基于精确Zoeppritz方程的非线性AVO三参数反演

常规AVO三参数反演通常存在密度反演不准确的问题,而密度参数对常规油气藏中的流体识别、流体饱和度计算、孔隙度计算以及非常规油气藏中TOC含量计算、裂缝预测等都至关重要,因此对于研究如何利用大偏移距振幅信息和富含密度信息的PS波地震资料来提高密度反演结果的稳定性和精度显得尤为重要.研究基于贝叶斯反演理论框架,引入三变量Cauchy分布先验约束,利用精确Zoeppritz方程构建了AVO三参数联合反演的目标函数,对目标函数进行Taylor二阶非线性简化,得到模型参数的迭代更新公式,实现了大偏移距地震振幅信息的利用和PP波、PS波联合反演.合成数据和实际地震数据的方法测试结果表明,新方法不仅可以直接反演纵波速度、横波速度和密度,而且还具有很高的精度,尤其是密度反演结果.基于合成数据的PP波、PS波单独反演结果与PP波和PS波联合反演结果对比显示,联合反演稳定性更好,精度更高,抗噪能力更强,验证了该方法的可行性和有效性.与基于Aki-Richards近似公式的反演结果对比表明,该反演方法具有更高的反演精度和更好的抗噪性.     

基于双约束项的广义线性多波联合反演（英文）

常规多波联合反演采用Zoeppritz方程的近似式构建正演方程,反演过程中需要假定背景纵横波速度比为常数,其反演精度不高,稳定性不好。本文提出了一种基于精确Zoeppritz方程的多波联合反演方法,结合贝叶斯方法进行广义线性反演。本方法基于精确Zoeppritz方程构建正演方程,避免了近似式反演在大角度时引起的误差;利用贝叶斯方法引入模型参数的先验分布信息,作为反演的正则化项,降低了反演的不适定性;反演目标函数中引入低频软约束,稳定了反演低频结果,提高了反演的鲁棒性;在求解反演目标函数时,利用快速算法,降低了反演的运算量。经过模型试算,证明了该方法的优越性和抗噪性;并在实际资料的应用中证明了该方法的实用性和有效性。     

平均入射角道集PP波与PS波联合反演

在界面两侧地层的弹性参数弱反差的假设难以成立的情况下,本文提出用平均入射角道集进行PP波与PS波的联合反演.首先,在PP波与PS波AVA(amplitude versus angle,振幅随入射角变化)道集的基础上,分别选择小入射角范围与大入射角范围的AVA道集进行局部加权叠加,以获得由两个角度组成的平均入射角道集,并作为后续反演的输入数据.然后,再通过最小二乘原理建立了PP波与PS波联合反演目标函数,推导了模型修改量的向量公式,建立了平均入射角道集联合反演的流程.模型数据与实际数据的测试结果表明:在信噪比较低、地层弹性参数反差较大、层厚较薄的情况下,该反演方法的精度在很大程度上超过了基于近似反射系数的反演方法,为复杂油气藏勘探提供了新的思路.     

基于精确Zoeppritz方程三变量柯西分布先验约束的广义线性AVO反演

常规AVO三参数反演是通过Zoeppritz方程的近似公式来建立AVO正演模拟的过程,然而在P波入射角过临界角和弹性参数在纵向上变化剧烈的情况下,Zoeppritz方程近似公式精度有限.针对这种情况,可以使用精确的Zoeppritz方程来构建反演目标函数,由于精确Zoeppritz方程中P波反射系数和弹性参数之间是一种复杂的非线性关系,通常解决途径是利用非线性的优化算法来进行数值计算,但是非线性优化算法的缺点是计算量过大;另外一种途径是利用广义线性反演的方法,通过泰勒一阶展开式将P波反射振幅展开后,用线性关系近似表达非线性关系,经过几次迭代后,在理论上可以达到很高的精度,但是广义线性反演算法的核心部分--Jacobian矩阵由于矩阵条件数过大,往往会造成反演算法的不稳定,其应用范围得到了限制.贝叶斯反演方法是通过引入模型参数的先验分布结合噪声的似然函数,生成模型参数的后验分布,通过求取模型参数的最大后验概率分布来得到模型参数的反演解,由于引入模型参数的先验分布信息,可以有效的降低反演的不适定问题.本文将两种反演算法的思想相结合,利用广义线性反演算法的思想,构建AVO正演模拟的过程来提高大角度地震数据反演的精度,同时结合贝叶斯理论,通过引入模型参数的先验分布信息构建反演目标函数的正则化项,可以有效降低由于Jacob矩阵条件数过大带来的反演不适定问题,该算法假设模型参数服从三变量柯西分布.     

基于Russell近似的纵横波联合反演方法研究

PP波和PS波联合反演方法作为有效的地震技术,比单纯纵波反演精度要高,能够提高地震储层识别的精度.以Russell近似理论为基础,推导了新的转换波AVO近似公式,双层模型界面的反射特征数值模拟显示,新公式具有较高的近似精度,且具备直接反演流体因子f、剪切模量μ和密度ρ等参数的优势,有效避免间接反演带来的误差.结合纵横波联合反演理论,提出了基于贝叶斯理论的新型联合反演算法.在实际应用中,对纵波和转换波角道集进行同相轴匹配处理,综合利用纵波和转换波资料携带的信息,实现基于Russell近似的多波联合反演.模型数据和实际资料测试结果表明,反演结果与真实值或测井结果匹配度较高,证实该方法真实有效.     

基于贝叶斯原理的PP波和PS波AVO联合反演方法研究(英文)

基于Aki-Richards公式和贝叶斯原理,本文发展了利用叠前PP波和PS波资料联合反演P波速度比、S波速度比和密度比的方法。该方法假设参数之间满足正态分布,引入参数协方差矩阵来描述反演参数之间的相关性以提高反演过程的稳定性,并同时使反演的参数序列服从Cauchy分布,引入矩阵Q来描述参数序列的稀疏性以提高反演结果的分辨率。采用本文提出的方法对模型数据和实际多波资料进行反演,结果表明:本文方法正确有效;与传统的单一PP波反演相比,PP波和PS波AVO联合反演具有稳定性更好和反演精度更高等优点。     

基于贝叶斯理论的叠前多波联合反演弹性模量方法

AVO反演可以获得地层岩性和流体信息,而叠前反演问题都是高维的和非适定的,因此获得可靠稳定的解对叠前反演至关重要. 本文给出了一种基于贝叶斯理论的纵波和转换波联合反演密度比和模量比的方法. 鉴于剪切模量比、体积模量比可以更好地指示油气,基于岩石物理中速度比与模量比之间的关系,将此关系式代入Zoeppritz方程的近似形式Aki-Richards公式中,得到与模量比有关的反射系数近似公式. 联合纵波和转换波,利用最小二乘准则构建目标函数,最终反演出密度比、剪切模量比、体积模量比三个参数. 在反演过程中引入贝叶斯理论,假定先验信息服从高斯分布,待求参数服从改进的Cauchy分布,并去除待求参数之间的相关性. 利用模型数据和实际数据对本文方法进行测试,并与常规的单独利用纵波数据来反演方法进行比较,结果表明联合反演稳定性更好、精度更高、抗噪音能力更强,验证了本文方法的可行性和有效性.     

半监督最小二乘支持向量机的研究及其在海上油田储层预测中的应用（英文）

勘探开发初期海上油田钻井少、井间距离大,在应用地震多属性分析技术预测储层参数的过程中,直接采用监督最小二乘支持向量机算法预测精度较低。本文将最小二乘支持向量机与半监督学习理论结合,提出基于最小二乘支持向量机协同训练的半监督回归模型,并在模型训练过程中引入矩阵迭代求逆的方法,提高模型训练速度。利用UCI数据集实验研究,对比了半监督与监督最小二乘支持向量机模型,结果表明,半监督学习机制能够有效地提高最小二乘支持向量机的泛化性能,且随着训练样本的减小,效果更加明显;同时对比了半监督最小二乘支持向量机与半监督k-临近算法,结果显示,在小样本建模中,半监督最小二乘支持向量机有着更高的预测精度。最终将半监督最小二乘支持向量机运用于锦州工区,预测该区的砂体及储层孔隙度的分布,获得了较好的地质效果。     

各向异性介质Low-rank有限差分法纯qP波叠前平面波最小二乘逆时偏移

拟声波最小二乘逆时偏移是一种极具潜力的地震波成像工具,但该方法遭受各向异性拟声波近似的限制,TTI介质正演模拟不稳定、反偏移记录中遭受伪横波二次扰动及数值频散假象,另外拟声波最小二乘逆时偏移还面临计算效率低、收敛速度慢、对速度等模型参数依赖性高等问题.为了克服各向异性拟声波最小二乘逆时偏移的缺陷,在反演框架下,本文借助Low-rank有限差分算法首次提出并实现了TTI介质纯qP波线性正演模拟及纯qP波最小二乘逆时偏移;为了进一步提升反演成像效率,同时改善反演成像方法对模型参数误差的依赖性及对地震数据噪声的适应性,通过引入叠前平面波优化策略,发展了TTI介质纯qP波叠前平面波最小二乘逆时偏移成像方法.在编程实现方法的基础上,通过开展模型成像测试,展示了本方法的优势和潜力：一方面加快了反演成像效率,另一方面也提升了方法的抗噪性,同时还降低了方法对模型参数的依赖性.     

基于不等式约束的三维电阻率探测混合反演方法

三维电阻率探测的线性反演和非线性反演中均存在着多解性的固有难题.电阻率线性反演方法的效率较高,但反演结果对初始模型的依赖性较强,易陷入局部极小;而非线性反演方法不依赖初始模型,但搜索效率极低,尚未见到关于三维电阻率非线性反演的文献.针对上述问题,融合线性与非线性反演方法的互补优势,提出了最小二乘法(线性方法)与改进遗传算法(非线性方法)相结合的混合反演方法的概念和思想.首先,提出了将介质电阻率变化范围作为不等式约束引入反演方程的思路,以实现压制多解性、提高可靠性的目标.提出了宽松不等式约束和基于钻孔推断的局部严格不等式约束的获取及定义方法.在此基础上,分别提出了基于不等式约束的最小二乘线性反演方法和遗传算法非线性反演方法.其次,对于遗传算法在变异搜索方向控制、初始群体产生等方面进行了改进,优化了其搜索方向和初始群体多样性.然后,提出了混合反演方法及其实现方案,利用改进遗传算法进行第一阶段反演,发挥其对初始模型的依赖程度低的优势,搜索到最优解附近的空间,输出当前最优个体;利用最小二乘法进行第二阶段反演,将遗传算法得到的当前最优个体作为初始模型,在最优解附近空间执行高效率的局部线性搜索,最终实现地电结构的三维成像.最后,开展了合成数据与实际工程算例验证,与传统最小二乘方法进行了对比,发现混合反演方法在压制多解性、摆脱初始模型依赖和提高反演效果方面有较好效果.     

最优的Zoeppritz方程的简化综述

基于Zoeppritz方程的AVO技术是一项利用振幅随炮检距变化特征分析识别岩性和油气藏的地震勘探技术. 许多学者在不同的前提条件下对该方程进行了不同的简化,但在不同程度上都影响着反演的精度和可靠性. 最优的Zoeppritz方程是一种新的近似,其在某种程度上达到了最优,相比之下,最简化又最精确.是类比与Aki-Richards近似形式的一种拟线性近似,因此可以简化的运用到非线性反演中,为实际应用提供更准确的理论基础.     

基于精确Zoeppritz方程的储层含油气性预测方法

流体指示因子和泊松比作为重要的指标参数在储层含油气性预测中发挥着至关重要的作用,大量学者开展了这两个参数的直接反演研究.然而,现有反演方法主要是以精确Zoeppritz方程的近似公式为正演方程,近似公式诸多的假设条件及较低的计算精度极大地限制了这类方法在复杂储层的应用效果.因此,为了提升储层含油气性预测精度,文中提出了一种新的基于精确Zoeppritz方程的流体因子和泊松比反演方法.首先,借助敏感流体因子定量分析法对现有流体指示因子进行优选,并将传统形式的精确Zoeppritz方程改写为包含该优选流体指示因子和泊松比的新形式.然后,基于新方程构建贝叶斯理论框架下的非线性反演目标函数.同时,为了进一步提升流体因子和泊松比对储层的刻画精度,在假设背景先验模型服从高斯分布的同时引入服从微分拉普拉斯分布的块约束项.最后,借助泰勒级数展开对上述非线性目标函数进行求解.合成数据和油田数据验证结果表明新方法能够稳定合理地估计流体指示因子和泊松比,且精度远高于基于近似公式的传统方法.此外,实际数据测试表明新方法能够有效提升储层含油气性预测精度,降低不确定性.     

PP-PS协同反演技术预测大庆深层火山岩含气储层

徐深气田深层火山岩含气储层含气检测尚缺乏有效的方法,传统的纵波反演由于反演过程中仅仅使用单个模型的波,反演结果存在多解性.PP、PS联合反演方法较好地解决了多解性难题,反演结果比较稳定,可信度较高.通过在大庆深层火山岩探区采集2D3C多波资料,并进行处理技术攻关,综合利用测井、VSP等资料,利用PP、PS联合反演技术进...     

基于支持向量机的非线性AVO反演

本文提出了一种新的AVO非线性反演方法,即利用支持向量机来求解AVO非线性反演问题.文中先对支持向量机的原理进行了阐述,然后建立了适合AVO反演的支持向量机模型.最后利用该方法对模型数据和实际资料进行了反演计算,反演结果表明,该方法在没有牺牲反演效果的情况下较好的解决了传统反演方法所具有的局限性,可以直接从合成记录中提取地层的弹性参数,反演速度快、稳定性好.     

TTI介质各向异性参数多波反演与PS波AVO分析

把遗传算法引入到了TTI介质AVO信息反演各向异性参数的过程中,依据TTI介质PP波、PS波反射系数公式,建立Thomsen参数和TTI介质对称轴倾角、方位角的目标函数,分别通过PP波和PS波的反射系数反演出了各向异性参数和对称轴倾角、方位角等信息.文中对反演结果的精确度和稳定性进行了分析,发现PS波的反演结果优于PP波反演结果;对称轴倾角的反演准确性明显优于对称轴方位角.本文通过模型正演合理解释了这一现象的原因.最后,本文通过对PS波AVO梯度的研究,提出了利用PS波振幅定性分析TTI介质对称轴倾角的方法.     

基于最小二乘支持向量机的城市桥梁震害预测模型研究

针对地震中城市桥梁震害状态具有较强的非线性、复杂性的特点,采用了具有RBF核函数的最小二乘支持向量机(LS-SVM)算法。在大量收集我国地震中城市桥梁震害资料的基础上,将此算法引入桥梁的震害预测中,选取了地震烈度、上部结构、地基失效程度、支座类型、墩台高度、桥梁跨数和场地类别等因素作为模型的特征输入向量,建立了最小二乘支持向量机的桥梁震害预测模型。通过反复地样本训练及模型参数设置,仿真结果表明,该方法具有一定的准确度和可行性。基于最小二乘支持向量机的桥梁震害预测方法是一种可以用于地震中桥梁震害预测的良好方法。     

地震数据的反射波动方程最小二乘偏移

基于反射波动方程,本文提出了一种估计地下反射率分布的地震数据最小二乘偏移方法.高频近似下,非齐次的一次反射波动方程的源项是由反射率与入射波场的时间一阶导数相互作用产生的.根据反射波动方程,利用线性最小二乘反演方法由地震反射数据重建出地下产生反射波的反射源,再结合波场正演计算出的地下入射波场,得到地下反射率分布的估计.在地下反射源的线性最小二乘反演重建中,我们采用迭代求解方法,并以地震波的检波器单向地下照明强度作为最小二乘优化问题中Hessian矩阵的近似.     

Ricker子波核最小二乘支持向量机在地震勘探信号去噪应用中的参数设置研究

最小二乘支持向量机（LS-SVM）用于拟合回归处理时的参数设置一直是一个难题，它会受到信号类型和强度、核函数类型、噪声强度、计算精度要求等因素的影响.本文针对Ricker子波核LS-SVM去除地震勘探信号中随机噪声问题，讨论和分析了向量机参数、核参数对去噪性能的影响.实验表明，核参数f可取为地震记录的主频，不能较准确估计时宁大勿小；向量机参数γ只要不取得过小，一般情况下都是能接受的.采用此方法对含不同强度噪声的地震勘探信号进行了去噪处理.     

基于比值均方根的杨氏模量反演方法

杨氏模量和泊松比是表征岩石脆性、评价储层可压性以及描述储层流体特征的重要参数,叠前地震反演是从地震数据中得到此类参数的有效手段.常规的叠前地震反演方法多使用Zeopppritz方程的近似式计算反射系数,近似式的误差影响了反演结果的精度.针对这个问题,推导了比值均方根形式的杨氏模量、泊松比和密度的Zoeppritz方程,并基于广义线性反演构建了杨氏模量和泊松比直接反演方法,有效地避免了使用近似式的局限性,提高了反演的精度.模型测试和实际资料试算结果表明：采用比值均方根形式构建的反演流程稳定,能够从叠前地震数据中获得可信的杨氏模量、泊松比和密度,提供了一种可靠的杨氏模量和泊松比直接反演方法.     

基于照明补偿的单程波最小二乘偏移

最小二乘偏移是一种基于反射地震数据与地下反射率间线性关系而建立起来的地震数据线性反演方法,相比常规偏移成像具有更好的保幅性能.本文提出了一种基于照明补偿的单程波最小二乘偏移方法,首先利用单程波方程的稳定Born近似广义屏波场传播算子构建反射地震数据与地下反射率间的线性算子,然后再应用线性最优化方法求解最小二乘偏移所对应的线性反问题.在迭代求解最优化问题的过程中,以地震波场的地下照明强度作为迭代反演的预条件算子加快迭代的收敛速度.单程波传播过程中考虑了速度分界面产生的透射效应,并用单极震源代替常规偏移中的偶极震源.把本文提出的方法应用于层状理论模型和Marmosi模型地震数据的数值试验中均取得了理想的结果.