摄动求解Fréchet导数的电阻率层析成像方法

针对电阻率层析成像 ,比较了求解Fréchet导数的 4种方法 ,并提出摄动方法计算该导数 ,使得每一次迭代过程只计算一次正演。井间电阻率成像的数值模拟结果表明了该方法的稳定性和高效性 ,实际资料的处理证明了方法的有效性     

水平层状介质中双侧向资料的全参数正则化迭代反演与应用

水平层状介质中的模型向量通常由地层原状电阻率、侵人带电阻率、侵入半径以及地层界面深度等参数组成,整个测井记录实质上是模型向量的非线性函数.本文将研究双侧向仪器Born近似表达式并建立用双侧向测井资料同时反演所有模型的全参数正则化迭代算法(RWPII).双侧向电极系上的电流和电位必须满足特定的聚焦条件,其正演模拟与Born近似表达式与非聚集型仪器完全不同.应用摄动原理,首先研究双侧向仪器响应的Born近似,给出电极系上的电流密度、电流和电位微小变化与电导率摄动之间的积分关系.然后,根据层状地层中电阻率分布特征以及半解析正演模拟技术,建立Fréchet导数矩阵的快速算法,该Fréchet导数矩阵包含了视电阻率对所有模型参数的偏导数.在此基础上,研究同时反演所有模型参数的正则化迭代算法,并给出正则化因子的具体计算方法.最后,应用理论模型和实际资料反演结果验证该反演算法的有效性.     

用改进的光滑约束最小二乘正交分解法实现电阻率三维反演

对三维电阻率反演问题进行了深入研究,提供了一种利用地表观测数据实现三维反演的实用算法.该方法应用有限差分求正演解,并通过对粗糙度矩阵元素进行适当改进,使之适用于各种情况下粗糙度矩阵的求取,进而建立在模型的总粗糙度极小条件下的反演方程.对反演方程采用收敛速度快且稳定的最小二乘正交分解（LSQR）法进行迭代求解,在迭代求解过程中只需利用偏导数矩阵和其转置矩阵乘以一个向量的结果,回避了直接求偏导数矩阵的繁琐计算,节省了内存,加快了反演的计算速度.不同的计算实例表明上述方法是求解大规模三维电阻率反演问题的有效方法.     

二维MT快速曲线对比反演方法的可行性研究

最近开发了一种针对二维大地电磁野外数据进行处理解释的新反演方法。该方法以加入阻抗相位信息的一维大地电磁连续介质曲线对比法为基础 ,把一维反演得到的电阻率和相位的数据集作为二维反演的初始模型 ,使用二维有限单元法做正演模拟。在程序的后继迭代中 ,深度方向上用一维反演修改模型的电阻率和深度值 ,沿测线方向由二维有限元作修改 ,反演结束可得到一个接近真实电性分布的电阻率数据集 ,并绘制成电阻率断面图。对模型的反演实验结果显示 ,该反演方法能够较真实地反映地下电性分布 ,而且避免了偏导数矩阵的计算 ,其原理简单 ,计算速度快 ,表明该反演方案是可行的     

二维电阻率成像研究

电阻率成像中最关键的问题就是获得雅可比偏导数矩阵。本文从二维微分方程的积分解出发推导了一种新的电阻率成像的雅可比偏导数矩阵,同时形成了成像方程。用内外迭代相结合的高斯塞德儿迭代方法解成像方程可以得到电阻率的分布图像。数值模拟结果表明该方法是有效和可靠的,尤其值得注意的是积分法电阻率成像方法初始模型可以采用均匀模型,减小了对初始模型的依赖。对用其它方法难以获得好的成像结果的单一高阻体,积分法也得到了较好的成像结果。河南商丘某野外资料结果表明,成像结果和实际地质情况吻合较好。     

大地电磁资料的灵敏度研究

本文研究了大地电磁资料对地球电性结构模型参数的灵敏度,它在反演解释中具有重要意义.通过研究均匀半空间中视电导率资料的灵敏度函数与计算分析实际观测资料的Fréchet导数和斜率表明,视电导率资料的灵敏度在地表最大,从地表向下呈指数衰减,频率愈高,电导率愈大,衰减也愈快.视电阻率资料和阻抗相位资料对高频、浅层和低阻层具有更高的灵敏度,几何参数的平均灵敏度高于电性参数的平均灵敏度,通常阻抗相位资料比视电阻率资料更灵敏.同时,根据阻抗实部定义的视电阻率与Kunetz定义的时间域大地电磁响应,反映地层电性差异的灵敏度最高. 文章还指出,在实际的反演解释中,如何正确有效地应用阻抗相位资料,提高分辨能力,仍是急待解决的问题.     

过套管电阻率测井的地层电阻率快速反演算法

过套管电阻率测井是通过测量套管壁电势实现测量地层的视电阻率,基于传输线方程理论,针对层状地层,给出了套管壁电势、电流对地层横向电阻导数的微分方程(称Jacobi矩阵微分方程)及边界条件;利用Jacobi矩阵微分方程边值问题导出了过套管电阻率测井反演地层参数的Jacobi矩阵系数的解析表示,利用Marquardt方法实现了过套管测井的地层电阻率反演;通过计算对Jacobi矩阵的特性进行了探讨,并获得了较快的计算速度(因为Jacobi矩阵是用解析解表示的),反演结果与地层模型取得了较好的逼近.本文实现了过套管电阻率测井地层参数的Jacobi系数矩阵的快速计算及地层电阻率反演,为进一步开展电阻率测井数据处理提供了理论依据和快速反演算法.     

一维垂直各向异性介质频率域海洋可控源电磁资料反演方法

本文提出了一维垂直各向异性(VTI)介质倾斜偶极源频率域海洋可控源电磁(CSEM)资料高斯-牛顿反演方法.在电阻率各向异性介质水平偶极源和垂直偶极源海洋CSEM正演算法的基础上,利用欧拉旋转方法,实现了各向异性介质倾斜偶极源海洋CSEM正演算法.海洋可控源电磁场关于地下介质横向电阻率(ρ_h)和垂向电阻率(ρ_v)的偏导数(即灵敏度矩阵)是解析计算的,结合垂直各向异性介质横向电阻率与垂向电阻率的关系,将各向异性率融入到正则化因子选择中,实现了正则化因子的自适应选择.理论模型合成数据和实测资料反演算例表明,我们提出的反演方法能够较准确的重构海底围岩和基岩的各向异性电阻率以及高阻薄层的埋藏深度、厚度和垂向电阻率.     

位场数据归一化总水平导数垂向导数边缘识别方法(英文)

位场数据边缘识别技术常常用来识别地质体的边缘位置.本文提出了一种新的位场数据边缘识别方法--归一化总水平导数垂向导数,它具有边缘探测和边缘增强两种功能.该方法首先计算位场数据的总水平导数THDR和总水平导数THDR的n阶垂向导数VDRn,并对n阶垂向导数VDRn采用取大于0的阈值技术得到总水平导数峰值PTHDR,该值可以用来进行边缘探测;其次,计算总水平导数峰值PTHDR与总水平导数THDR的比,并用最大值进行归一化得到归一化总水平导数垂向导数,该值可以用来进行边缘增强;最后,通过理论模型和实际资料检验了方法的有效性和可靠性.     

线源三维井地电法异常边界增强及地形校正技术

基于非结构网格有限元方法开展了三维复杂地电模型的线源井地电法的高效正演模拟研究,探讨了通过求取电场响应导数来刻画目标体边界范围、采用差异场地形校正技术来消除地形影响等措施对井地电法成像的效果和精度的影响。并通过对比与解析解,验证了本文数值解算法的有效性。模型计算结果表明：积水巷道的空间位置和走向均会引起视电阻率的显著变化,视电阻率变化率的极值准确且清晰地指示了巷道边界的位置;电位的归一化总水平导数极大地提高了井地电法对目标体复杂边界位置的识别能力;地形对井地电场分布的影响也很大,其视电阻率响应与地形形状近似呈对称关系,利用差异场技术能有效地削弱地形对井地电法高精度成像的影响。