非均匀介质孔隙流体参数地震散射波反演

弹性波逆散射是非均匀介质参数反演的有效途径．本文从弹性波逆散射理论出发,利用微扰理论和稳相法,将非均匀介质参数视为背景介质与扰动介质参数的叠加,建立了纵波散射系数和非均匀介质中背景介质与扰动介质孔隙流体参数,剪切模量与密度间的直接关系．进而发展了一种非均匀介质孔隙流体参数叠前地震贝叶斯反演方法．该方法假设模型参数（扰动介质与背景介质孔隙流体参数,剪切模量与密度的比值）服从柯西分布,反演目标似然函数服从高斯分布,并采用平滑初始模型约束提高反演稳定性．模型和实际资料处理表明,该反演方法能够稳定合理的直接从叠前地震资料中获取孔隙流体参数,提供了一种高可靠性的非均匀介质流体描述方法．     

时间二阶积分波场的全波形反演

通过对波场的时间二阶积分运算以增强地震数据中的低频成分,提出了一种可有效减小对初始速度模型依赖性的地震数据全波形反演方法—时间二阶积分波场的全波形反演方法.根据散射理论中的散射波场传播方程,推导出时间二阶积分散射波场的传播方程,再利用一阶Born近似对时间二阶积分散射波场传播方程进行线性化.在时间二阶积分散射波场传播方程的基础上,利用散射波场反演地下散射源分布,再利用波场模拟的方法构建地下入射波场,然后根据时间二阶积分散射波场线性传播方程中散射波场与入射波场、速度扰动间的线性关系,应用类似偏移成像的公式得到速度扰动的估计,以此建立时间二阶积分波场的全波形迭代反演方法.最后把时间二阶积分波场的全波形反演结果作为常规全波形反演的初始模型可有效地减小地震波场全波形反演对初始模型的依赖性.应用于Marmousi模型的全频带合成数据和缺失4Hz以下频谱成分的缺低频合成数据验证所提出的全波形反演方法的正确性和有效性,数值试验显示缺失4Hz以下频谱成分数据的反演结果与全频带数据的反演结果没有明显差异.     

非均匀正交各向异性特征参数地震散射反演方法研究

在长波长假设条件下,水平层状地层中发育一组垂直排列的裂缝构成了等效正交各向异性介质.各向异性参数与裂缝弱度参数的估算有助于非均匀各向异性介质的各向异性特征描述,而弹性逆散射理论是非均匀介质参数反演的有效途径.基于地震散射理论,我们首先推导了非均匀正交介质中纵波散射系数方程,并通过引入正交各向异性特征参数,提出了一种新颖的正交各向异性方位弹性阻抗参数化方法.为了提高反演的稳定性与横向连续性,我们发展了贝叶斯框架下的正交各向异性方位弹性阻抗反演方法,同时考虑了柯西稀疏约束正则化和平滑模型约束正则化,最终使用非线性的迭代重加权最小二乘策略实现了各向异性特征参数的稳定估算.模型和实际资料处理表明,反演结果与测井解释数据相吻合,证明了该方法能够稳定可靠地从方位叠前地震资料中获取各向异性特征参数,减小参数估算的不确定性,为非均匀正交介质的各向异性预测提供了一种高可靠性的地震反演方法.     

基于波动方程的叠前地震反演

随着地震勘探和开发的不断深入,面向地质目标的精细储层预测技术变得越来越重要.由于透射损失、层间多次波、波模式转换以及随机噪声等的影响,观测地震数据和待反演的地下介质属性之间呈现出很强的非线性.考虑到这些非线性,本文基于积分波动方程开展叠前地震反演,从观测地震数据中恢复出介质属性和整体波场,其中反演参数是波动方程中的压缩系数、剪切柔度和密度的对比度,相比于常规线性AVO反演的波阻抗弹性参数,它们对流体指示有更强的敏感性.在反演过程中,从平滑的低频背景场出发,交替迭代求解数据方程和目标方程.采用乘性正则化方法于共轭梯度框架下求解反演参数,采用优化的散射级数Neumann序列获得整体波场,这种方法不易陷入局部极值,能收敛到正确解.测井资料和典型山前带模型测试表明,利用上述反演方法能获得高分辨率的深度域地下介质属性,可直接进行储层预测和解释.     

基于地震数据子集的波形反演思路、方法与应用

地震数据与地下介质物性参数之间的复杂关系,决定了地震全波形反演在理论方法上面临着强烈的非线性难题.地下不同物性参数的不同分量在地震数据上具有不同的表现,勘探的不同阶段对地下介质模型的精度也具有不同的要求,这就决定了在地震全波形反演过程中不必时刻追求地震数据全部信息的匹配,部分信息的匹配就有可能解决现阶段的某些问题,还可以一定程度上规避匹配全部地震信息所遇到的强烈非线性难题.基于这样的考虑,我们提出了利用地震数据子集进行波形反演的思路,给出了统一的反演方法,并通过基于包络数据子集以及反射波数据子集的波形反演的理论模型与实际资料反演试验,证明了所提出的波形反演思路和方法的正确性.     

岩石物理驱动的正交各向异性方位叠前地震反演方法

基于长波长近似假设,周期性薄互层中发育一组平行排列的垂直裂缝则可视为等效的正交各向异性介质.岩石物理是构建裂缝参数与地震响应之间联系的基础,地震散射理论是各向异性介质参数反演的有效途径.文章提出了一种利用方位叠前地震数据实现正交各向异性裂缝储层Thomsen弱各向异性参数与裂缝弱度参数可靠预测的方法.首先,综合考虑矿物基质、孔隙、裂缝及各向异性岩石中流体替换的影响,通过构建正交各向异性裂缝岩石物理等效模型,实现正交各向异性刚度系数的估测,进而预测储层测井数据的弹性参数、Thomsen弱各向异性参数及裂缝弱度参数,为后续地震反演提供初始模型约束;然后,基于地震散射理论,推导了面向Thomsen弱各向异性参数与裂缝弱度参数反演的正交各向异性介质纵波反射系数方程,为后续地震反演奠定了理论基础;最后,发展了贝叶斯框架下的正交各向异性裂缝储层Thomsen弱各向异性参数与裂缝弱度参数AVAZ反演方法,同时考虑柯西稀疏约束正则化和平滑模型约束正则化约束,使用非线性的迭代重加权最小二乘策略实现正交各向异性特征参数的稳定估算.模型和实际资料处理表明,该方法能够稳定可靠地从方位叠前地震资料中获取正交各向异性特征参数,为正交各向异性介质的特征参数预测提供了一种高可靠性的地震反演方法.     

随机地震反演关键参数优选和效果分析(英文)

随机地震反演技术是将地质统计理论和地震反演相结合的反演方法,它将地震资料、测井资料和地质统计学信息融合为地下模型的后验概率分布,利用马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC)方法对该后验概率分布采样,通过综合分析多个采样结果来研究后验概率分布的性质,进而认识地下情况。本文首先介绍了随机地震反演的原理,然后对影响随机地震反演效果的四个关键参数,即地震资料信噪比、变差函数、后验概率分布的样本个数和井网密度进行分析并给出其优化原则。资料分析表明地震资料信噪比控制地震资料和地质统计规律对反演结果的约束程度,变差函数影响反演结果的平滑程度,后验概率分布的样本个数决定样本统计特征的可靠性,而参与反演的井网密度则影响反演的不确定性。最后通过对比试验工区随机地震反演和基于模型的确定性地震反演结果,指出随机地震反演可以给出更符合地下实际情况的模型。     

利用探地雷达频谱反演层状介质几何与电性参数

通过对地下层状介质探地雷达(GPR)回波广义反射系数的奇偶分解,建立了联系GPR反射系数序列频谱与介质几何参数、电性参数的代价函数,这些介质参数包括地下反射面的深度、层厚度以及各层的介电常数和电导率,从而提出了一种由GPR频谱同时估算地下介质多参数的全局优化反演方法.为了对多参数全局优化算法给出一个合理的参数初值,研究了不同参数对反射系数序列频谱属性的影响规律,提出了利用不同频谱属性分别估算不同参数的分步反演方法.以分步反演方法得到的结果作为多参数全局优化反演的初值,可以极大地提高反演计算的效率和反演结果的可靠性.用理论模型合成数据和GPR公路检测数据对本文方法进行了测试,结果表明本文方法效果良好,具有较高的分辨率,能较好的给出厚度小于调谐厚度的薄层的深度、厚度和介电常数等参数.     

基于逆散射理论的介质参数与其地震响应的尺度对应关系研究

在反演过程中进行频带控制是多尺度反演的重要策略,但数据频率成分与要反演的参数之间的尺度对应关系尚不清晰。本文利用Kormendi论文中的测井曲线模型,基于逆散射理论将地下介质参数的扰动分解为0-0-9-11 Hz、9-11-18-22 Hz、18-22-36-44 Hz和36-44-80-90 Hz共4个尺度,并利用反射率正演模拟方法生成4个尺度扰动成分的地震响应。通过对比地下介质参数不同尺度的扰动及其地震响应的频带成分,发现二者在4个扰动尺度上均具有一致性,由此得出介质参数与其地震响应具有定量尺度对应关系的结论。据此从介质扰动的尺度概念引申出反射系数的尺度概念,从逆散射理论角度探讨实验结果的理论依据,并对其在指导反演分频参数选取及薄互层解释等方面的应用展望进行讨论。      

基于统计特征参数的叠前地震随机反演方法研究（英文）

常规的地震随机反演方法一般用变差函数表征地下地层的空间结构信息,但是变差函数很难有效表征实际复杂地层的非均质特性。本文利用多参数的思想充分发掘已知地震和测井资料中蕴含的地下地层信息,利用多个统计特征参数更全面地描述地下复杂储层的空间结构特征,并与地震随机反演相结合,提出了基于统计特征参数先验信息的叠前地震随机反演方法。该方法基于随机介质理论从已知的地震和测井资料中求取多个统计特征参数,选取符合实际地质特征的椭圆自相关函数,构建满足地层空间结构特征的先验信息模型,并将多参数约束融入似然函数中构建目标函数,用非常快速量子退火算法进行优化更新,实现目标函数的求解得到最终的反演结果。由模型试算可知,相比于传统的先验模型构建方法,本文基于多个参数构建的先验模型包含更丰富的地层信息,能更好地实现对地下复杂储层的描述。实际资料分析表明,基于统计特征参数先验信息的随机反演方法能够有效地进行地下复杂储层的地球物理预测,且具有较高的分辨率。     

甘肃省东部地区短周期地磁变化异常及其与地震的关系

本文研究甘肃省东部地区的短周期地磁变化的特点,由此推测地下存在东西方向的一条电导率异常带.结合地热和地震活动现象,对高电导率异常的成因提出了初步解释,最后,试图探索电导率异常与地磁发生的关系.     

华北地区地幔高导层埋藏深度的研究

本文用磁场梯度法研究华北地区地幔高导层的埋藏深度.所用的 Sq 资料取自六个台站:大连、昌黎、北京、红山、泰安和西安.计算 C 值时用二次曲面法.为了解释本文的 Creal-T 曲线和|Cimag|-T 曲线,至少要假设地下是四层结构.最底层的电导率非常高,埋藏深度约为690km.中间可能有一夹层,电导率约为0.325S/m,厚约24.5km,其顶面的埋藏深度约为334km.上述结果只是初步的,其真实性还需更多的研究、证实.本区与我国东南地区的深部结构比较,差异很大,因此也需要研究其间是怎样变化过渡的.      

华北、西北一些地区地壳和上地幔内高导层

本文根据大地电磁测深方法的探测,发现地壳和上地幔内存在几—几十欧姆·米的低阻层(高导层)事实,探讨高导层的分布特点与大地构造特征,高导层与其它地球物理场,高导层的成因机制及其与大陆浅源地震之间的关系     

绿泥石片岩和斜长角闪岩在高温高压下的物理力学性质及其应用

在高温高压下绿泥石片岩和斜长角闪岩中含水矿物的脱水作用可以引起岩石物理力学性质的异常变化。在半封闭条件下，含水矿物的脱水温度有随压力增加而降低的趋势。脱水作用可能是华北地区壳内低速高导层（体）的形成原因之一。这一低速高导层（体）同时也是低强度的软弱层（体），有利于地震在其上覆脆性岩层中的孕育与发生     

利用阵列感应测井仪信号反演非均匀分布地层电导率

基于非线性积分方程,利用井轴上阵列感应成像测井仪（AIT）的单频测量信号,将变形玻恩（Bom）迭代方法用于地球物理测井反演,用正则化方法求出地层电导率分布。文中首先给出对于未知电导率分布的非线性积分方程,然后用玻恩近似使非线性积分方程线性化,求出电导率分布。在迭代过程中,数值模式匹配法用于求解阵列感应的正演问题。数值计算表明,用井轴上 AIT 的单频测量信号得到的成像结果与真电导率剖面分布吻合较好。     

全球地壳、上地幔电导率经向分布特征

计算了对应于各个ＵＴ小时的２４个经度带的Ｓ_q地下感应场对外部施感场的响应函数，应用Ｓｃｈｍｕｃｋｅｒ＇ｓＡｐｐｒｏｘｉｍａｔｅＥｕｒｉｓｔｉｃ反演方法，计算了这些经度带的地下等效层及其电导率分布，得到了地壳－上地幔电导率经向分布的大致图案。对该结果的分析研究得出，全球电导率经向分布存在着极大的不均匀性，在０－４００ｋｍ深度范围内，太平洋和大西洋为低导区；欧亚大陆与美洲大陆为高导区。电导率分布特征与岩石层结构有明显的相关性：在俯冲带，低导区由海洋向大陆下插入；在大洋中脊表现为高导电性。反演结果与地震层析成像结果的比较表明，地下高电导区和低电导区的位置分别对应于地震波低速区和高速区。     

电导率日夜不均匀性对磁层-电离层电场耦合过程的影响

本文用随时间变化的对流模式,讨论了电导率日夜不均匀性对磁层-电离层耦合过程及大尺度场向电流日变化形态的影响,以Senior-Blanc随时间变化的简单模式为基础,计入电导率日夜变化加以发展,对驱动势随时间变化为阶梯函数的情况进行了讨论。修正模式表明电导率日夜不均匀性对磁层-电离层弛豫过程产生影响,在不同地方时,二区场向电流发展状况不同,达到平衡时间也各异。在某些条件下,中午前后甚至可能达不到平衡。模式计算给出的电位及场向电流图象与观测基本特点相符。这说明S-B模式反映了电场耦合中的主要物理过程,也表明电离层电导率日夜变化的调制作用。     

电磁测深新方法的基本原理

用电磁波探测深度在几千米范围以内地层电性结构作为识别条件,指出入射波与地层界面反射波场强的复振幅或波形的叠加必须是能反映层次结构的“阶梯式”叠加。给出利用波形前沿叠加得出地层电导率、厚度及界面深度的方法。分析结果表明,该办法可以实现,并能得到唯一解。     

中国南北地震带北段地壳和上地幔的电性特征

本文介绍了在我国南北地震带北段地区进行大地电磁测深所得到的一些非常初步的结果,主要是这一地区内的地壳和上地幔的电性特征以及震区和非震区的电性差异。     

高温高压下碳酸岩电性的实验研究

利用固体介质活塞圆筒式高压容器测量白云岩与石灰岩的电导率。实验表明每种岩石的电导率变化都有一个不连续区间,实验后样品的x-射线粉晶分析结果证明样品表层的黑色物质为石墨,初步研究了石墨在高压容器中生成的条件。据此,本文认为,处于适当地质环境中的碳酸岩有可能形成石墨质的低阻层