层状结构地震波形反演方法的研究和应用

从反散射理论出发,利用微扰法建立关于层状结构模型波形反演的滤波反投影公式,并与非线性最小二乘法同时进行数值模拟.研究了波形反演计算的特点.应用——和法提供可靠的初值模型.波动与走时反演的联合应用减少了反演解的不确定性.最后,通过对实际资料的实验计算,描述了波形反演计算的实施过程.      

钠多普勒激光雷达回波光子数仿真及大气参数反演

钠多普勒激光雷达利用中层顶区域的钠原子作为示踪物,探测中层顶区域大气风场和温度剖面.本文主要分析钠多普勒激光雷达的探测原理和大气参数反演算法.利用MSISE和HWM93等大气模型给出背景大气温度、密度及风场,并给定钠原子数密度剖面,从激光雷达方程出发,模拟计算了激光雷达的瑞利散射和钠共振荧光散射回波光子数.利用模拟的回波光子数剖面数据,反演得到大气温度、视线风速和钠原子数密度剖面,反演结果与模拟计算用的背景参数符合很好,验证了这一反演方法的正确性.分析了激光频率偏移和激光线宽变化对反演精度的影响.     

基于粒子群优化算法的叠前角道集子波反演

本文探讨了粒子群优化(PSO)算法在叠前地震角道集子波反演中的应用.在基本最优PSO算法的基础上,提出了对粒子更新速度进行平滑滤波的改进最优粒子群算法.由于代表子波的粒子的维数较大,如果粒子的各维元素相互独立,将导致粒子速度更新紊乱,影响搜索速度.通过对粒子速度进行三点均值滤波,加强了单个粒子各维元素的相互联系,并防止了粒子速度逃逸,使粒子更快地向有利于最优解的位置收敛.该方法应用于叠前角道集子波的反演中,取得了较好的子波反演效果,证明了本文方法的有效性.     

多道地震波阻抗反演预处理技术的改进及应用（英文）

叠后地震数据波阻抗反演是储层预测的一种有效方法。目前所常用的叠后反演处理通过递归积分公式在单道上求得波阻抗,不能进行横向正则化约束。采用多道波阻抗反演方法,并对波阻抗模型进行高维(二维或三维)边缘保持平滑滤波预处理,从而将边缘保持先验信息引入地震反演中。经边缘保持平滑滤波预处理后的阻抗模型具有块状化特点(反演出的波阻抗具有清晰的地层边界与边缘,即具有边缘保持性质)。反演得到的波阻抗剖面具有清晰的构造界线与地质体边缘,并具备鲁棒性。然后,通过两个地层波阻抗模型验证了该方法的可行性与稳定性。最后,应用该方法处理了中国西南某三维地震工区数据并进行解释,精确揭示出本工区目的层含气生物礁储层段。     

基于地震成像数据稀疏反演的不连续及非均质地质体检测方法

本文针对油气藏储层预测中的不连续及非均质地质信息识别问题,研究基于地震成像数据的稀疏反演方法.由于该类地质体的地震响应特征为弱信号,因此利用平面波破坏滤波器由地震成像数据中去除强反射同相轴.在此基础上,对剩余的地震数据进行非线性加强滤波,并构建L1稀疏反演模型.为有效求解L1模型,采用非光滑泛函L1范数逼近和拟牛顿求解算法.该方法考虑稀疏先验信息,能够提高反演结果信噪比.缝洞模型测试验证该方法在检测断点、微断裂、散射点等小尺度地质体上的有效性,塔北缝洞型碳酸盐岩储层预测的应用效果进一步证实该方法的实用性.     

大地电磁二维陡边界反演应用效果分析

针对石油勘探中常常遇到大块具有均匀电导率的地质单元被高陡边界分割的情况,传统的光滑反演各具特色但均有边界位置模糊的缺点,而陡边界反演方法可以有效地克服这种缺点.本文从应用的角度出发,对陡边界反演方法的原理作了详细的介绍,并应用该反演方法对两个块状结构模型的合成数据进行了反演,反演结果的拟合差分别为rms=1.66和rms=1.27,表明该方法反演结果能准确地恢复到真实模型附近;通过对比该方法与快速松弛法在实测数据中的应用,表明该方法有助于提高MT反演分辨率.但是该方法对模型参数设置和所知道的地质信息的准确性要求较高.     

采用接收函数法反演佛子岭台基莫霍面深度及波速比

接收函数法是目前地震波研究常用方法,以佛子岭地震台数字化仪器记录的远震事件数据为基础,使用Wiener滤波方法进行接收函数计算,应用H-Kappa叠加法,通过Ps转换波等震相拟合,反演台基的莫霍面深度、波速比及泊松比.     

基于Extrapolation Tikhonov正则化算法的重力数据三维约束反演

通过研究重力数据三维反演解的病态性,利用基于拉格朗日插值方法的Extrapolation Tikhonov正则化方法来解决反演中解的不唯一性和不稳定性问题,该方法最大限度的减少了因正则化参数的引入而在反演结果中介入的误差,同时详细讨论了基于三种选择原则的正则化双参数的具体选择方法,模型试算结果表明,与原Tikhonov方法相比,该方法提高了反演的拟合精度.其次,为了消除核函数随深度增加而快速衰减对反演结果的影响,本文改进了前人的重力数据三维反演深度加权函数,改进后的加权函数与原函数相比能更好的识别异常体底部密度分布特征,对于埋深较深的异常体具有较好的识别效果,更好的解决了由近地面趋肤效应作用引起的密度分布不均的问题.同时,利用上下限约束函数限制每一个立方体的密度差范围,并应用于多组人工合成模型.结果表明:该反演方法能准确地获得正演模型的预设参数范围和位置.     

基于三阶段法的结构损伤识别研究

在输入激励信息未知、仅已知部分测试自由度的动力响应信息的条件下,基于广义复合反演算法,开展了结构损伤识别的研究。将衰减记忆滤波技术引入到扩展卡尔曼滤波算法,构建了衰减记忆扩展卡尔曼滤波算法以削弱滤波的发散现象。考虑了复合反演算法(须知各自由度的动力响应)和衰减记忆扩展卡尔曼滤波算法(须知输入信息)的局限性,借助子结构技术,建立了结构物理参数时域识别的广义复合反演算法。利用单元刚度变化率来判定损伤的程度和位置,建立了基于广义复合反演算法的结构损伤识别及地震动反演的三阶段法。以一个6层框架结构为例进行了结构损伤识别数值模拟研究。结果表明,在噪声存在的情况下,三阶段法能够准确确定损伤位置和损伤程度,且地震动反演时程与真实时程吻合较好,验证了三阶段法在结构损伤识别及地震动反演中的有效性。     

零偏VSP反演Q值CFS方法及影响因素研究

当地震波在地层中传播时,能量的衰减是传播介质非弹性性质的反映.这种介质所固有的衰减特性通常用品质因子(Quality Factor, Q)来描述.本文基于地震波在传播过程中主频降低的衰减特性,利用质心频率偏移法(Centroid Frequency Shift,简称 CFS)对零偏VSP正演模型进行Q值计算,分析薄层、上下行波场、频带宽度、反演波速、震源位置等因素的影响.模型结果显示:CFS法比频谱比法、振幅衰减法能更加准确识别薄层界面,可准确反演出厚度10m的地层;上行波场的加入降低反演结果准确度,尤其对高Q值层;当有效波频带增宽时,高频部分衰减明显,Q值反演结果接近理论值;反演波速误差对反演准确性影响很大.最后,利用CFS对实际井旁地面地震资料进行Q值反演,反Q滤波后其主频由25Hz提高到35Hz,分辨率得到改善,证明了CFS方法的实用性.     

一种波阻抗去压实校正反演方法在储层预测中的应用

研究区目的层埋深差异大,受差异压实影响,同一时期沉积的地层,深层砂岩波阻抗大于浅层波阻抗,导致反演结果难以识别砂泥岩,储层预测结果不可靠.针对这一问题,统计分析原始测井波阻抗数据,对波阻抗进行去压实校正,去除数据中代表地层压实趋势的低频能量,然后将去压实校正后的波阻抗数据应用于稀疏脉冲约束反演.通过处理前后波阻抗数据对比分析,去压实校正方法不仅去除了地层压实趋势,而且保留了波阻抗数据相对变化幅度的真实性.处理后波阻抗数据得到的反演结果更易于区分砂泥岩,与实钻井结果吻合度高,预测储层展布特征与研究区地质沉积认识相一致.实际数据处理结果表明:这种去压实校正方法简捷有效,提高了反演预测储层的精度,在埋深差异大地区具有很好的实用价值.     

波阻抗映射法外推

首先介绍了自适应滤波的方法和波阻抗映射法外推的基本原理．在小反射系数的假设条件下推导了对数波阻抗和地震道之间近似为线性映射的关系,应用自适应滤波的方法可以实现这种映射．实际资料的试算结果表明,该方法能够提供分辨率明显高于常规方法的波阻抗或层速度剖面,并与测井资料较吻合．因此,它作为测井约束反演的补充手段,是一种可用于开发地震的新方法．最后讨论了映射法波阻抗反演的局限性．     

航空电磁数据主成分滤波重构的噪声去除方法

主成分分析方法利用低阶主成分重构航空电磁数据,解决了航空电磁探测中噪声与数据在频谱重叠情况下的噪声压制问题,但是参与重构的低阶主成分仍包含高频空间噪声,影响数据成像精度.本文提出的主成分滤波重构去噪方法,根据自适应窗宽平滑算法,设计了主成分低通滤波器组,对参与重构的低阶主成分进行测线滤波,再将滤波后的低阶主成分重构为电磁信号,不仅可以去除低阶主成分中的高频空间噪声,而且去除了高阶主成分包含的不相关噪声.仿真数据的去噪结果表明,主成分滤波重构获得较高的信噪比,较常规测线滤波与主成分重构分别提高了10.96dB和2.52dB;电导率深度成像结果证明了主成分滤波重构方法能够提高地下深部异常体的识别能力.最后通过实测数据的成像结果进一步验证了本文研究的主成分滤波重构去噪方法的有效性.     

同态解卷在地震测深中的应用

在地震测深资料的处理分析中,震相的识别是至关重要的一步,只有震相识别正确,后续的一系列反演工作才能顺利进行。而目前震相识别在国内外地震测深中仍是一个令人困惑的问题。 本文将同态解卷技术应用到地震测深中,从一个新的角度开展了工作。首先用功率谱滤波法对记录进行预处理,降低噪音的影响。而后,根据同态解卷对震源子波估计的有效性,提出了多道时域迭加法,使子波估计更加真实可靠。在此基础上,利用震相间子波的相似性进行震相识别。理论模拟及实际资料处理的结果表明:该法是行之有效的,它为震相识别提供了一条新的途径。     

基于纵横波模量两项反射系数近似方程的叠前地震反演

与叠后波阻抗反演相比,叠前AVO反演能获得较为丰富的信息,因此利用叠前反演提取地层弹性参数并进行流体识别是目前的研究热点.考虑到基于Aki-Richard近似式的三参数反演不稳定性较突出,文章拟从减少参数维数入手,提高反演结果的稳健性.本文首先从宗兆云等人推导的基于纵横波模量的Zeoppritz近似公式出发,合理地对公式中的纵波模量与密度进行幂指数拟合,推导出直接反演纵波模量(M)、横波模量(U)的两项式反射系数近似方程并进行反演.其次,建立纵横波模量与高灵敏度流体识别因子的联系,并求取高灵敏度流体识别因子.模型试算和实例应用均表明,新方法能较好地识别储层内的流体性质.     

利用全极化微波辐射计资料反演台风境内海面风场

作为一种新兴的被动遥感技术,全极化微波辐射计不仅可以提供海面风速产品,还可以提供海面风向产品.以往利用全极化微波辐射计观测亮温进行海面风场反演仅在晴空条件下进行,本文通过对观测亮温结合台风区域海面风场的分布特征进行分析,验证了全极化微波辐射计具有在台风等恶劣天气条件下进行海面风场观测的能力.基于敏感性分析实验,确定使用6.8 GHz和10.7 GHz等低频通道组合可进行台风区域内海面风场反演.其中,海面风速反演使用基于统计的多元线性回归算法,同时对海面温度、大气水汽含量、云中液态水含量及降水强度等物理量进行反演计算,为海面风向反演做准备.海面风向反演使用物理统计法进行,借鉴散射计风向反演使用的最大似然估计法.通过在全极化辐射传输前向模型中加入降水对大气透过率的影响、设计第三和第四Stokes通道亮温环境影响修正函数,在实现台风区域内海面风向反演的同时减小了反演误差.通过对“云娜”台风境内海面风场进行数值计算,验证了本文反演算法的可行性,并对反演误差的空间分布特征进行了分析.将2004年各台风过程的海面风场反演结果与散射计风场产品进行对比,海面风速和海面风向反演的均方根误差分别为1.64 m·s^-1和18.02°.     

基于复数域混合SVD滤波方法及在随机噪声压制中的应用

在低信噪比地震资料处理中,压制随机噪声是其中的关键处理环节.传统的频率空间域预测滤波方法,容易使得去噪后高频段的有效信号严重畸变,不利于进一步提高分辨率.为此,提出了一种基于复数域混合SVD滤波法压制三维地震数据中随机干扰的方法,该方法首先在时空域对地震数据作傅里叶变换,再依据Eigenimage滤波法与Cadzow滤波法建立混合Hankel矩阵,然后对其运行奇异值分解,最后通过秩约化的方法来压制随机干扰.理论模型和实际地震数据的应用表明:该方法可有效地去除随机噪声,保护有效波,明显地改善了叠后三维地震资料的信噪比.     

脉动风场模拟技术的研究与进展

通过对脉动风场模拟技术近20年来国内外研究成果的总结,阐述了脉动风场模拟研究的发展历程。首先简要介绍了近地风场的特性和脉动风场模拟技术的研究现状,然后从脉动风场模拟技术的研究方法出发,分别介绍了谐波合成法、线性滤波法和小波方法在风场模拟技术中的研究发展现状和所面临的问题,最后对风场模拟技术的未来趋势进行了展望。     

基于时变重力数据的川滇地区场源模型反演和解释

时变重力信号能反映地球内部介质迁移引起的不均衡变化,本文利用三维欧拉反褶积方法,通过建立合适的场源模型获得最佳反演参数,并采用水平梯度滤波法消除部分虚假发散解,优化反演结果.在此基础上,利用川滇地区2015-2019年流动重力重复观测资料,分析了不同时空尺度的区域重力场动态变化特征,开展对川滇地区重力变化场源特征的定性...     

重磁反演中的Backus-Gilbert方法

本文讨论了重磁反演中的Backus-Gilbert方法的应用.由于重磁位场公式中核函数的奇异性和观测数据有误差,给广义线性反演带来了很大的困难.为此,本文采用了正则化方法,其效果与谱展开法完全相同.而且,其法计算速度快,使用也方便.为了提高解的分辨力和降低方差,同时加快反演迭代的收敛速度,本文采用了约束条件下反演的方法.文中最后对山西运城二条剖面作了具体分析,反演了莫霍面和居里面.