起伏地形频率域可控源电磁二维快速正反演

起伏地形频率域可控源电磁正反演研究受到众多学者的关注和重视,目前普遍实用的为未考虑地形的二维正反演算法程序。本文基于积分方程法正演和多场源、多频率、对比源反演算法,开展起伏地形条件下频率域可控源电磁二维快速正反演研究。通过引入层状参考模型、将地形与目标体整体作为异常场剖分区域,实现起伏地形可控源电磁正反演计算。针对包含地形在内的大尺度剖分区域引起的大型计算代价问题,采用快速傅里叶算法提高正反演计算效率。通过与现有正反演算法进行模型算例对比,验证了本文采用方法的可行性与有效性。     

海水电阻率分层对海洋CSEM电磁响应的影响研究

海洋频率域可控源电磁法作为海底石油勘探一项新的技术手段,在深海油气勘探中已经取得许多成功的实例。但是,目前在海底地层电磁正演、反演技术中,很少考虑上部海水的电阻率分层对接收数据的影响。这里利用海洋电磁一维正演程序,研究了海水分层情况对理论数据的影响。通过比较分析,可以发现考虑海水电阻率分层对海洋电磁响应有较强的影响,因此,在实际海洋正反演过程中,海水电阻率层应该与地下地层一起参与反演解释,才能提高整体反演解释精度。     

起伏地表条件下频率-空间域声波介质正演模拟

频率-空间域正演模拟是频率域及Laplace-Fourier域全波形反演的基础,起伏地表条件下波形反演算法的关键是正演算法中考虑起伏地表的影响。基于带PML吸收边界的声波波动方程,在已有最优9点有限差分正演算法的基础上构建了起伏地表条件下频率-空间域正演算法。通过应用变网格技术,进一步提高算法的计算效率、降低内存开销,使得大规模起伏地表模型的频率域正反演问题成为可能。理论分析及数值测试表明：通过对近地表区域进行局部网格加密,可有效地压制由于矩形网格离散引起的角点散射;结合变网格技术可较易获得5倍以上计算效率的提高及内存占用的降低,且随着模型尺度的增加及地表起伏高程差的减小,倍数将显著增加;在细网格与粗网格交界处产生的虚假反射振幅幅值控制在原始波场的2%以内,满足地震波场正反演的需求。     

基于八叉树结构的可视化三维位场正反演

本文采用八叉树数据结构提出了一种新的三维可视化人机交互正反演方法,应用该方法可以构造复杂的三维位场模型,计算出其正演场值,通过人机交互界面,使模型与数据在整个正反演过程中可视化、形象化。该方法不仅可以进行均匀物性分布正反演,也可以进行非均匀物性分布正反演,而且在多种地球物理参数可视化联合反演中有着很好的应用前景。     

基于MPI多通讯域的地震波频率域二维正演并行算法研究

地震波场频率域正演是频率域全波形反演的基础。针对反演计算量巨大的问题,利用频率域二维波形正演算法中频率和炮点计算的独立性,开发出粗细粒度结合的MPI并行算法:粗粒度为频率并行,细粒度为单个频率解方程并行。实现方法是将正演频率分组放入不同的MPI通讯域内,每个通讯域内单个频率求解方程过程,采用基于MPI的MUMPS(多波前大规模并行稀疏直接解法器)软件包并行加速。模型测试结果表明:MPI多通讯域并行算法计算结果正确,计算效率显著提高,加速效果稳定。     

基于LSQR算法的二维声波方程频率域正演模拟与数值实现

频率域正演是频率域全波形反演的基础,高效准确地完成频率域正演计算是目前该领域的一个热门问题。这里利用优化17点差分格式和PML完全匹配层构建波场,并使用LSQR算法求解波场,通过在简单层状模型和Overthrust模型上计算验证可知,LSQR算法可大幅提高频率域正演的计算速度和模拟精度,从而为此方向的研究提供一个可行的技术手段。     

重磁界面的一种快速正、反演方法

重磁界面的正反演方法研究是地球物理解释方法中的重要课题。本文在前人研究Raker反演方法的基础上采用了一种增强反演稳定性的快速正反演方法,并较好地解决了稳定因子中参数选择问题。本文还对该方法的收敛性及影响反演效果的诸因素加以详细讨论。理论模型及应用实例说明该方法是一种令人满意的快速正反演方法。     

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。     

水平层状介质电磁法数据时频联合反演

通过一维层状介质电磁法数据的时域和频域正演结果,对不同电阻率大小的电阻层进行了反演计算,说明了在这种情况下电磁法数据时频联合反演的合理性.正演计算了一维层状模型下水平电偶极频率域水平电场响应及利用G-S变换计算时间域垂直磁场导数响应;利用最光滑模型约束反演方法建立了时频联合反演迭代公式.通过理论模型反演试算表明,该反演效果较好.     

磁异常和梯度的频率域三维成像方法

三维反演在磁数据定量解释中具有重要作用。常用的空间域三维反演方法通常需要大量的正演和反演计算,因此对大规模数据的反演效率较低。三维成像是另一种定性和定量解释磁数据的重要方法。文中给出了一种磁异常与梯度三维成像的频率域迭代方法,该方法可以提高成像效率,适用于大规模数据的快速成像。笔者推导了磁总场异常和异常梯度频率域正演公式和成像公式,并将一种深度尺度因子引入成像公式中,提高了深度精度;笔者采用了迭代优化算法,减小了拟合误差,进一步提高了成像精度。通过理论模型数据试验和中国新疆某金属矿床实测数据,验证了本文方法的有效性、可行性。     

随机误差在频率域的传播

随机误差在重磁数据的测量、各种数学变换处理以及正反演计算中普遍存在。重磁反演解的不稳定其原因之一是由于存在随机干扰,在向下延拓、求高次微商等的计算中,常将误差过份放大,使有用异常被严重干扰,无法辨认。作者为研究随机误差对重磁变换的影响,对随机误差在频率域中传播的情况作了深入探讨。     

新书介绍

曾华霖同志编著的《重磁资料数据处理程序分析》一书,将于1985年2月份由地质出版社出版。本书对当前重磁资料数据处理中有代表性的程序(垂向二次导数,解析延拓,线元法正演,组合模型最优化选择法反演,以及频率域滤波即三分量程序等)的方法原理、数学模型的建立、程序设计、程序结构及用法等,作了比较详细的论述。书中从生产实际出发,把物探问题同数学,计算机程序等比较密切地联系起来。文字浅显易懂,公式推导步骤详细。可供初学数据处理的物探人员,及从事这项工作的其他同志参考。     

基于LSCG法和波数补偿的频率域二维地震正演模拟方法

在地震勘探中,地震正演模拟是非常重要的技术。与时间域正演相比,频率域正演速度快,计算效率高。如何高效准确地完成频率域正演计算是目前该领域的一个重要问题。数值频散问题和如何提高计算效率降低求解分解阻抗内存占用量一直是频率域正演所需要解决的问题。与传统的直接法求解阻抗矩阵的频率域正演方法不同,本文采用最小二乘共轭梯度法(LSCG法)求解阻抗矩阵进行频率域正演,并提出了一种波数补偿的表达式来压制数值频散现象。经过简单模型和复杂模型的数值测试,采用最小二乘共轭梯度法(LSCG法)求解阻抗矩阵进行频率域正演能够有效降低计算时间,且采用波数补偿的频率域正演方法能够有效压制数值频散现象,提高波场模拟精度。     

球壳形磁性层磁异常正反演方法

为了适应卫星磁测资料解释的需要,作者在磁性界面和磁性层磁异常正反演方法研究的基础上,首次提出了球壳形磁性层磁异常正反演理论和方法。 作者首先阐述了垂直磁化球壳型磁性层模型,导出了场垂直分量Z_(λο)的球谐系数正演公式。然后,给出了磁性层上,下层面埋深变化值与磁化强度变化值的球谐系数反演公式。进而导出了迭代反演收敛条件。本文的磁化强度反演方法不同于目前国内外已有的方法,其反演对象是磁化强度变化值△J_(λθ),磁化强度平均值J是必须给定的定解条件。这种反演方法能给出尽可能满足人们解释要求的解,克服了前人反演方法总存在负值的困难。 为了增加球壳形磁性层反演方法的实用性,作者还在类似平面频率城反演方法所作假设的前提下,把这种利用球谐分析理论在全球面导出的方法,严格地推广应用于局部区域。这也是球谐分析理论在局部区域应用的一个实例,在理沦上具有一定的意义。     

提高频率测深正演计算速度的方法

研究提高频率测深正演计算速度的方法是很有意义的,因为正演是反演的基础,正演计算的精度和速度决定了反演的精度和速度,因此本文提出了一种在保证计算精度前提下提高频率测深正演速度的方法,并对该方法的数学含义作出讨论。     

井间电磁波数值模拟及成像技术

系统地介绍了井间电磁波数值模拟与成像方法的研究现状。正演方面主要讨论了有限差分、有限元和积分方程法,分析了各种方法的优缺点、适用范围,并指出了未来发展趋势;反演方面主要讨论了线性反演和非线性反演,根据井间电磁波成像的性质,对时间域和频率域线性反演方法分别做了详细论述,并给出了未来发展趋势。     

国外瞬变电磁法中正反演问题研究现状

国外在瞬变电磁法正反演问题研究中,运用有限差分法、有限单元法及积分方程法直接在时间域中求解以及运用富氏变换法、衰减谱法和数字滤波法从频率域变换等数值计算方法,并对其在瞬变电磁资料解释中的效果作了评述.     

频率测深正演问题滤波算法及人机联作反演

频率测深一维问题正演常用的计算方法是数值积分方法,但是这种方法由于利用求和代替积分使得计算速度很慢,精度也较低。本文提出了频率测深一维问题正演计算的一种有效方法——快速汉克尔变换数字滤波法,较系统地讨论了快速汉克尔变换滤波系数的解析计算及其在频率测深正演计算中的应用。最后应用上述正演计算方法进行了频率测深的人机联作反演的研究。     

带地形的ZTEM倾子资料三维正反演研究

Z轴倾子电磁法(ZTEM)是一种新型频率域航空天然场源电磁法,该方法采用倾子作为研究参数,可用于起伏地形下的大规模地质勘探。本文在对TEM三维有限差分正演和数据空间OCCAM反演算法研究的基础上,考虑地形起伏的影响,研究了带地形的频率域三维ZTEM正反演算法。首先,对起伏地表下ZTEM正演算法的准确性进行了验证,计算和分析了纯地形的ZTEM三维异常响应特征。其次,通过对山峰和山谷地形下低阻棱柱体合成算例的反演分析,表明带地形的ZTEM数据空间OCCAM反演算法能够获得比较接近真实导电性结构的地电模型,尤其对地下目标体的横向边界具有理想的约束效果。最后,与不带地形的ZTEM反演结果对比,验证了所开发的带地形ZTEM倾子资料反演算法的有效性。     

基于磁导率的频率域航空电磁法双频反演方法

以往的频率域航空电磁法数据反演方法中,通常在模型中以真空磁导率代替介质磁导率,忽略了磁性层影响。但在高磁性区域,这样做将会导致计算电阻率值偏高。针对这一问题,首先根据层状介质模型研究了考虑磁导率和电阻率因素条件下的电磁场正演计算方法,并且分析了不同磁性介质对频率域电磁响应的影响规律。在此基础上,提出了磁导率和电阻率的双频反演方法,电阻率是通过2个频率的虚分量之比计算得到的,计算结果更加可靠,提高了磁性区域视电阻率填图的精度。通过对模型计算和实测数据进行反演计算,表明这种方法具有较高的反演精度,为强磁性区域航空电磁法视电阻率填图提了供一种行之有效的反演方法。