基于井数据约束的高精度层析速度反演

测井数据是一种准确可靠的先验信息。在层析反演方程组中加入井数据信息一定程度上提高了反演精度和效率,但仍无法精确描述微幅构造地质体。针对这一特点,笔者提出了基于井数据约束的高精度层析速度反演方法。首先进行常规的井约束层析速度反演,假定测井处的网格速度不更新,建立井约束反演方程组,更新速度场,得到初步的偏移成像结果;然后在此基础上利用测井速度信息约束偏移深度,对更新后的速度场进行速度分析及精细化建模,提高速度建模精度,同时减少了反演迭代更新次数,提高了反演效率。模型试算及实际资料处理结果表明,该方法具有更高的反演精度和计算效率。     

基于不等式和Gramian约束的MT和重力正则化联合反演

基于Gramian约束的正则化联合反演是目前地球物理联合反演领域的研究热点。鉴于正则化项和约束项权重系数选择的困难性,有必要在正则化联合反演中引入不等式约束。本文以基于Gramian约束的大地电磁测深法(MT)和重力正则化联合反演为例,对比了惩罚函数法和转换函数法在联合反演中的应用效果,并开展了江西相山某测线的实测资料处理。模型试验表明,惩罚函数法和转换函数法可以有效地将物性参数约束在一定范围之内,惩罚函数法具有更高的灵活性但需要人为设置惩罚函数的权重系数。实测数据的处理表明,基于不等式和Gramian约束的联合反演具有较高的实用性,提高了地球物理解释的精度。     

三维重力梯度局部光滑约束反演

针对重力勘探中光滑反演存在的分辨率较低的问题,本文提出一种基于地质体埋深、地层倾向等一定先验信息的局部光滑约束三维反演算法,并提出了一种光滑反演中粗糙度矩阵的存储方式,该存储方式可以将M×N维粗糙度矩阵存储为M×2维,减少了计算机计算内存,且详细介绍了该存储方式下粗糙度矩阵与其他矩阵相乘时,粗糙度矩阵所存储的位置信息的读取方式以及与其他矩阵逐列逐步相乘最终得到计算结果的过程。最后,利用文中提出的算法对理论模型和实测数据进行反演试算,结果表明局部光滑反演算法相比于全局光滑反演结果更加准确,且该算法在一定噪声水平下依然稳定,在实际生产中有效可行。     

重磁数据的重加权正则化共轭梯度法约束反演

重磁异常的物性线性反演多是欠定问题求解,求解不仅具有明显的不稳定性,还会导致其垂向分辨率大大降低,反演的"趋肤效应"明显.针对重力数据反演中的这一问题,引入重加权正则化共轭梯度法的约束反演,即在目标函数中加入正则化方程加以约束,以深度加权函数对核矩阵进行补偿,在反演过程中实现了正则化因子的自适应选择.引入了PRP公式,...     

井间电阻率层析成象的平滑度约束反演

井间电阻率层析成象是一种探测地下浅部精细结构的物探方法，它主要用于解决工程地质问题。本文采用２．５－Ｄ有限元法，针对井间电阻率层析成象中的ＡＭ观测系统进行了反演成象计算。文中首先计算了灵敏度矩阵，然后给出了一种电阻率层析成象反演算法—平滑度约束反演，理论模型的计算和实际资料的处理，都证明了该算法的有效性     

倾角约束的非线性层析反演速度建模技术

浅层速度异常体会对深度域的成像造成构造畸变,精细刻画出异常体的形态非常耗时,同时需要处理人员掌握一定的地质知识。浅层用于估算剩余时差量(RMO)的有效偏移距范围有限,导致精确刻画出速度模型变得更加困难。倾角约束的非线性层析成像反演提供了一种非常有效的手段,通过在成本函数中引入局部相干同相轴的倾角项,使更新后的速度模型能够匹配期望倾角,从而达到精细速度建模的目的。实例验证了倾角约束的层析反演速度建模技术,能够解决小尺度速度变化问题,改善异常体引起的同相轴下拉现象,提高深层成像精度。     

基于L1正则化的地震谱反演方法

将L1正则化方法应用到地震谱反演的实现中,验证了谱反演方法在拓宽频谱宽度、提高分辨率上的可行性。对谱反演中L1正则化解的稀疏性和应用矩形窗造成结果不稳定的现象做了详细讨论,提出自动选择窗口长度进行谱反演的算法模式,并基于该模式对地震模型进行了试算。该方法有效地拓宽了数据的频谱宽度,提高了反射地震勘探的精度,为薄层的识别和更加复杂的地震勘探提供了一种新的思路。     

重力异常物性正则化反演研究

经典位场物性反演是建立在数与模型之间的线性关系,利用离散正演公式将每个剖分单元相对观测点的核函数进行计算,以寻求观测数据与核函数有最好的相关性。该类方法在计算过程最大的问题就是在解巨大超定方程组时,导致求解极不稳定。在前人的研究基础上,提出一种基于先验密度模型约束正则化条件下的重力异常视密度求解方法,通过L曲线法选取最佳的参数,使求解过程中有较高的稳定性和求解精度。这里以一理论模型作为观测数据,并引入噪声作为观测误差,通过算法的对比表明,该方法有很高的计算精度和稳定性,对于需要求解大型超定矩阵的三维模型,在给定先验初始模型的条件下,该方法仍然能够取得很好的效果。     

地面核磁共振正则化反演方法研究

不同的模型约束对基于正则化反演技术的地面核磁共振测深数据反演影响很大。利用理论数据讨论了平坦模型和光滑模型约束及与之相关的正则化参数对反演结果的影响规律。模拟表明,无论是高信噪比数据,还是低信噪比数据,反演的含水量在小正则化参数时,对模型约束的依赖性不大,主要受正则化参数影响。大正则化参数时反演分辨率低,而小正则化参数在保证数据拟合精度提高的同时,增加了模型的分辨率,能获得更可靠的含水量分布。     

磁性下界面的正则化反演方法

根据磁异常反演磁性介质下界面,属于非线性问题,一般很难直接求解.本文采用将非线性问题线性化措施,建立起线性离散磁模型,然后应用线性规划的正则算法,设计了迭代求解方案.该方法不要求已知界面起伏的平均深度,只要求假定界面是连续的及磁性沿横向变化.算法便于对解施行物理约束,具有收敛快,精度高的特点.     

基于TV井地2.5D直流电阻率正则化反演

针对目前地面直流电阻率法所面临的勘探深度有限的问题,开展了基于TV井地2.5D直流电阻率正则化反演研究。首先从井地直流电满足的边值问题出发,采用三角单元二次插值有限元法推导了2.5D井地电阻率正演公式。为了提高计算效率,对边界采用近似处理、以及利用图论理论的矩阵重排与填入元分析方法,实现了稀疏矩阵的直接解法,大大提高了计算效率。为了能够提高反演结果的稳定以及对异常边界分辨能力,采用L曲线法求取正则化因子、TV的稳定因子以及共轭梯度方法进行反演目标函数的求解,研究表明,反演结果高效、准确。最后对不同井地观测方式的反演结果进行对比分析,得出井地直流电阻率异常特征和分布规律。     

双频电磁波电导率层析成象

本文论述双频透射电磁波电导率层析成象方法。设｜Ｅ１｜，｜Ｅ２｜为在远场区观测的同一电偶极天线的两个辐射电场强度。如地质介质的电导率连续变化，观测场强的辐射频率ω１，ω２之差较小，则有如下的电导率层析成象方程｜Ｅ１｜－｜Ｅ２｜＝２０ｌｏｇ（ω１／ω２）＋２０ｌｏｇ（ｅ）μ／２（ω２－ω１）∫σ～（ｒ）ｄｒ式中σ＾＝σ，σ为介质的电导率。双频透射电磁波电导率层析成象方法克服了长期困扰电磁波吸收层析成象的初始辐射场强计算问题，应用实例表明它可获得更精确的层析图。     

CSAMT自适应正则化一维全资料反演

相比于传统反演算法对初始模型依赖性强的弱点,自适应正则化对初始模型要求较低,正则化因子可以根据每次迭代的数据目标函数和模型目标函数的关系,快速计算得到.这里采用自适应正则化反演算法尝试对一维全资料CSAMT的层状介质进行反演,通过三层和五层模型及其使用近场视电阻率数据的反演计算,表明了CSAMT自适应正则化一维全资料反演算法稳定,也发现该方法不仅能够避免传统CSAMT近场校正带来的误差,而且由于不用反复搜索正则化因子,加快了迭代收敛速度.     

基于非结构化网格的大规模磁测数据正则化反演研究

磁测数据解析正演的内存需求与模型规模、观测点数成正比,以其为依托开展大规模磁测数据反演时,计算成本较大。文章利用非结构化网格有限单元法进行磁测正演,分析了地表观测网格、边界节点数和局部网格密度等因素对正演计算精度的影响;在此基础上,基于灵敏度矩阵隐式存储的高斯-牛顿法求解正则化反演目标函数,实现了大规模磁测数据三维反演。理论模型试算和铀矿区域实测数据案例表明,文章所述方法可保证正演计算的精确度,提高了计算效率、减少了反演的内存消耗,可用于复杂条件下大规模磁测数据的三维反演。     

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。     

基于最小支持的2.5维直流电阻率正则化反演研究

地球物理反问题存在多解性和不稳定性,正则化是得到稳定解的重要手段之一,正则化方法中稳定因子的设计与正则化因子的选择是两项重要研究内容。稳定因子的主要功能是对模型的解空间进行限制,以减少多解性,求得稳定解;为更好的定位地下目标体,研究工作采用了最小支持稳定因子,并给出了统一表达形式。正则化因子在模型误差与数据误差之间起到平衡作用,研究工作在＂L曲线法＂自动选取正则化因子的基础上,提出一种修正的计算正则化因子算法。以2.5维直流电阻率为例,运用非线性共轭梯度法,进行了试算研究,结果表明了修正的＂L曲线法＂算法快速、稳定,最小支持稳定因子具有较好的聚焦特性,有利于实现陡变边界反演。     

基于梯度投影法的全变差正则化全波形反演

为降低地震全波形反演的不适定性,常用方法是引入未知模型的先验信息,从而将反演问题正则化。但是,传统正则化方法在包含多个先验信息的情况下,仍然面临挑战。本文提出一种扩展的全波形反演公式,其中包含对模型的凸集约束。本文以慢度平方作为反演的模型参数,展示了如何在施加全变差约束的同时,施加边界约束令其保持在一个物理意义上的可行范围内。为验证本文所提算法的适用性,分别开展简单模型及国际标准地质模型数值实验研究,结果表明,全变差正则化的引入可以提高光滑背景模型下高速扰动体的重构效果。     

带约束的多辐射场源半航空瞬变电磁一维自适应正则化反演方法

基于多辐射场源半航空瞬变电磁法,研究了一种带约束的适用于垂直分量的一维自适应正则化反演算法.该算法在Occam反演的基础上,采用CMD自适应调节方案改进了拉格朗日乘子的处理方式,利用自然边界条件和模型修正量可行下降方向法对反演过程进行约束,在提高反演过程计算效率的同时,保证反演结果的稳定性和可靠性.层状模型试算结果表明...     

层析反演静校正

表层模型层析反演是一种非线性模型反演技术,它利用地震初至波射线的走时和路径反演介质速度结构,不受地表及近地表结构纵横向变化的约束.根据正演初至时间与实际初至时间的误差, 修正速度模型,经反复迭代,最终达到要求的误差精度.求取静校正时采用射线法计算炮点到检波点的旅行时,从而得到基准面校正量.