三维多层介质重力-地震同步联合反演

联合反演是地球物理勘探的重要解释手段,能够提高模型参数的反演精度.本文在归纳和分析重力与地震资料联合反演的研究和应用现状的基础上,利用三维多层介质模型的地震走时和重力正演公式,推导了地震走时和重力异常对界面深度的雅可比矩阵,实现了三维重力-地震同步联合反演界面成像.最后进行了数值理论模型模拟和实例计算,结果表明地震走时和重力同步联合反演很好的重建了三维多层介质界面.     

地震走时与重力数据的联合反演

对目前的地震走时与重力数据联合反演发展进行了简要的概述。首先,从两类数据单独反演的基本原理出发,对两者进行了分析比较,并由两者参数间存在的相互关系,可将两类数据归并、统一到一个系统,合理地进行联合反演。其次,根据目前国内外的相关研究,介绍了当前联合反演的两种算法:依次反演和同时反演。最后,对联合反演中存在的问题进行了讨论。     

重力与地震资料的模拟退火约束联合反演

联合反演是综合地球物理研究的重要定量解释手段.本文在总结和分析重力与地震资料联合反演的研究现状基础上,利用改进的全局寻优的快速模拟退火算法,实现了重力和地震资料的约束同步联合反演.针对性地设计了密度和速度界面不完全一致的模型,理论模型的试验说明了方法的效果和适用性.结合最近完成的广东徐闻地区实际资料的处理和解释,表明该方法可准确确定复杂构造物性界面的密度和速度结构,在该地区的油气勘探中发挥了作用.在先验信息约束下,该联合反演方法要明显优于单独的重力反演.     

采空区地震与电法探测数据的联合反演研究及应用

综合地球物理技术在采空区的探测中发挥了重要作用.目前通常采用单方法反演、仅对不同方法反演结果进行对比解释的综合勘探方式,单方法反演的多解性严重降低了其探测精度.如何提高采空区的探测精度,对采空区进行有效探测一直被认为是地球物理技术面临的首要难题.为了提高地震与电法技术的探测精度,基于交叉梯度联合反演理论,设计了地震初至折射走时数据和高密度电法数据的联合反演算法流程,对采空区理论模型和野外实际数据进行了联合反演处理.结果发现通过两者的联合反演,不仅可以提高采空区电阻率反演模型的成像效果,而且能够获得地震单方法反演难以成像的采空区低速异常体,从而提高了地震与电法技术对采空区的探测精度.表明地震与电法探测数据联合反演是一种提高采空区探测精度的有效方法.     

地震全波形反演及其探测壳-幔结构的研究进展

地球介质的物理属性(如速度)隐含了地球内部结构和演化信息,因而获取高精度的地下介质模型是探测内部结构的重要目标之一.全波形反演方法利用地震观测记录的振幅、相位等全波信息来重建速度和密度等介质参数模型,被认为是建立高精度地下介质模型的最有潜力的研究方法之一,其不但是石油勘探地震成像的主要研究方向,而且在结构地震学获得了较...     

地震-重力联合反演中的非块状一致性模型

完善地震-重力联合反演的一个重要措施是建立一致性模型.本文按照地震测深的常用办法,采用二维四边形非块状模型,通过网格节点的密度值来刻划连续性或间断性的物性分布.四边形单元内部的密度分布为双线性函数,本文给出了重力异常的严谨解析式.计算中可采用模型分解技术,将四边形化为矩形与直角三角形的组合,简化程序设计.算法的实施有两种途径:独立单元法和整体模型法.在联合反演的数值模拟中,还推出了剪切模量μ模型以及纵波速度V_P,与密度ρ的分布关系.     

地震-重力联合反演中的非块状一致性模型

完善地震-重力联合反演的一个重要措施是建立一致性模型.本文按照地震测深的常用办法,采用二维四边形非块状模型,通过网格节点的密度值来刻划连续性或间断性的物性分布.四边形单元内部的密度分布为双线性函数,本文给出了重力异常的严谨解析式.计算中可采用模型分解技术,将四边形化为矩形与直角三角形的组合,简化程序设计.算法的实施有两种途径:独立单元法和整体模型法.在联合反演的数值模拟中,还推出了剪切模量μ模型以及纵波速度V_P,与密度ρ的分布关系.     

长乐-南澳断裂带两侧地壳结构差异的地震-重力联合反演

长乐-南澳断裂带出露于福建沿海地区,由于海陆过渡带的特殊性,地球物理探测受到许多限制,难以获得由陆到海的清晰而准确的深部构造形态.2014年福建省地震局采集了横跨长乐-南澳断裂带的广角反射/折射剖面（HX-6）,由于观测系统的缺陷和原始资料信噪比等问题,单纯使用地震数据反演长乐-南澳断裂带的深部地壳结构有很强的不确定性,无法解答断裂带两侧地壳结构存在何种差异,影响了对断裂带构造属性和区域构造演化的正确认识.基于岩石波速和密度有良好的对应关系,地震-重力联合反演可以有效降低多解性.本文采用地震走时拟合和重力异常拟合同步进行的方法,利用最新采集的高质量P波地震走时数据与高精度实测重力数据,反演得到了连城-厦门-金门外海剖面的二维地壳波速-密度结构模型.联合反演结果显示：长乐-南澳断裂带两侧地壳厚度差约3 km,壳内分层结构和上地幔顶部波速-密度无显著变化,推断长乐-南澳断裂带是华南地块正常陆壳和台湾海峡减薄陆壳的分界.本研究结果为进一步研究该区深部构造环境和长乐-南澳断裂带的地球动力学意义提供了新的地球物理学证据.

     

地震-电成像联合探测试验——以淄博市活断层探测为例

在城市浅部活断层探测中,地震和电成像是2种主要的地球物理勘探手段。它们既可独立开展工作,也可在地质构造复杂地段进行联合探测,以更合理地解释探测区域的地质构造。文中利用电阻率和地震纵波速度之间的简单关系,进行了地震-电成像联合反演的初步探索。结果表明,通过参考电成像图像的电阻率分布,可获得合理的准二维地震波叠加速度模型,最终获得探测区域合理的地震时/深剖面,深化对地质构造的认识和提供合理的解释     

密度和速度随机分布共网格模型的重力与地震联合反演

针对重力与地震联合反演存在的问题,结合已有的研究成果,本文研究实现了速度和密度随机分布共网格单元模型的建模技术,以适应密度和速度剧烈变化的复杂模型及联合反演的计算要求.重力正演利用了该网格的二度半体模型,并进一步改进了地震走时的二维射线追踪计算方法,以适用于速度随机分布的网格介质.结合改进的模拟退火算法,实现了这种共网格条件下的重力与地震资料的同步联合反演.模型试验证明了重力与地震联合反演可以准确确定复杂物性界面的密度和速度结构,适用于物性界面不完全一致和物性变化剧烈的复杂模型,并且联合反演结果要优于单独的重力反演.带先验信息约束下的实际资料的联合反演,进一步证明了该方法的适用性和效果,可提高反演精度并减少多解性.     

地震属性参数在札达—泉水沟深地震测深资料预处理与震相识别中的应用

地震属性分析技术在地球物理勘探领域的广泛应用,启发研究人员将其应用于人工源宽角反射/折射深地震测深剖面的资料预处理和震相识别。采用札达—泉水沟深地震测深资料,提取振幅、信噪比、主频、瞬时带宽、瞬时高频能量等地震属性参数,分析不同参数的物理含义,挑选其中对界面变化敏感的参数,对深地震测深资料进行预处理,并利用P波和S波的联合扫描,提高震相识别的准确性。走时互换结果显示,采用地震属性参数可有效提高震相拾取的准确性,进而提高后续地壳速度结构反演结果的精度。     

Genetic algorithm in seismic waveform inversion and its application in deep seismic sounding data interpretation

A genetic algorithm of body waveform inversion is presented for better understanding of crustal and upper mantle structures with deep seismic sounding （DSS） waveform data. General reflection and transmission synthetic seismogram algorithm, which is capable of calculating the response of thin alternating high and low velocity layers, is applied as a solution for forward modeling, and the genetic algorithm is used to find the optimal solution of the inverse problem. Numerical tests suggest that the method has the capability of resolving low-velocity layers, thin alternating high and low velocity layers, and noise suppression. Waveform inversion using P-wave records from Zeku, Xiahe and Lintao shots in the seismic wide-angle reflection/refraction survey along northeastern Qinghai-Xizang （Tibeteau） Plateau has revealed fine structures of the bottom of the upper crust and alternating layers in the middle/lower crust and topmost upper mantle.     

双层界面重磁联合反演方法研究

Based on the synchronous joint gravity and magnetic inversion of single interface by Pilkington and the need of revealing Cenozoic and crystalline basement thickness in the new round of oil-gas exploration, we propose a joint gravity and magnetic inversion methodfor two-layer models by concentrating on the relationship between the change of thicknessI and position of the middle layer and anomaly and discuss the effects of the key parameters. Model tests and application to field data show the validity of this method.     

南北地震带南段地壳厚度重震联合最优化反演

重力反演方法是研究地壳结构和物性界面起伏的有效地球物理手段之一.本文收集了南北地震带南段67个已有的固定台站接收函数反演的Moho面深度结果,并使用基于EGM2008重力异常模型计算的布格重力异常,验证了本文提出的重震联合密度界面反演方法的有效性.利用接收函数对台站下方Moho面深度估计作为先验约束,定义了一类评价函数,通过对重力反演算法中尺度因子,平移因子和稳定性因子的最优选择,最小化重力反演结果与接收函数模型之间的差异.结果表明,本文提出的方法,可以有效地同化不同地球物理方法获得的反演模型,且通过重震联合反演可以改进由于对空间分布不均匀的接收函数结果插值可能而引起的误差.本文还通过引入Crust1.0的Moho面深度为初值,同时考虑地壳密度的横向不均匀分布,通过模型之间的联合反演有效改善了地球物理反演模型间的不一致性问题.本文反演得到的最优化Moho面深度模型与已知67个台站位置接收函数模型之间的标准差约1.9 km,小于Crust1.0与接收函数结果模型之间标准差为3.73 km的统计结果.本文研究结果对于同化重震反演结果、精化地壳密度界面模型,都具有十分重要的参考意义.     

Joint viscoacoustic waveform inversion with the separated upgoing and downgoing wavefields in zero-offset vertical seismic profile data

The attenuation of seismic waves propagating in reservoirs can be obtained accurately from the data analysis of vertical seismic profile in terms of the quality-factor Q. The common methods usually use the downgoing wavefields in vertical seismic profile data. However, the downgoing wavefields consist of more than 90% energy of the spectrum of the vertical seismic profile data, making it difficult to estimate the viscoacoustic parameters accurately. Thus, a joint viscoacoustic waveform inversion of velocity and quality-factor is proposed based on the multi-objective functions and analysis of the difference between the results inverted from the separated upgoing and downgoing wavefields. A simple separating step is accomplished by the reflectivity method to obtain the individual wavefields in vertical seismic profile data, and then a joint inversion is carried out to make full use of the information of the individual wavefields and improve the convergence of viscoacoustic full-waveform inversion. The sensitivity analysis of the different wavefields to the velocity and quality-factor shows that the upgoing and downgoing wavefields contribute differently to the viscoacoustic parameters. A numerical example validates our method can improve the accuracy of viscoacoustic parameters compared with the direct inversion using full wavefield and the separate inversion using upgoing or downgoing wavefield. The application on real field data indicates our method can recover a reliable viscoacoustic model, which helps reservoir appraisal.     

基于深度学习的重力异常与重力梯度异常联合反演

高效高精度的反演算法在重力大数据时代背景下显得尤为重要,受深度学习卓越的非线性映射能力的启发,本文提出了一种基于深度学习的重力异常及重力梯度异常的联合反演方法.文中首先提出了一种基于网格点几何格架的重力异常及重力梯度异常的空间域快速正演算法,这为本文深度学习反演算法的实现奠定了基础;其次对大量的不同密度模型进行正演计算...     

基于振幅加权的拖缆与海底地震资料联合波形反演方法

南黄海新近系沉积层与其下方中-古生代海相地层之间速度差异大,存在强波阻抗界面,导致接收的浅部和中深部地层的反射波振幅差异极大.一般全波形反演方法未考虑不同界面反射波振幅的差异,对南黄海浅部沉积层速度的反演效果好,而对中深部地层速度的反演效果差.为此,本文提出一种基于振幅加权的拖缆与海底地震资料联合波形反演方法.该方法对中深部弱反射波数据施加较大的权重,对浅部强反射波数据施加较小的权重,从而均衡浅、中和深部地层反射波的振幅,使得自浅至深所有地层速度均能得到较好反演效果.同时,该方法利用海底地震资料和拖缆地震记录积分的低频成分反演低波数背景速度场,利用拖缆资料的高频成分提高反演模型的分辨率,充分发挥了拖缆和海底地震资料的优势互补作用,获得了比仅使用单一资料更好的反演结果.根据地震剖面和钻井资料,建立了南黄海中部隆起的速度模型.利用该理论模型的合成地震记录对本文方法进行了测试和分析,验证了本文方法的正确性和有效性.

     

P-P波和P-SV波联合AVO反演研究

目前转换波AVO(Amplitude Versus Offset)反演或纵波、转换波联合AVO反演是基于Aki等的反射系数近似公式,通常反演结果为上、下层速度比值和速度平均比值.本文在Shuey和郑晓东近似公式的基础上,运用最小平方算法,提出一种p-p波和P-SV波联合AVO反演下层介质纵、横波速度及泊松比的方案,并应用于双层含气砂岩模型上,误差在10%以内.此方案要求上、下层物性差别不大且入射角小于30°,但不需要速度比值为常数2的假设.