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。     

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。     

利用岩性反演和谱分解技术确定岩浆岩侵入煤层范围

岩性地震反演技术是根据钻孔测井数据纵向分辨率很高的有利条件,对井旁地震资料进行约束.并在此基础上,对孔间地震资料进行反演,推断煤系地层岩性在平面上的变化情况.谱分解技术是利用薄层调谐体离散频率的特性,通过分析复杂岩层内陷频谱变化和局部相位的不稳定性,识别薄地层横向分布特征.这里根据崔庄煤矿三采区的地震资料,综合利用地震反演技术和谱分解技术等岩性解释方法,来确定岩浆岩侵入煤层的范围.经过实际检验,该方法提高了岩浆岩和煤层边界的分辨能力,较好地解决了岩浆岩侵入煤层的识别问题.     

泥质砂岩激发极化弛豫时间谱的正则化反演

激发极化衰减谱是一系列单指数衰减的线性叠加,因此可以对衰减谱进行多指数反演,得到的弛豫时间谱可用于储层孔隙结构和渗透性评价,是一种非常有前途的技术。由于实际测井的信噪比相对较低,常规的奇异值分解方法难以获得合理的弛豫时间谱,为此,采用正则化约束,结合奇异值分解,对合成数据和实际测量的衰减谱进行反演,得到连续的弛豫时间谱;同时,讨论了弛豫时间谱的时间常数分布、正则化因子以及信噪比对反演结果的影响。研究结果表明:该方法适用于信噪比较低的实际测量结果的反演,弛豫时间常数的分布点数为32~64较为合适;随着正则化因子的增加,反演结果逐渐变得平滑,存在一个最优的正则化因子,用于获得最为合理的弛豫时间谱;在双对数图中,最优正则化因子随着信噪比的增加而线性降低,因此通过测量结果的信噪比,可以求取最优正则化因子,进而将该技术应用于实际。     

半航空瞬变电磁L1范数自适应正则化反演

长导线源半航空瞬变电磁正则化反演正则项通常采用L2范数,其拟合结果较光滑,不能有效刻画层界面信息。针对层状介质陡变模型实现正则项为L1范数的反演算法,采用迭代重加权最小二乘法将原问题转化为L2正则化子问题求解,解决L1范数存在不可导问题;采用OpenMP技术对雅可比矩阵并行计算,提高了反演速度;对自适应正则化因子分段迭代法的调整策略进行分析并改进,改进后的自适应正则化因子调整策略更适合半航空瞬变电磁L1正则反演算法。最后对电阻率进行反演并与Occam反演结果作比较,结果表明L1正则反演充分迭代后能够突出符合真实模型的电性界面,反演电阻率与模型真实值更接近。     

半航空时间域电磁数据一维自适应正则化反演

半航空时间域电磁法集成了地面和航空电磁法各自的优势,不仅容易实现大发射磁矩,增大勘探深度,同时还可以提高勘探效率。但是由于半航空时间域电磁法在测量过程中,收、发距会发生变化,因此与地面和航空电磁法相比,其数据处理与反演解释更加困难。以长导线电性源半航空电磁法为例,将自适应正则化反演算法应用于半航空时间域电磁数据反演中。首先给出最平缓模型约束条件下的半航空时间域电磁数据自适应正则化反演算法,并引入并行技术实现了该反演算法的并行计算;然后对两种三层地电模型和一种六层地电模型的理论电磁响应加高斯白噪声后的数据进行反演计算;最后对其反演结果和并行计算的效率进行了详细地分析与讨论。实验结果分析表明:自适应正则化反演算法是一种有效的半航空时间域电磁数据反演解释方法,该方法具有很好的收敛性和稳定性;自适应正则化反演算法并行计算能大大减少反演计算时间,提高反演效率。     

地震波阻抗反演方法之改进与三阶段、九步骤反演方法的初步实践

地震波阻抗反演在储层预测中发挥了重要作用,它是确保地震数据、测井曲线、速度和地质信息正确综合的首要技术。地震反演的方法很多,对当前石油工业界常用的5种地震波阻抗反演方法的技术关键、适用性进行了分析和对比。由于受地震资料、地质条件和勘探开发程度的制约,现有波阻抗反演方法各具适应性,并不能很好地解决油田储层地震预测问题。为此,提出了一种新的工作思路--三阶段、九步骤反演方法。 应用该方法在松辽盆地GLB地区PTH油层的勘探部署和储量评价中取得较好效果,可预测1~2 m薄储层,对于国内类似地质条件的薄储层预测具有一定的借鉴意义。     

岩性地震勘探技术

基于地震波全波波动方程,分析了岩性地震勘探所依赖的岩性参数,并对岩性地震参数的反演方法进行了归类。通过分析岩性地震勘探技术中存在的问题,提出了对岩性地震勘探技术应用的要求,并进一步介绍了进行岩性地震勘探的方法及流程。     

钻孔槽波地震勘探的研究

槽波地震勘探通常是在一条或几条巷道中进行。本文讨论了利用钻孔进行槽波地震勘探的方法、实现装置及资料的分析与解释。该方法切实可行,拓宽了槽波地震勘探的应用范围,对煤矿利用槽波探测小构造有实用价值。      

一种无井反演方法在印度河盆地储层预测中的应用

印度河盆地是巴基斯坦最大的沉积盆地、发育许多具有勘探潜力的大型圈闭。受该地区低勘探程度的影响,难以利用地震反演技术获取足够的岩性信息用于储层预测。这里提出一种构建虚拟井的地震反演方法,该方法基于地震偏移速度获得井的低频速度信息,通过一定的关系式将90°相移反射振幅资料进行转化,补充井的高频速度信息,并且结合临区先验信息拟合井的密度曲线,由临近工区的实际测井曲线验证方法的有效性。在实例应用中,对三维工区内的砂体展布进行预测,结果表明,该无井反演方法预测结果与本区域地质认识一致,提高了初期勘探效率。     

稀疏反演求解基追踪降噪问题的地震谱分解方法

谱分解描述为一线性反演问题,由于该问题欠定性,需使用稀疏反演算法,然后将该问题转化为基追踪降噪问题(BPDN),引入谱投影梯度(SPGL1)稀疏反演算法提高反演谱分解(ISD)分辨率,并进一步研究其潜在优势。结果表明:基于基追踪降噪问题的反演谱分解方法 (ISD-BPDN)在烃类检测中有更高的时频分辨率,分层更准确,精细地指示了烃类的存在。     

基于Manhattan距离的相干体技术的应用

地震相干体技术可以有效地压制连续性,突出不连续性,比地震切片的地质解释更直观,能更细致地进行断层解释。基于Manhattan 距离的相干体技术,与传统的C1 相干算法进行比较,该技术不仅在断层识别能力方面要强于C1 相干算法,而且当利用两种算法获取断层信息的效果相当时,该技术的相关时窗长度要比C1 相干算法所用的相关时窗长度小,这恰能提高程序的运行速度,提高了地震相干体技术的运行效率。此外,该相干体技术也能近似计算出每道在纵横测线方向上的视时间倾角。     

基于L—BFGS算法的全波形反演Q值方法研究

估计地层品质因子Q对描述地下构造分布和油气预测都有着重要的意义。考虑到地震波在介质中传播时的黏滞吸收作用,笔者选择2D黏滞性声波方程全波形反演,将观测波场与正演模拟计算得到的波场构建一个目标函数,引入L--BFGS算法反演出地层品质因子。将该方法应用于异常体模型和Marmousi模型测试,结果均表明反演的模型与理论模型的相对误差较小,计算精度高,反演效果好。     

波阻抗反演技术在煤田地震岩性勘探中的应用

在煤田地震勘探中,岩性勘探已成为人们研究的一个热门课题。与其他地震反演技术相比,波阻抗反演技术不仅可提高原始地震资料的垂向分辨率,而且可以将地震波转换为地层信息。介绍了波阻抗反演技术的原理及实现方法,并以平顶山某采区岩性勘探为例,说明波阻抗地震反演方法可以进行岩性勘探,并可用来预测煤层厚度,同时还可以识别煤层中的夹矸。     

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。     

基于重力全张量数据的Parker-Oldenburg算法研究

相比重力数据,重力张量数据通常包含更多的异常信息。本文根据重力数据与重力张量数据的关系,利用位场转化技术,将重力张量数据应用于传统的Parker-Oldenburg密度界面反演算法中。通过模型试验,证明了在网格间距较大或者数据存在一定噪音时,使用本文算法进行反演能得到更好的效果。实验结果说明利用重力张量数据可以有效地提高密度界面反演的分辨率。     

平滑Wigner——Ville 谱分解技术在储层预测中的应用

通过Wigner--Ville 分布和平滑Wigner--Ville 分布的模拟信号对比,表明平滑Wigner--Ville 分布可以自适应的调节窗口长度,成为一种有效地消除交叉项的方法。为有效提取低频信息进行储层预测,我们利用基于平滑Wigner--Ville 的谱分解技术预测油气,针对含油气储层引起地震波高频能量衰减和低频能量增强的特点,将平滑Wigner--Ville 分布应用到某工区进行叠后资料处理,通过谱分解不同频率的切片响应,得到目的层段上的低频异常现象,表明基于高分辨率平滑Wigner--Ville 分布的地震谱分解技术能够更好地表征目的层的油气分布情况。     

Post-stack high-resolution deconvolution using Cauchy norm regularization with FX filter weighting

High-resolution deconvolution can mathematically be viewed as a regularized inverse problem. Besides, the result of the high-resolution deconvolution is generally accepted as reflectivity series of the layered media. On the other hand, lateral continuity is frequently poorer than vertical resolution on post-stack seismic section after application of any high-resolution deconvolution. However, because of the ill-posed inherent of the deconvolution problem, the Cauchy norm regularization term, a non-quadratic prior-information is widely used to provide the stability and uniqueness of the problem. But, it does not provide adequate quality of deconvolution if the noise in the data is strong. In this study, a stable and high-resolution deconvolution of post-stack seismic data was accomplished by an iterative inversion algorithm incorporating the Cauchy norm regularization with FX filter weighting. Cauchy norm regularization was utilized to force the solution to a spikiness structure, while the effective random noise reduction was performed by using the FX filter. Applications to synthetic and real post-stack data showed that the resolution in the vertical direction and continuity in the lateral direction are better improved. Thus, we think that this process makes seismic sections obtained especially from thin layered sedimentary basins more interpretable.     

Exploiting Lateral Resolution of Near-Surface Seismic Refraction Methods

The 1D τ-p inversion algorithm is widely employed to generate starting models with most computer programs that implement refraction tomography. However, this algorithm emphasizes the vertical resolution of many layers, and as a result, it frequently fails to detect even large lateral variations in seismic velocities, such as the decreases that are indicative of shear zones. This study presents a case that demonstrates the failure of the 1D τ-p inversion algorithm to define or even detect a major shear zone that is 50 m or ten stations wide. Furthermore, the majority of refraction tomography programs parameterize the seismic velocities within each layer with vertical velocity gradients. By contrast, the 2D generalized reciprocal method (GRM) inversion algorithms emphasize the lateral resolution of individual layers. This study demonstrates the successful detection and definition of the 50-m wide shear zone with the GRM inversion algorithms. The existence of the shear zone is corroborated by a 2D analysis of the head wave amplitudes and by numerous closely spaced orthogonal seismic profiles carried out as part of a later 3D refraction investigation. Furthermore, a 1D analysis of the head wave amplitudes indicates that a reversal in the seismic velocities, rather than vertical velocity gradients, occurs in the weathered layers. While all seismic refraction operations should aim to provide as accurate depth estimates as is practical, the major conclusion reached in this study is that refraction Inversion algorithms that emphasize the lateral resolution of individual layers generate more useful results for geotechnical and environmental applications. The advantages of the Improved lateral resolution are obtained with 2D profiles in which the structural features can be recognized from the magnitudes of the variations in the seismic velocities. Furthermore, the spatial patterns obtained with 3D investigations facilitate the recognition of structural features that do not display any intrinsic variation or "signature" in seismic velocities.