  

付欣  02  19125  

唐壤  02  19125  

王菁  02  19125  

宫昊  01  19125  

彭哲凡  01  19125  

耿祎晗  02  19125  

马卫卫  02  63383  

吴德林  01  19125  

王健  01  19250  

现指导学生

王祥达  01  19125  

宋云红  01  19125  

卫建清  01  19125  

刘颖  01  19125  

曹雪砷  01  19125  

吴鹏飞  01  19125  

季运佳   01  19125  

李诺  01  19125  

胥利文  01  19125  

段娇娇  02  63233  

杨岩  01  19125  

潘钥   01  19125  

刘琳   01  19125  

杨培年  01  19125  

沈茹珊  02  63233  

学术兼职

1 中国声学学会常务理事;

2.  中国声学学会检测声学专业委员会主任;

3.  中国地球物理学会岩石物理专业委员会副主任 
3.  中国天然气水合物专业委员会委员;
4. 《应用声学》主编; 
5.  《声学学报》副主编;
5.  国际勘探地球物理学家学会(SEG)会员;
6.  国际测井分析家学会(SPWLA)会员。

基本情况简介

王秀明

基本情况

    中科院声学所特聘研究员、国科大特聘教授、博导、超声技术中心主任、北京市海洋深部钻探测量工程技术研究中心主任。

主攻专业

1.物理学(声学);
2.地质资源与地质工程(地球探测与信息技术)。

研究方向

1.固体声学;
2.深部固体地球钻探测量(深部钻测)。

联系方式
  
电话:+86-10-82547789;
邮件:
wangxm@mail.ioa.ac.cn, wangxm1@yahoo.com

学习经历

1980-1984,本科生,获中国石油大学工学学士;
1984-1987,硕士生,获中国石油勘探开发研究院工学硕士;
1991-1995,博士生,获中科院研究生院理学博士。
 
工作经历

1987-1991,东北石油大学,助教;
1991-1998,东北石油大学,副教授、教授、科研处副处长;
1998-1999,美国斯坦福大学,博士后;
1999-2006,澳洲联邦科学与工业研究组织(ARRC,CSIRO Petroleum),研究员、高级研究员和首席科学家;
2003-2006,中科院国外杰出人才引进计划(百人计划)择优入选者,声学所研究员、博士生导师;

2006-2015,研究员、博士生导师、超声物理与探测实验室主任、超声学科组长、所学术委员会主任。

2015 -现在, 特聘研究员、国科大特聘教授、超声技术中心主任、北京市海洋深部钻探测量工程技术研究中心主任。 


社会兼职

  1. 《应用声学》主编;

  2. 《声学学报》副主编;

  3. 中国声学学会常务理事;

  4. 中国声学学会检测声学专业委员会主任;

  5. 中国地球物理学会岩石物理专业委员会副主任;

  6. 中国天然气水合物专业委员会委员;

  7. 国际勘探地球物理学家学会(SEG)会员;

  8. 国际测井分析家学会(SPWLA)会员。 


主要工作

    王秀明研究员长期从事固体声学物理与深部固体地球钻探测量等方面的研究工作,先后主持和承担了澳大利亚国家重大专项(“Wealth from Oceans” of the Australian National Research Flagship Program,在澳洲CSIRO工作7年 )、中国国家大型煤田和油气田勘探与开发科技重大专项,国家“863”重点和“973”,国家自然科学重点基金,国家仪器重大装备专项,中科院知识创新工程重要方向,中石油、中石化和中海油等重大科技攻关项目等30余项;发表期刊和会议论文150余篇(其中SCI论文50篇);专利10个;在固体声学中的声传播理论、井孔声场、非均匀多相孔隙介质声学等应用基础研究和高技术研发等方面做出了突出贡献;另外,他在团队建设、实验室搭建、科技转化为生产力等方面取得显著成绩。其主要学术业绩、创新点及学科意义如下:

    第一,对圆柱形开波导声学理论研究有突出贡献。

    1) 首次阐明了井孔声场特征函数正确的Riemann 面结构,指出以往井孔中纵波头波与横波头波表述理论中的缺陷,发现了井孔声场表述中泄漏模的分布特征及其对分波声场的贡献,并提出了正确的头波表述理论, 丰富和发展了相关理论(Wang, Zhang and Ying, 1994,Proceeding of SEG;Zhang, Wang, and Ying,1996,Sciences in China;Wang and Dodds,2002,Exploration Geophysics)。

    2)利用广义算子谱展开理论,把封闭波导中的模式匹配理论加以推广,首次提出了具有分层的井孔声场的广义模式展开表理论(Wang, Zhang, and Ying,1997, Wave Motion; Wang, Zhang, and Ying,1998,C.J.of Geophysics)。

    以上工作为丰富和发展复杂结构的声波导理论,指导实际声波测井资料的应用,奠定了坚实的物理基础。

    第二,对计算声学研究有重要贡献。

    1)提出了高阶交错网格模拟自由界面的修正有限差分算法。结合目前最新研究的完全匹配层吸收边界等,弥补了常规有限差分法不能直接模拟不规则自由边界的缺陷,拓展了有限差分算法在复杂边界情况下的应用范围(Wang,2001,Proceeding of SEGJ; Wang,and Dodds,2001,Exploration Geophysics; Wang, and Zhang, 2004, Science in China); Wang, Dodds, and Zhao,2006,Exploration Geophysics)

    2)发展了固体计算声学中的谱元法。他利用位移形式的弹性波动方程的弱形式和Galerkin算法,在空间域中引入预条件共轭梯度的逐元算法,并首次在时间域中引入时间积分的交错网格预处理/多次校正算法,发展了谱元算法,该算法保留了有限元法的优势,采用了具有最优张量乘积技术的元到元算法,能够处理带有起伏自由表面的复杂地质模型,它具有比有限元法收敛快、计算效率高等优点(Wang, Geza, and Lin, 2006,Science in China; Lin, Wang, and Zhang, Progress in Natural Sciences; Che, Wang, and Lin, 2008,Applied Geophysics)。 

   3)提出了用于多相孔隙介质的声波方程的高阶有限差分算法。利用旋转交错网格算法模拟出了孔隙中含有一固一流介质时的多相孔隙介质中的五种声波传播模式,并首次模拟计算了这几种波在界面上的反射透射情况,给出了清晰的物理图像。为深入研究声波在天然气水合物储层中的传播规律提供了一种方法(Wang, Dodds et.al,2006,Exploration Geophysics;2005,Zhao, and Wang, Chinese Physics; Zhao, and Wang et al., 2010,Science in China; He, Wang, and Chen, 2012, Journal of Computational Acoustics )。 


    第三,丰富和发展了固体声学的研究内容和理论,推动了固体声学学科的发展。

    王秀明研究员首次提出了“储层声学”的概念,全面而系统地阐述了储层声学的研究对象、研究内容、原理与方法等理论体系( Keynote speakers for 3 conferences:Wang,2008, 全国青年声学会议;Wang,2009,Westpac Acoustics Conferences; Wang,2012,2012 HongKong Acoustics Conference. 王秀明,2008,应用声学)。

    自2005年以来,他发起并连续组织了中国声学学会2009年、2010年、2011年和2012年4次全国性的储层声学方面的专题研讨会,并成功组织了2005年国际理论与计算声学大会和2012年香港国际声学会议有关储层声学的分会。近来,他组织的2013年第20届国际声学与振动大会中的相关专题分会也已有包括来自加拿大、美国、中国和澳大利亚等18学者的积极响应,并已投稿参会。 

  在储层声学研究的框架下,他和团队一起对非均匀多相孔隙介质储层声学理论进行了较深入的研究,首先,发展了油、气、水同时存在与固体孔隙而随机分布时的多相孔隙介声学模型,理论预期结果也得到了实验验证;其次,推导了Santos三相孔隙弹性理论的纵横波频散关系方程。 考虑参考压力、高频影响校正以及孔隙中两种流体之间的牵引耦合, 详细分析了含气饱和度和频率对Santos理论预计的四类体波的相速度和衰减的影响,并与实验数据进行了对比分析,理论和实验结果的吻合令人满意;还有,与他人合作,发现了多相孔隙储层介质声波传播方程在某些情况下具有刚性问题,并推倒了波动方程蜕变为相关的刚性方程的条件,圆满解决了多相孔隙介质声学方程中的刚性求解的计算问题(Chen,Wang, and Lin,2006,Ultrasonics; Zhao and Wang, 2006, Chinese Physics; Zhao and Wang, 2008, Sciences in China; Zhao and Wang,2008, Chinese Science Bulletin; Chen, Wang, and Zhao, 2006,Chinese Science Bulletin)。

    第四, 在固体声学应用方面做出了显著成绩。

    1)软件研发

    王秀明研究员发展了一套高效的、稳定的、高精度的、复杂介质中的弹性波数值模拟软件系统。该系统采用国际上先进的高阶交错网格伪谱算法、修正的交错网格和旋转网格有限差分算法、切比雪夫和勒让德谱元法等,可以模拟绝大部分固体介质中的声传播问题,包括完全弹性介质、粘弹性介质、各向异性介质,双相粘弹性孔隙介质、多相天然气水合物孔隙介质、多相流体饱和孔隙弹性介质、具有复杂地表结构的弹性介质以及含有裂缝结构的弹性介质。对于上述介质模型,该套软件均可处理非均匀情况。 

    2)硬件研发 
    
    (1) 耐高温正交偶极声波换能器研发取得突破性进展 
     
     王秀明研究员主持研发成功了适于深水海洋测井作业(5000米井深)的高温(175度)、高压(138兆帕)、小体积偶极子声波探头,实现了小规模批量化生产。这项技术打破了国际技术封锁与垄断,为我国石油测井事业的发展和壮大做出了极其重要的贡献。
 
     长期以来,我国石油企业高温、高压并且适于较深钻井区域的声学测井换能器一直依赖于进口,随着国际上石油资源勘探和开发激烈竞争的不断升级,国外主要石油测井公司不再向我国提供石油探测和评价的先进测井仪器装备。其中,正交偶极声波测井仪器关键部件——低频、小体积、高温、高压声学测井换能器,更属于严格控制的供货产品之一,直接导致这种换能器的价格居高不下,而且有价无货。自1992年以来,国内有关单位曾多次尝试研制这种换能器,但是这种高性能换能器的温度性能、发射和接收效率、小体积、低频等技术一直没有得到系统解决,特别是换能器的温度性能一直难以突破,这严重影响了较深钻井区域的声波测井作业。 

    作为固体声学与深部钻测领军人物,王秀明研究员面对我国石油服务公司的重大需求,果断地确定了研究方向,借助于团队借近十年来积累的雄厚研究实力,他带领团队经过一系列的井孔声场数值模拟、换能器数值仿真和优化设计、材料工艺制备、高温高压晶体试验、高温高压粘接成型、发射和接收换能器集成测试、现场测井试验、测井资料数据处理和解释等研究工作,最终在国内首次自主研发成功适合于较深钻井区域测井的高温、高压偶极声学换能器,并建立了系统的、年生产能力为40套换能器的小型生产规模。这一项目的圆满完成,标志着国内具有了小体积、低频、高温、高压声波换能器的研制和生产能力。 

    (2) 深部钻测多极阵列声波成像测井仪研发取得系列突破 

    王秀明研究员主持的由中石油大庆钻探公司委托的深部钻测多极阵列声波成像测井仪研发项目在大庆测井公司顺利通过验收。该项目针对井孔声场理论,高温换能器优化设计与制作,仪器透声体优化设计与封装,仪器控制、采集与通讯电路设计和实现,机械设计与加工,软件研制等方面的多项技术难题,进行了科技攻关,最终圆满完成了仪器工业样机研发,现场测试了7口井26井次,最大井深近4000米。仪器具有良好的重复性和一致性,与国外目前同类测井仪器对比表明,所研发的仪器总体性能已经达到了国外同类仪器的水平,部分功能优于国外仪器。

    深部钻测多极阵列声波成像测井仪的研发成功,取得了高温、高压、小体积“低频单极换能器”、“高速采集与控制电路瘦身”和“耐腐蚀透声封装”等三项重要技术突破,具有极其重要的意义。它标志着我国研发的石油测井设备已从过去“正交偶极换能器”单一关键部件的技术突破发展到“多极阵列声波成像测井仪”的系列技术突破。该仪器设备的研发成功,打破了外国公司对国际高端石油声波测井仪器装备与技术的长期垄断,推动了我国深部固体地球钻探测量仪器装备技术的快速发展,为我国高端深部钻测仪器参与国际竞争奠定了良好的基础。

    第五, 人才培养、学科建设和实验室建设取得快速发展 

    在近6年的时间里,王秀明研究员从以前不到20人的实验室团队,发展成一支有极强持续创新和团结协作能力的老、中、青相结合的100人规模的研究团队;作为学科领军人物,在声学所成功申请建立了“地质资源与地质工程”学位点,为储层声学与深部固体地球钻探测量研究方向培养高级别的后继人才创建了有力的平台;另外,他积极部署实验室建设项目,并主持完成了高温(200度)高压(140兆帕)的岩石声学测量系统、高温声波探头测试系统和高温声波测井仪器研制与测试系统等,他开辟的固体声学与深部钻测研究方向也纳入了科学院“一三五”规划中的重要培育性方向,为推动固体声学的学科发展和人才培养及学科建设都做出了重要贡献。