基于L1范数的波阻抗反演

提出了一种新的波阻抗反演方法,首先根据地下反射系数序列是一个稀疏脉冲序列这一假设,将地震波阻抗反演中的目标函数表示为L1范数约束下的L1范数优化问题,并将L1范数用一个平滑函数来近似,从而使得目标函数函数可微。然后将L1范数约束下的基追踪问题转化为无约束最优化问题,并利用基于导数的局部优化方法求解无约束优化问题,求得反射系数,进而计算得到波阻抗。模型和实际资料计算结果均表明该方法可行。     

基于谱反演方法的叠后纵波阻抗反演

提出一种基于谱反演方法的叠后地震数据纵波阻抗反演算法,用于提高地震反演精度。谱反演在地震高分辨率和反射系数反演中应用广泛,其基于反射系数的奇偶分解,能降低薄层之间的调谐效应,使反演数据体的分辨率得以提高,而由反射系数计算纵波阻抗的过程不适定,分步进行纵波阻抗反演会引入较大的累积误差。本研究提出基于谱反演方法的叠后纵波阻抗反演算法,引入TV正则化约束目标方程,通过迭代求解,可直接得到相对阻抗,然后同预先建立的低频模型进行频率域融合得到绝对阻抗。模型和实际数据说明,相比基于稀疏脉冲反褶积的阻抗反演,本文提出的方法反演分辨率较高,更有利于后续储层预测等研究的开展。     

反射系数与子波同时迭代反演的预条件共轭梯度法

在反射系数白噪、子波最小相位的假设下,研究基于线性反演的地震反射系数和子波同时估计问题。在Cauchy准则稀疏反演求解中,应用预条件共轭梯度法实现反射系数和子波同时迭代反演。在迭代求解正则化方程时,用共轭梯度法求解相应的原问题,初猜子波求解也使用该策略。模型数据试算与比较,表明了该算法正确而有效。用实际数据检验算法的实用性,经研究表明,预条件共轭梯度法计算的反射系数和子波,要比直接稀疏反演精度高,而且收敛较快,数值稳定,实用性强。     

波阻抗反演方法在塔河碳酸盐岩储层预测中的应用

详细分析了约束稀疏脉冲反演、地震特征反演以及随机反演3种反演算法及其特点,针对塔河油田碳酸盐岩储层进行了反演试算对比.研究结果表明,约束稀疏脉冲反演结果与地震反射资料特征有较好的对应关系,但其反演结果分辨率不高.随机反演能客观地描述碳酸盐岩缝洞型储层非均质性极强的分布特征,克服了其他反演结果存在连续性、成层性的缺陷,但该方法难以求取准确的变差函数.3种反演结果中,地震特征反演结果与井史储层发育段的吻合率最高,说明地震特征反演在塔河奥陶系碳酸盐岩储层预测中仍然是一种较好的方法.     

地震薄层反射系数谱反演算法研究及应用

阐述了谱反演的从地震记录中去除地震子波进而得到反射系数序列的基本原理及过程,分析了谱反演线性化方法存在的问题,即其所需所有频率成分与地震资料带限的矛盾。提出了线性谱反演约束方法,在假设地震到每个采样点均存在反射系数值的情况下,通过在Cauchy约束条件下反演得到稀疏反射系数,然后挑选出这些稀疏反射系数序列,再在L2模约束条件下反演得到更加精确的解。这里提出的方法在模型数据以及实际数据的应用中取得了较好的效果,说明了该方法的有效性,并且验证了谱反演能够分辨出小于调谐厚度的薄层,提高了地震勘探分辨率的能力。     

宽带约束地震反演在兰尕地区储层预测中的应用

兰尕背斜带处于塔河油田南部,具有发育非背斜圈闭的条件,勘探程度较低,适用于宽带约束地震反演技术进行储层预测。作者介绍了宽带约束稀疏脉冲反演技术的基本原理、实现方法以及反演流程,并在兰尕地区首次利用约束稀疏脉冲反演技术进行了储层预测,反演过程中运用了9口井进行约束。将反演结果与井真实情况相对比,上油组、中油组与钻井、测井解释储层吻合较好,下油组顶面吻合较好,内部及底部与钻井有一定差异。根据反演结果圈定了砂体发育带,确定了岩性圈闭,并最终落实了钻井目标。该方法在勘探程度比较低的地方可以较准确地预测储层岩性和展布规律,对油田的进一步勘探开发,以及降低勘探开发风险有一定的指导意义。     

随机反演在文昌A油田储层非均质性研究中的应用

地震反演是油气储层预测的关键技术,该技术可以将地震信息转换成具有直接地质意义的油气藏参数信息,因而在地质研究中发挥着重要作用.叠后地震随机反演方法兼顾了地震数据的横向分辨率与测井数据的纵向分辨率,更是在油气藏描述方面具有显著优势.这里以文昌A油田ZJ2-1油组储层为研究对象,在分析储层岩石物理特征的基础上,选取多井平均子波,建立低频模型,利用约束稀疏脉冲反演来确定水平变差函数,通过测井数据的分析确定垂直变差函数,从而进行地震随机反演,在储层的非均质性研究中取得了较好的效果.     

一种基于L_1-L_1范数稀疏表示的地震反演方法

高分辨率地震反演面临着:①地震反演是一个不适定问题,存在多解性;②采集和处理流程产生噪声和畸变降低反演算法的稳定性,针对这两个问题,提出一种基于L_1-L_1范数稀疏表示的地震反射系数反演方法。该方法利用L_1范数正则化项降低反演多解性和L_1范数拟合项增加噪声鲁棒性。通过井震联合提取子波构建过完备楔形子波字典,然后用L_1-L_1范数稀疏表示对地震信号进行稀疏分解,实现高分辨率反射系数反演。楔形模型和实际地震资料试算结果表明,该反演算法稳定,具有良好的噪声鲁棒性,通过测井资料标定检验,其反演结果准确可信。     

地震相控非线性随机反演在海上薄互层储层预测中的应用——以K油田沙河街组为例

针对渤海中深层薄互层储层普遍存在的埋藏深、地震资料品质差、储层厚度薄,薄互层沉积,储层横向变化快等特点,以及开发程度的加深对地震分辨率精度要求越来越高的情况,在分析储层组合和地震沉积学基础上,提出地震相控非线性反演方法,以期提高储层预测精度。该方法通过非线性最优化理论综合约束反演与模型反演的优点,根据实际地震资料建立反演目标层段的宏观相控模型,在测井资料约束下采用非线性随机算法逐道、逐次进行外推反演,有效提高地震资料的分辨率,充分考虑地质条件的随机特性,使反演结果更符合实际地质情况。在K油田应用表明,该技术提高了薄互层储层预测精度,为类似油田的储层预测、注采连通、井网部署提供可靠依据。     

基于三维稀疏反演的混合震源数据分离与一次波估计

混合震源采集（下称混采）技术是当前地震勘探的潮流。但是由混采获得的数据中包含相互重叠的由多个震源激发产生的炮记录,会对后续的地震数据处理产生严重干扰。本文针对现有的基于混采数据的稀疏反演一次波估计（EPSI）方法,提出了一种改进的基于三维稀疏反演的混采数据分离与一次波估计方法。我们将混采EPSI方法的地下一次波响应估计过程转化为基于L1范数的双凸优化问题,并用基于L1范数的谱投影梯度（SPGL1）算法进行求解,确保取得全局极值,从而稳定反演过程。此外,我们还用二维曲波变换和一维小波变换组成三维联合稀疏变换对反演过程进行约束,能在确保求解精度的同时较以往的三维曲波稀疏约束大大提高计算速度。将本文方法应用于模拟混采数据和海上实际混采数据,将试算结果与传统混采数据EPSI方法对比,全面验证了本文所述方法的有效性和优越性。     

Comparing the Gradual Deformation with the Probability Perturbation Method for Solving Inverse Problems

Inverse problems are ubiquitous in the Earth Sciences. Many such problems are ill-posed in the sense that multiple solutions can be found that match the data to be inverted. To impose restrictions on these solutions, a prior distribution of the model parameters is required. In a spatial context this prior model can be as simple as a Multi-Gaussian law with prior covariance matrix, or could come in the form of a complex training image describing the prior statistics of the model parameters. In this paper, two methods for generating inverse solutions constrained to such prior model are compared. The gradual deformation method treats the problem of finding inverse solution as an optimization problem. Using a perturbation mechanism, the gradual deformation method searches (optimizes) in the prior model space for those solutions that match the data to be inverted. The perturbation mechanism guarantees that the prior model statistics are honored. However, it is shown with a simple example that this perturbation method does not necessarily draw accurately samples from a given posterior distribution when the inverse problem is framed within a Bayesian context. On the other hand, the probability perturbation method approaches the inverse problem as a data integration problem. This method explicitly deals with the problem of combining prior probabilities with pre-posterior probabilities derived from the data. It is shown that the sampling properties of the probability perturbation method approach the accuracy of well-known Markov chain Monte Carlo samplers such as the rejection sampler. The paper uses simple examples to illustrate the clear differences between these two methods     

流体力学参数控制反问题的控制论求解方法

提出一种求解流体力学参数控制反问题的新思路--控制论方法。将流体力学参数控制反问题纳入控制论范畴,提为分布参数系统的最优控制问题,并提出应用计算机辅助优化法实现求解。以一个矩形坝非均质渗透系数反演问题为例,用所提方法进行了求解。研究结果表明,应用控制论方法求解参数控制反问题是合理可行的,是研究反问题的新思路。与其它参数控制反问题求解方法相比,用计算机辅助优化法求解参数控制反问题简单易行,且适应性强,为拓广流体力学参数控制反问题的工程应用提供了可能。     

水环境逆边界逆动态混合控制精确算法

根据逆边界逆动态控制理论,将河流水污染动态控制问题提为逆边界逆动态混合控制问题。针对多个或单个污染源排放浓度和排放总量计算,提出了一维对流-扩散方程逆控制的精确算法。该方法与现行最优控制方法相比,其优点是充分考虑了河流沿程的稀释混合容量,并能充分考虑水质动态标准和社会经济变化等因素,可获得动态控制精确解的近似解。     

位场广义线性综合反演系统的建立

以BG理论为基础,首先在重磁异常线性反演中将该理论与吉洪诺夫正则化方法相结合求解地下密度源(或磁源)分布及质心(或磁质心)位置;在重磁非线性反演中结合应用正则化方法和马奎特思想给出一种确定地下密度(或磁性)界面的稳定迭代算法:正则—马奎特法其次研究一种综合多和磁两种异常联合反演既是磁界面也是密度界面的方法。最后,以判断重磁异常是否同源的对应分析为先导,将上述方法综合于一起建立了重磁异常广义线性人机交互式综合反演系统。实际地区的应用已取得较好效果。     

Geostatistical Analysis of Inverse Problem Variables: Application to Seismic Tomography

In this article we present a geostatistical approach to the transmission tomographic inverse problem, which is based on consideration of the inverse problem variables (velocity and traveltime errors) as regionalized variables (R.V.). Their structural analysis provides us with a new method to study the geophysical anisotropy of the rock, an important source of a priori information in order to design the anisotropic corrections. The underlying idea is that the geophysical structure can be deduced from the spatial structure of the regionalized variables which result from solving the tomographic problem with an isotropic algorithm. Also, the application of the structural analysis technique to the anisotropic corrected velocity field allows us to characterize the reliability of these corrections (model quality analysis). Geostatistical formalism also provides us with different techniques (parametric and non-parametric) to estimate and even simulate the velocity in the areas where this field has been considered anomalous based on field studies and on geophysical and statistical criteria. The kriging acts as a low-pass smoothing filter for the anomalous model parameters (velocities), but is not a substitute for an adequate filtering of the outliers before the inversion. This methodology opens the possibility of considering the inverse problem variables as stochastic processes, an important feature in cases where the tomogram is to be used as a tool of assessment to quantify the rock heterogeneities.     

扩散波的时空反演与洪水实时预报技术

以扩散波方程描述天然河道中的洪水波运动规律。将数学物理反问题理论和离散反演算法与河道流量演算相结合提出了扩散波实时预报的方法。该法的特点是在求解流量场Ｑ（ｘ,ｔ）的同时反演计算扩散波波速Ｃ（ｘ,ｔ）和扩散系数Ｄ（ｘ,ｔ）,根据不断监测的新信息系列,直接利用原偏微分方程进行参数的实时校正和预报过程实时修正。     

Single‐and multi‐objective genetic algorithm optimization for identifying soil parameters

This paper discusses the quality of the procedure employed in identifying soil parameters by inverse analysis. This procedure includes a FEM‐simulation for which two constitutive models—a linear elastic perfectly plastic Mohr–Coulomb model and a strain‐hardening elasto‐plastic model—are successively considered. Two kinds of optimization algorithms have been used: a deterministic simplex method and a stochastic genetic method. The soil data come from the results of two pressuremeter tests, complemented by triaxial and resonant column testing. First, the inverse analysis has been performed separately on each pressuremeter test. The genetic method presents the advantage of providing a collection of satisfactory solutions, among which a geotechnical engineer has to choose the optimal one based on his scientific background and/or additional analyses based on further experimental test results. This advantage is enhanced when all the constitutive parameters sensitive to the considered problem have to be identified without restrictions in the search space. Second, the experimental values of the two pressuremeter tests have been processed simultaneously, so that the inverse analysis becomes a multi‐objective optimization problem. The genetic method allows the user to choose the most suitable parameter set according to the Pareto frontier and to guarantee the coherence between the tests. The sets of optimized parameters obtained from inverse analyses are then used to calculate the response of a spread footing, which is part of a predictive benchmark. The numerical results with respect to both the constitutive models and the inverse analysis procedure are discussed. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

勘查油气田化探新方法——土壤相态烃测量法

烃气测量是油气化探最主要的方法。目前应用的烃气测量方法有两类:一类是测量土壤中游离烃气如K—V指纹法、吸附丝法、物上气法及直接取土壤气测量法等。此类方法由于需特殊设备及壤气测量方法本身固有的缺陷,目前还未得到普遍应用,另一类为土壤吸附烃气法即国内外目前普遍使用的酸解烃气法、此法在多数油气田上取得好效果,但也有相当多的地区如黄土、荒漠及水网发育等特殊景观区效果不好或不显著。本文介绍一种新的烃气测量法──土壤相态烃测量法。这是用一种特殊的技术,只选择性提取由油气藏渗漏过程中保存在运移通道围岩及近地表土壤各种次生矿物结构中以"穴居"态存在的轻烃组分。"穴居"态烃为累积性的指标,不受外界温度、修水等的影响,保存较牢固,测定结果稳定。相态烃法避免了酸解烃法存在的生物成因烃、矿物同生烃及碳酸盐的干扰影响,提高了测量指标的信噪比,突出了应有的异常。本方法已在黄土厚覆盖区两个已知油气田和一个风成沙覆盖的断裂发育油田上试验获得成功,结果表明相态烃法优于酸解烃法。     

非线性抛物型方程反问题的一种新算法

利用反问题新算法—时间域正演反演法研究非线性抛物型方程的逆时反问题。该方法处理反问题的主要思路是先求解相对应的正问题,获得解在特定时间网格处的近似值;然后构造一个合适的全纯映射,在象空间中获得解在时间网格对应点处的近似值;最后利用解析函数的唯一延拓性质实现反问题的逆时间反演。数值模拟例子说明了方法的有效性。     

边界单元法在电法勘探中的应用

本文用加权剩余法导出点源二维地电断面的边界单元法积分方程。通过付氏反变换,可获得三维空间的电位。若干模型上正演计算结果与解析解完全一致。对实测的ρ_s曲线进行了地形攻正及选择法反演拟合,解释结果与实际地质断面符合得很好。