三维等效源反演成像研究及应用

物探数据反演的多解性给资料处理和解释造成了一定的困难,而等效源法正是利用了反演的多解性,通过对等效源的密度进行反演得到地下真实的场源。采用棱柱体等效源,对三维理论模型重力异常进行反演成像计算和分析,并运用实际重力资料进行了计算和处理。理论和实践证明效果良好,表明了等效源反演在重力测量中的可行性和正确性。      

区域长波航磁异常定量解释中值得注意的几种倾向

本文阐述了在区域长波航磁异常定量解释中广泛存在的几种倾向,提请资料定量解释工作者予以重视.这些倾向是:①对异常源模型的可能形态缺乏足够认识;②忽视反问题多解性和反演方法的应用条件;③随意运用概率统计理论给出一些有问题的异常处理和反演方法.这些倾向首要的是涉及解释方法的正确性,如果采用错误的方法不可能得到正确的可靠的地质成果.     

基于立体层析反演的低频模型构建在深水区储层反演中的应用:以南海深水W构造为例

建立准确的低频模型是波阻抗反演中的重要环节,它直接影响着波阻抗反演结果的准确性。但是,常规模型建立方法的准确性受钻井数量影响明显,钻井数量越多,模型的准确性越高。在海洋深水油气勘探过程中,由于勘探费用昂贵,钻井数量非常少,很难通过常规方法建立准确的低频模型。特别是在沉积体横向特征变化较大时,地震反演的可靠性受到巨大影响。本文首先介绍了立体层析速度反演的基本理论和数据域、成像域立体层析速度反演的计算过程,综合数据域立体层析与成像域立体层析的优势获得了高精度速度模型;然后结合有限的钻井进行标定,构建出地震反演所需的低频模型,有效提升了低频模型的精度,使其达到可真实反映较大规模地质异常体的尺度;最后,将其应用于南海深水区W构造的勘探实践,提升了反演结果横向预测的准确性。     

2.5D重力双重加权聚焦反演及其应用

针对聚焦反演方法在实测数据应用中存在的趋肤效应和反演结果发散问题,设计应用深度加权和数据加权的双重加权系数灵敏度矩阵,进行核函数处理。通过反演拟合理论正演模型实验,证明了该方法的可靠性。将双重加权系数运用到山东某矿区的实测数据,反演结果清晰地反映出地下异常体的边界和深度,与剖面电阻率结果比较,两者异常位置接近,该方法可反应实际异常情况。     

改进的位场相关成像方法

位场相关成像是根据实测异常与地下不同位置地质体所产生异常之间的相关系数来快速获得地质体的空间位置.现有的相关成像方法是利用球体模型来模拟地下地质体的形状,当场源体的实际形状与球体相差较大时,计算结果势必出现较大误差.为了解决这一问题,对该方法进行改进,以不同模型来模拟地下地质体形状,计算其产生异常与实测数据的相关系数,理论上使相关系数取得最大值的模型与实际地质体情况一致.因此,改进后的方法不仅可以获得地质体的位置参数,还可以对地质体的类型(构造指数)进行估计.磁异常的相关成像计算采用异常的解析信号来完成,这样可有效地避免磁化方向的干扰,且计算公式相对简单.通过理论模型试验,证明此方法可以成功地完成位场数据的反演工作,且稳定性较高.最后将其应用于上海实测磁异常数据的解释中,获得了地下未爆炸物的分布情况.      

巷道直流透视二维反演成像技术及应用

巷道直流透视技术,在煤矿工作面底板或顶板隐伏富水异常体的探查方面已有很多成功的实例,但是针对该方法的成像方法及局限性的研究较少。为了论证该方法的可靠性和局限性,从理论模型异常分析及反演成像,工程实测数据成像解释进行讨论。首先采用直流电三维有限元,模拟了工作面底板赋存单个富水陷落柱和多个富水陷落柱模型的响应。根据典型煤矿巷道参数设计理论模型,探讨了三极透视成像方法合成数据响应对陷落柱的反应能力。进一步对理论模型进行了二维反演成像,成像结果表明,成像结果沿巷道方向二维反演有较强的分辨率,而垂直巷道方向由于受观测方式的限制,异常呈条带状,异常位置与实际存在偏差。最后对陕北某矿工作面的巷道直流透视工程实例进行了二维反演成像,处理结果表明该方法横向敏感,纵向由于观测数据不完备,定位能力较差。     

大地电磁与地震反射波走时数据二维联合反演

由于地球物理反演存在固有的多解性问题,如何减小多解性,提高地球物理方法反演结果的可靠性和准确性是当今地球物理领域研究的热点。为了减小大地电磁与地震反射波走时资料反演的多解性,在Gallardo和Meju研究的交叉梯度理论的基础上,实现大地电磁与地震反射波走时数据的二维联合反演算法;设计理论地电模型和速度模型进行合成数据的单独反演和联合反演试算,并验证大地电磁和地震反射波走时数据二维联合反演算法的正确性和有效性。反演结果表明,利用交叉梯度方法耦合大地电磁电阻率参数和地震波速度参数能使联合反演过程中的这两个模型在更新的时候相互约束,联合反演结果比单一反演结果更接近真实模型,从而使反演结果更可靠,减少了反演解的多解性。     

重力资料聚焦反演成像改进及其应用

聚焦反演在实际应用中面临着两个问题需要及时解决: 成像的趋肤效应和异常体的过度聚合。利用指数深度加权函数来约束聚焦反演可以克服趋肤效应。结果表明,深度加权可以很好地限制过多异常源在地表的聚合。对于异常体的过度聚合,本文提出了异常源外扩方法,该方法将超出限制的异常源进行向异常体外的迭代式扩充。实验表明,异常体外扩方法成像效果优于常规的异常源截除方法。     

惩罚函数法在磁异常解释中的应用

近年来,在物探资料推断解释过程中不断引入一些最优化反演算法.无约束最优化算法往往因为多解性,效果一般都不太好.所以最近在地球物理反演理论方面,已逐渐注意研究在约束条件下的最优解问题.常用的数学工具是线性或非线性规划(带约束)方法,本文着重讨论其中的惩罚函数法,并把它引入磁异常模型和实例的反演计算.计算结果表明,它确能减少反演解的多解性,比一般无约束方法能取得更有意义的结果.     

多边形体△T最优化反渍團定火烧区

根据火烧区烧变岩△T磁异常特征,选择均匀滋化多边形体反演模型,采用最优化反演方法圈定火烧区边界通过阻尼最小二乘法自动迭代反演,减少了迭代次数和多解性,提高了解释精度。经理论模型与实例试算,证明了方法的有效性。      

多边形体△T最优化反演圈定火烧区

根据火烧区炮变岩△Ｔ磁异常特征，选择均匀磁化多边形体反演模型，采用最优化反演方法圈定火烧区边界；通过阻尼最小二乘法自动迭代反演，减少了这代次数和多解性，提高了解释精度。经理论模型与实例试算，证明了方法的有效性。     

重力异常及其梯度张量DEXP定量解释方法的影响因素分析

快速成像反演方法是近几年重磁勘探定量解释的一个发展热点,由于其在计算过程中不需要加入先验信息,故而可以较为快速地估算场源的深度与密度等相关参量。DEXP(depth from extreme point)成像法由于在深度加权函数中考虑了构造指数,使得成像结果更为准确。笔者基于DEXP快速成像法的基本理论,首先,推导了重力异常及重力梯度张量的DEXP变换形式,并将其应用到场源解释之中;然后,采用理论模型试验,分别分析了数据的点距、误差、计算范围以及背景场对成像结果的影响;最后,将该成像方法应用于实测的全张量重力梯度数据,并与前人研究结果进行了对比与分析。理论模型试验与实际应用均表明:DEXP成像法能够有效压制数据噪声的影响,具有计算稳定性和准确性特点;数据的点距、计算范围和背景场均对DEXP成像结果具有一定的影响,因此在实际数据处理时,应该综合考虑它们对成像结果的影响,并且需要进行相关数据预处理以提高定量解释的精度。     

海洋可控源电磁法快速成像研究

海洋可控源电磁法在正反演算法上受到计算速度和精度的限制,需要大量的时间得到地下结构断面数据。为了海上快速识别海底高阻异常区域,提出一种通过计算视电阻率快速成像的算法,避开复杂的反演计算,在极短的时间内得到电性分布拟断面图,定性解释地下地质结构。算法通过一维和二维模型计算验证其可靠性和稳定性,代入海试数据计算拟断面图,与传统海洋电磁法反演结果对比各自优劣。结果表明,在一维和二维模型中,算法可靠且稳定,高阻异常体横向边界分辨率较高,拟断面图高阻异常分布与模型结构拟合度高,海试实测数据计算结果同样显示了与反演断面图有较高相似度的高阻异常分布,且运算时间远远小于反演计算。     

1-Norm/2-Norm约束及小波多尺度2D体波走时成像

在对浅地表复杂地下介质层析成像时,由于观测系统局限性及方法本身对特定岩石地球物理属性的不敏感性等因素,造成地球物理反演存在多解性。在地震走时成像中,地震射线数量在低速区域分布较少形成阴影区,造成其对低速区域成像分辨率较低。同时因为观测数据包含干扰信息以及不同反演方法的局限性等因素造成反演结果包含次生假异常。这里主要研究了空间域的L1-norm、L2-norm约束反演及小波域小波系数稀疏约束反演,对比不同反演方式及约束条件对地质模型的分辨能力。通过测试孤立异常模型、层状地层模型、倾斜地层模型,得出三种不同反演方式分别具有对不同特定模型的分辨特性。在实际资料成像中,可以通过使用多种反演方式,对比反演结果合理性以期达到更准确的地质构造解释。     

概率成像技术在重力位场中的应用研究

重力数据处理反演解释方法技术长期以来都存在许多问题,而概率成像技术在重力勘探中能够解决复杂地质问题,且方法简单,相对容易实现,运算速度较快,计算解释结果相对稳定准确,在部分地区亦不需要很多条件参数约束,同时更不需要在重力反演中给出初始模型以及拟合迭代的具体过程,只需要把滑动窗口内的相关函数扫描点逐点进行计算即可,适合在大规模数据成像中使用。通过研究布格异常与基于位场分离的梯度成像,给出了多种组合的球体模型成像结果,成像方法可显示出异常地质体的空间分布形态,提高重力数据横向与垂向分辨率。     

交叉梯度约束的三维极化率/电阻率联合反演

为减少反演的多解性,多数情况下期望电阻率和极化率异常具有相同结构。笔者利用交叉梯度算法实现了联合反演。在计算交叉梯度项过程中,提出一种新的离散化网格边界处理方法,提高了交叉梯度项计算的速度和精度。试算结果表明三维电阻率/极化率联合反演能有效地提高同结构异常体的反演效果。     

基于三维地震剥层的重力界面反演方法及应用

西部探区地表、地质条件复杂,导致地震资料品质差,深层成像差,仅靠地震识别深部地层结构属性难度大,可靠性低,多解性强。本文采用基于三维地震剥层的重力界面反演方法,其核心是添加钻井—地质资料约束,在地震构造界面的约束下采用正演"剥皮"技术进行重力场源分离,然后对目标重力异常开展界面反演。正反演阶段采用流行的频率域Parker-Oldenburg迭代算法,保证了反演的快速稳定收敛。结果表明:基于三维地震剥层的重力界面反演方法可以有效剥离浅部高频信号,实现深层目标重力异常的精确分离,进而实现对深层界面的准确标定。在准噶尔盆地东部地区开展深层构造界面反演,结果证实该方法是研究深层地质目标的有效技术手段。     

物探方法组合在公路路基隐伏断层勘察中的应用

地震折射法和高密度电法是工程勘察中常用的两种物探方法,然而每种物探方法都存在着数据的多解性问题。为加强物探异常的判定,提高地球物理解释的可靠性和准确性,可以将不同的地球物理方法进行组合应用。以灌阳至天峨高速公路某段岩溶路基工程中的隐伏断层探查为例,介绍了浅层地震折射波法和高密度电阻率法的综合应用。实际资料结果表明,两种方法组合精确判定了隐伏断层的位置,圈定高密度电法剖面图前段低阻异常为断层的反应,更好地定义和解释目标异常体。     

基于泊松方程的空间波数混合域二度体磁异常数值模拟

正演数值模拟是反演成像的基础。为了实现磁法勘探精细化反演成像与定量解释,本文利用把一个大问题分解为多个小问题的思路,提出一种基于泊松方程的高效、高精度空间波数混合域二度体磁异常数值模拟方法。该方法利用傅里叶变换把二度体磁位偏微分方程转换为一维常微分方程,并采用基于二次插值的一维有限单元法求解该方程,进而通过反傅里叶变换得到空间域磁异常。在模型算例中,分别设计截面为矩形的常磁化率和变磁化率二度体模型,针对本文算法的计算精度和计算效率进行了验证。模型算例结果表明：该算法计算精度高,相对误差绝对值均小于1%;计算速度快,网格节点剖分2 501×2 501的模型模拟时间为4.18 s;适用于任意复杂地形模型。     

磁异常化极效果的研究

在磁法数据的三维反演中,异常解释的磁异常化极法在实际运用中得到了广泛的应用。但是,化极后是否可以提高磁异常的准确性还有待研究。运用对化极后的磁异常数据进行三维反演的方法,对局部磁异常进行磁法反演;反演的结果与未进行化极的磁异常数据的三维反演结果进行对比,表明化极后的反演结果更接近异常体模型;同时运用三维可视化技术,建立3D地球物理模型。