基于深度加权的重力异常广义线性反演成像方法研究及应用

重力异常数据的快速成像解释,因可以快速、稳定地获取地下地质体的赋存状态、密度分布、埋深等多种参数而得到广泛关注。在广义线性反演成像的基础上,给出合理的深度加权因子,建立了基于深度加权的广义线性反演成像方法。通过模型试验,验证了该方法具有分辨能力高、稳定性强等特点,并将其应用于实际数据处理中,与钻孔资料及前人文献资料很好地吻合。论证了所述方法的稳定性和可靠性,说明改进后的方法可以应用于实际资料的处理与解释。     

基于深度加权的重力梯度数据联合相关成像反演

针对矿产勘查中相关成像反演存在的纵向分辨率较低的问题，提出了一种基于深度加权的重力梯度数据相关成像反演方法.通过联合多个重力梯度分量、引入基于先验信息的深度加权函数与地下空间分区加权等方法，提高反演的纵向空间分辨率.在数据试验中，利用立方体组合模型证实了提出的方法能够准确反演出目标体的空间位置，计算的密度数值范围与理论模型基本一致，且方法具有一定的抗噪能力.将反演应用于美国文顿盐丘地区的实测重力梯度数据，结果显示出的盖岩位置与已知地质资料相符，证明了本文方法具有可行性和实用性.     

大地电磁全频段偏移成像结合反演技术

在提出的改进的有限差分法大地电磁场偏移成像技术基础上,进一步研究了全频段偏移成像技术,使成像信息得到了丰富完善,提高了分辨率,并推进到了适用于复杂地电模型和实际资料处理解释的阶段.以此为基础通过成像结果建立新的地电模型,结合有限元正演的特点并利用模拟退火全局寻优算法,实现了成像结合反演的计算过程,将形态与参数反演结合了起来,进一步提高了反演的精度.通过对江苏北部地质构造复杂地区实际资料的偏移成像结合反演处理和解释展示了该方法的有效性和实用性.     

基于褶积理论的深度域地震资料反演

近年来随着深度域地震资料的普及,为更好地利用这些地震资料来解决地下地质问题,提出了基于褶积理论的深度域地震资料反演。基于褶积理论的地震资料反演,子波与低频模型对反演结果具有十分重要的影响。通过制作人工合成记录与数值模拟研究,得到了深度域子波与时间域子波的关系,为基于褶积理论的深度域反演奠定了基础。将深度域反演应用于南海西部某油田,通过与该区的时间域地震资料反演对比,发现两种反演方法子波与低频模型都有差异。当时间域地震资料的采样间隔约为深度域地震资料采样间隔与层速度之比的两倍时,深度域地震资料的反演结果将优于时间域地震资料反演结果。     

模型反演技术在煤层厚度预测中的应用

在煤田地震勘探中,煤层厚度的变化情况是矿方开采前急需的重要参数。地震反演就是利用测井、钻井资料和地质规律为约束条件,构建一个初始波阻抗模型,将初始波阻抗模型与实际地震剖面进行对比,根据它与实际地震剖面的差异反复修改模型参数,最后得到一个从给定的观测数据中重构出的合适的地质模型,从而较好地预测和描述地下储层的纵横向展布和物性变化。对宁夏某矿区三维地震资料利用钻孔测井资料为约束进行反演处理,应用STRATA地震反演系统,获得波阻抗反演数据体。反演技术应用于煤层厚度解释具有直观、快速的特点。     

中心回线瞬变电磁自适应正则化反演

采用自适应正则化反演,直接对瞬变电磁感应电动势曲线进行反演拟合。相对于传统的求取视电阻率进行定性或半定量的解释方法,利用自适应正则化反演技术可更为准确的获得地电断面的电阻率分布。通过理论模型试算表明自适应正则化反演算法收敛快速、拟合效果好,一般只需迭代5次反演就趋于稳定,迭代10次后目标函数即可达到5×10-2。对某煤矿区的中心回线装置瞬变电磁资料进行反演,和已知资料吻合较好,验证了自适应正则化反演算法可以很好的应用于瞬变电磁资料解释中。     

扩展的局部Born近似的广义屏算子分析

三维叠前深度偏移广泛地应用于地下复杂地质体成像。当前工作量较大的三维成像问题一般采用基于射线追踪的克希霍夫积分方法,但该方法在处理复杂构造不足。虽然基于有限差分方法的全方程逆时偏移对存在剧烈横向速度变化的非均匀介质也具有非常好的成像精度,但是,把该方法应用于三维叠前深度偏移需要花费较多的机时和巨大的计算机内存容量;这些要求在目前是不现实的。为了寻求一种既方便快捷又准确可靠的叠前深度偏移方法,于是扩展的局部Born近似的广义屏算子在速度场中等程度横向变化情况下,能较准确地描述地震波场的传播过程,对较复杂的地质构造具有较好的成像效果。且该算子具有稳定、高效的优点。不过扩展的局部Born近似的广义屏算子是条件稳定的。但从稳定性和计算效率角度看,该偏移算子可用于目前复杂地质体叠前深度偏移初期处理。     

二维井间电磁场的非线性反演方法

采用高精度的非线性反演方法,对轴对称二维井间模型的电导率分布进行了成像。该成像方法既考虑到雅可比矩阵的线性项,也考虑了其偏微分项,因而反演精度高且稳定性强。采用矩阵求逆技术计算了纵向成层背景地层Green函数的系数,可以很方便地得到Green函数对空间坐标的积分,从而使雅可比矩阵的计算更方便、准确。反演实例表明,井间电磁成像技术更适宜于对相对高电导率异常区域进行成像。由于井间电磁成像技术对异常区块的垂向探测范围大于径向探测范围,测量数据中包含的垂向信息多于径向信息,因而垂向分辨率高于径向分辨率。     

二维井间电磁场的非线性反演方法

采用高精度的非线性反演方法，对轴对称二维井间模型的电导率分布进行了成像。该成像方法既考虑到雅可比矩阵的线性项，也考虑了其偏微分项，因而反演精度高且稳定性强。采用矩阵求逆技术计算了纵向成层背景地层Green函数的系数，可以很方便地得到Green函数对空间坐标的积分，从而使雅可比矩阵的计算更方便、准确。反演实例表明，井间电磁成像技术更适宜于对相对高电导率异常区域进行成像。由于井间电磁成像技术对异常区块的垂向探测范围大于径向探测范围，测量数据中包含的垂向信息多于径向信息，因而垂向分辨率高于径向分辨率。     

参数优化方法在电法测试土体裂隙深度中的应用

裂隙对土质边坡的稳定性、垃圾覆盖层的防渗性等有重大的影响,因此裂隙定量化研究具有重要的意义,尤其是建立裂隙三维网络分布。本文模拟了二维裂隙沿深度发育的物理过程,使用电阻率法测得不同裂隙深度下土体的电学响应。通过有限单元法与参数优化方法联合反演裂隙深度,并将计算得出的裂隙深度与裂隙深度的标定值进行比较。经分析知,有限单元法数值结果能够与实际测量值较好地吻合;参数优化方法可以有效地估计出裂隙深度。将裂隙深度的计算值与标定值比较得知,该种反演方法测试所得的裂隙深度标准差为电极距离的0.26倍。     

重力梯度张量的预条件共轭梯度法反演

针对重力梯度张量反演中的问题,提出基于预条件共轭梯度法的重力梯度张量反演.通过在目标函数中加入粗糙度对模型进行约束以避免反演参数远多于采集点数的欠定问题不稳定,并在目标函数中添加深度加权矩阵对核函数进行补偿,以避免核函数随着深度的增大而快速衰减的问题.分别反演、比较各重力梯度张量分量和联合5个独立分量,并将重力梯度张量5个独立联合反演应用于Y型岩脉.研究结果表明:联合反演效果明显优于单一分量的反演效果,且能较好地与原始模型相吻合,证明了本文算法的有效性.     

基于L1范数正则化的三维多震源最小二乘逆时偏移

与常规偏移相比,最小二乘偏移在振幅保真性、提高分辨率、压制偏移噪音等方面具有较大优势。交错网格下基于一阶波动方程的最小二乘逆时偏移能够考虑介质密度的影响,且在压制数值频散方面有一定的优势,但该方法目前主要应用于二维介质中。为了拓展方法的适用范围,将该算法推广到三维情形下。同时,考虑到多震源方法会引入串扰噪声,在目标泛函中引入L1范数的稀疏正则化约束,并给出一种快速有效的解法。结果表明,相位编码算法可显著降低计算量,提高计算效率,但会引入高频的串扰噪音,而L1范数正则化由于加入稀疏约束,可有效地压制成像结果中的低频和高频噪音,显著提升成像分辨率,较大程度地改善成像质量,且线性Bergman解法降低反演结果对参数的依赖度,适用于实际资料的处理。     

火成岩裂缝有效性测井评价

在裂缝性油气藏研究中,裂缝是否有效一直是测井解释的一个难点。测井资料蕴藏着丰富的与裂缝有效性相关的信息,研究认为可从电成像测井、偶极横波成像测井以及双侧向测井资料中挖掘裂缝有效性的响应信息,对火成岩的裂缝有效性进行测井评价。在准噶尔盆地六九区火成岩裂缝性储层中的实际应用,证实了利用偶极横波成像测井中的斯通利波、横波的各向异性并结合电成像测井,可以定性地分析火成岩裂缝的有效性。给出了在缺乏这些新测井资料时,利用双侧向测井资料来评价裂缝有效性的方法。研究结果表明该方法可快速、便捷地确定裂缝的有效性,为油田开发提供依据。     

多参数约束反演系统的原理和方法

文章论述了包括测井反演、宽带约束反演和岩性约束反演在内的多参数约束反演的理论。其中测井反演不仅提供用于地质解释的参数，还把它作为宽带约束反演的初始模型及约束条件；宽带约束反演利用阻尼广义道方法和最优化计算方法，提供宽频带的高分辨反射系数剖面，最终获得宽带波阻抗模型。利用以上资料，进行岩性约束反演，可得到与井对比的孔隙度等岩性参数剖面，最终获得过井储集层地质剖面。     

基于分裂Bregman迭代的混合正则化重力场反演

针对重力场反演中深度分辨率过低的问题,提出基于混合稀疏正则化联合反演。引入L1多尺度小波和全变差技术,使在剔除干扰异常及规避反演过度聚焦的同时,尽可能地保留深度方向上的分辨率;针对在混合正则化反演中预条件矩阵左乘(求逆)计算量过大的问题,构建新的深度权项实现基于最小分裂Bregman迭代算法快速三维密度反演成像。研究结果表明:本文反演方法可行、有效,具有较强的适应性。     

利用重磁资料解译川西地区深层断裂构造及预测火山岩顶界面深度

研究川西地区可能控制火山岩相带的深大断裂以及火山岩的分布范围、深度等基础问题。利用最新大比例尺重磁资料,对数据进行斜磁化、剩磁处理和场源分离,采用物性反演方法进行反演,利用互相关系数和深度加权函数同时进行自约束,引入迭代正则化的LSQR法求解大型离散不适定问题以节省计算成本;采用正演模拟计算并确定了重磁资料主要解决的相关地质问题,即重力数据主要用于解译测区内具有密度差异的断裂构造,磁测数据主要用于预测火山岩;有针对性地采取响应的定性分析或三维反演成像,综合解译深层断裂构造、预测火山岩分布范围和埋深,并且根据已施工钻井对解译成果进行评价。火山岩埋深预测结果的最小相对均方误差仅0.86%,绝大多数情况下小于10%;重力资料能更好地反映深大基底断裂,而磁测资料对于火山岩的反应更为明显。     

一类伊藤型广义随机系统的有限时间稳定性

目的研究一类具有伊藤(It)型的广义随机系统分析与控制问题.方法广义系统有限时间稳定性概念,引入一个新的广义随机系统有限时间稳定性概念,它被定义为有限时间随机稳定性.利用伊藤微积分理论、随机控制理论、线性矩阵不等式等理论研究分析与控制问题.结果给出了伊藤型广义随机系统有限时间随机稳定的充分条件;并且在具有固定参数的严格线性矩阵不等式上,设计状态反馈控制器算法保证所得的闭环广义随机系统是有限时间随机稳定,同时给出相应的有限时间随机稳定的充分条件.结论所提出的方法能很好地解决随机干扰情况下,广义系统的有限时间稳定性问题,通过两个数值算例可以说明所提方法的有效性和可行性.     

浅层横波地震勘探方法研究

本文通过对横波传播规律及运动形式的理论模型及实测数据研究了横波的波场特征。通过对横波波场的研究得出了观测浅层横波的最佳观测窗口,在野外成功地观测到了高质量的浅层横波地震资料。浅层横波野外观测与实际应用表明,利用浅层横波资料可以解释埋于地下5～100m深度范围内的地质问题,同时能对地层进行精确地分层。该方法可以应用于小煤窑采空区的探测。     

基于快速标量传递算法的瑞雷波频散曲线反演研究

为了提高近地表瑞雷波频散曲线反演的效率和精度, 引入快速标量传递算法来计算瑞雷波频散曲线正演理论值。通过对比加入线性约束条件前后遗传算法(GA)与模拟退火法(SA)在反演瑞雷波频散曲线中的表现, 提出将计算速度快的蒙特卡洛法(MC)作为辅助手段来快速识别地层类型, 然后在GA和SA中加入线性约束条件来提高收敛速度, 并将GA得到的反演结果作为SA的初始状态, 同时适当地缩小搜索范围, 通过联合反演来克服GA的早熟问题。用上述方法计算和验证三层地层模型、含噪声数据以及工区实际模型, 结果表明该方法高效、准确、稳定性强, 有很强的全局寻优能力, 并具有一定的抗噪能力。     

利用纵波资料反演裂缝发育密度和方向

使用地震纵波资料、利用振幅随入射方位角变化可定量预测裂缝的发育方向、定性预测裂缝发育密度 ,该方法具有简便、稳定、可操作性强、资料前期处理方法成熟等特点。该文在该方法的基础上提出采用广义线性反演来克服由于地震振幅的补偿和入射方位角计算不准确带来的计算误差 ,并提出了相邻面元组合、同偏移距真振幅校正等一系列实用算法和处理流程。经某地区三维地震资料的实际处理证明 :该方法具有较强的抗干扰能力 ,对覆盖次数较低的地震资料也能获得较好的效果 ,反演结果稳定可靠