基于模拟退火算法的阵列声波测井组分波慢度提取

为了提高阵列声波测井组分波慢度提取的精度,基于模拟退火算法以及慢度—时间相关(STC)法的原理,提出了模拟退火算法与慢度—时间相关法结合的阵列声波测井资料处理新方法。该算法核心是将慢度—时间相关法的相关系数经过变换作为模拟退火算法的能量函数,利用模拟退火的全局寻优能力求取组分波慢度。对于纵波,在退火前使用长短时窗能量比法进行波至点的求取可以将二维搜索简化为一维;对于其他组分波,分别使用该算法进行慢度—波至点二维搜索以提取慢度。实例表明,与常规的纵波速度测井对比,该算法提取的纵波精度比传统STC方法处理结果高9.94%;横波结果与传统STC方法的差别为0.29%;斯通利波结果与传统STC方法的差别为0.42%。算法在一定程度上提高了解释精度,在实际应用中有较好效果。     

正交各向异性介质中地震记录的有限差分数值模拟

本文首先介绍了正交各向异性介质弹性波动方程的建立过程,然后讨论了高阶有限差分算法的实现原理、算法的稳定性和收敛性以及吸收边界条件的选取,并对正交各向异性介质作了正演模拟。通过波场快照、共炮点地震记录和ＶＳＰ模拟记录等正演分析,结果表明该算法在模拟各向异性介质中弹性波的传播是有效的     

地震波混合阶褶积算法模拟

基于正反傅立叶变换,提出了地震波模拟的混合阶褶积算法。该方法原理简单、易于实现,结合了有限差分与伪谱法的优点,具有较高的精度和计算效率,适用于地震波场的正演计算,同时还给出了二维地震波场的理论计算实例。计算结果表明,此算法模拟结果正确、精度高、速度快、能适应较为复杂地质模型,并且易于推广到各向异性介质中去。     

各向异性介质中弹性波多分量联合逆时深度偏移

当今石油工业界使用的大部分偏移算子都是在假设地球为均匀各向同性介质的前提下经过一定的近似得到的,其应用有一定的局限性。因为经过大量的研究已经证实地壳和上地幔是各向异性介质,不考虑介质各向异性的偏移算子必然带来一些在反射点归位方面的不可估计的错误。从弹性波动方程出发,推导出了适用于各向异性介质中进行弹性波多分量联合偏移处理的偏移算子,并用数据实例进行证明。     

Independent Component Extraction and Cross-correlation Spectrum Analysis of Gravity Tide Signal

The gravity solid tide signal includes daily wave, half-day wave and annual wave and moon wave harmonic component, but the energy of day wave and half-day wave component is relatively strong, and the energy of annual wave and moon wave component is relatively weak. In order to effectively extract these harmonic components with large energy differences and reveal the modulation relationship between them, according to the cause of gravity tide, a gravity solid tide signal decomposition model is used to compare the tidal harmonic components with different strengths. The form of the independent component is decomposed into different orthogonal directions. At the same time, a new optimization algorithm is used to improve the independent component analysis algorithm and separate the independent components of different orthogonal directions. In the spectral correlation analysis of the components of independent components, the autocorrelation operation will make the strong component stronger and the weak component weaker. For this problem, the cross-correlation spectrum between independent components is used to reveal the gravity tide signal., the modulation relationship between harmonic components. The experimental results show that the proposed algorithm not only effectively separates the independent components with large intensity difference in the gravity tide signal from the perspective of additive decomposition, but also reveals the multiplicative modulation relationship between the corresponding tidal harmonics based on the cross-correlation spectrum.     

Nearly perfectly matched layer boundary conditions for operator upscaling of the acoustic wave equation

Acoustic imaging and sensor modeling are processes that require repeated solution of the acoustic wave equation. Solution of the wave equation can be computationally expensive and memory intensive for large simulation domains. One scheme for speeding up solution of the wave equation is the operator-based upscaling method. The algorithm proceeds in two steps. First, the wave equation is solved for fine grid unknowns internal to coarse blocks assuming the coarse blocks do not need to communicate with neighboring blocks in parallel. Second, these fine grid solutions are used to form a new problem which is solved on the coarse grid. Accurate and efficient wave propagation schemes also must avoid artificial reflections off of the computational domain edges. One popular method for preventing artificial reflections is the nearly perfectly matched layer (NPML) method. In this paper, we discuss applying NPML to operator upscaling for the wave equation. We show that although we only apply NPML to the first step of this two step algorithm (directly affecting the fine grid unknowns only), we still see a significant reduction of reflections back into the domain. We describe three numerical experiments (one homogeneous medium experiment and two heterogeneous media examples) in which we validate that the solution of the wave equation exponentially decays in the NPML regions. Numerical experiments of acoustic wave propagation in two dimensions with a reasonable absorbing layer thickness resulted in a maximum pressure reflection of 3–8%. While the coarse grid acceleration is not explicitly damped in our algorithm, the tight coupling between the two steps of the algorithm results in only 0.1–1% of acceleration reflecting back into the computational domain.     

基于OCCAM算法的瑞雷波频散曲线快速稳定反演

OCCAM算法在大地电磁测深资料反演中已获得了成功应用。将其引入到瑞雷波频散曲线反演中,应用权重矩阵,提高了解的纵向分辨率;应用拉格朗日乘子光滑参数改善了迭代效果并提高了解的稳定性,使其可以在解的精度和模型分辨率中取最佳折中解。实测资料试算结果表明:用OCCAM算法对低速软弱夹层瞬态瑞雷波频散曲线进行反演,不但具有稳定性好、精度高、分辨能力强的特点,而且能自动分层和反演地层参数。      

基于位移逆Krylov子空间的全波形航空瞬变电磁法三维数值模拟和响应特征

为了研究复杂地电模型的航空瞬变电磁法全波形响应特征,需要开发考虑发射波形的三维数值模拟算法。本研究基于非结构四面体网格和位移逆Krylov子空间(Shift-and-Invert Krylov,简称SAI Krylov)方法,采用基于电偶极子离散的场源处理方法模拟场源,在时间域进行计算实现了全波形航空瞬变电磁法矢量有限元三维数值模拟。使用均匀半空间模型在阶跃波、半正弦波、三角波和梯形波激发下的全波形解析解、VTEM实际激发波形的后推欧拉算法计算结果,检验了本研究开发的数值模拟算法的正确性。设计地表起伏异常体模型,计算和分析了航空瞬变电磁响应特征。开发的基于位移逆Krylov子空间的全波形航空瞬变电磁法三维数值模拟算法适合模拟复杂地电模型的响应,具有较高的计算精度。     

碳酸盐岩喀斯特溶洞和裂缝系统的地震模拟与预测

提出了有助于确定碳酸盐岩裂缝带和喀斯特溶洞系统空间分布的地震正演模拟和预测方法。地震正演方法包含两个关键步骤，一是利用弹性波动方程计算含缝洞介质的有效弹性参数，另一步骤是根据有效弹性参数构成的等效地质模型，用单程声学波动方程进行波场延拓。数值模拟和实际地震数据的例子说明，将地震正演剖面与地震偏移剖面相结合进行对比分析有可能识别和预测碳酸盐岩地层中的缝洞发育带。     

电磁波场数值计算中时间域有限差分法与时间域伪谱法的对比研究

为提高电磁波场数值计算精度,对时间域有限差分法与时间域伪谱法进行了对比研究。时间域有限差分法是一种目前流行的电磁场时域数值计算方法,已被广泛应用于求解与时间有关的偏导数方程。对于大规模数值计算,时间域有限差分法需要较多的内存空间。时间域伪谱法基于时间域有限差分法,该方法使用快速傅里叶度换来计算麦克斯韦方程中的空间导数。由于傅里叶变换的准确性,时间域伪谱法使计算精度提高,数值计算时所需的格子数大大减少,这极大地节省了计算机内存空间,适合于大规模正反演问题的数值计算。     

基于谱元法的各向异性黏弹性介质地震波场模拟和分析

基于谱元法计算理论,通过坐标旋转算法实现任意各向异性黏弹性介质中的地震波场计算,研究复合介质中地震波场特征。根据计算结果,qSV波表现为剪切滞弹性形变,qP波表现为膨胀滞弹性形变;品质因子不仅影响地震波振幅,还影响其传播频率;黏弹性介质吸收高频快,在一定频率范围内,黏弹性介质没有频散现象。     

地震波场叠前零偏移距化算法研究

在能源地震勘探中,为了更好地实现叠前倾斜地层的时差校正,提高速度分析和叠加的精度,提出了一种快速实现叠前部分偏移的算法,即零偏移距化（MZO）算法。该算法应用波场外推的技术及波动方程偏移的有限差分算法,可在共偏移道集上实现,对于3D资料须应用同方位角共偏移距道集。经实际资料测试,其计算速度比同类的DMO方法快一倍,且处理效果相当。      

利用斯通利波反演地层渗透率

以渗透性地层的测井声波传播理论为基础,研究斯通利波反演地层渗透率方法。斯通利波计算渗透率的关键在于如何将其受渗透率的影响因素与其它影响因素分离开来。已采用的计算方法有相速度(或慢度)方法、衰减幅度方法;作者使用的方法是结合相位滞后和衰减变化的测量来计算渗透率。求取渗透率过程有波场分离、正演模拟和渗透率的反演计算3个主要步骤。     

瞬态瑞雷波反演横波的SVD算法及其应用

利用奇异值分解算法对瑞雷波频散曲线进行反演,提高横波速度的反演精度,引入权重矩阵提高数据分辨率,采用自适应修改阻尼因子提高迭代效果并协调分辨率与解的关系.某高速公路软土路基实测资料试算结果表明,用该算法对瞬态瑞雷波频散曲线进行反演,不但具有稳定性好、精度高、分辨能力强的特点,而且能自动分层和反演地层参数,在高速公路软土路基探测等领域中具有广阔的应用前景.     

Kelvin—Voigt黏弹性介质地震波场数值模拟与衰减特征

利用高阶交错网格有限差分模拟Kelvin-Voigt黏弹性介质中传播的地震波,同时将完全匹配层吸收边界条件引入到其边界处理中。数值模拟结果表明,完全匹配层吸收边界效果好,高阶有限差分能模拟得到的黏弹性介质波场精度较高。对模拟的黏弹性波场进行分析,表明介质的粘滞性使地震反射波的能量变弱,高频衰减明显,并比低频衰减得快,主频向低频方向移动,有效频带变窄,即降低了地震波的分辨率;并且反射转换波比反射纵波要衰减得快;而且还随着传播距离的增加,其峰值频率也逐渐降低。通过数值模拟分析具有不同的粘滞系数介质对地震波的吸收和衰减,结果表明随着粘滞系数的增大,地下介质对地震波的吸收衰减更明显。     

利用地脉动台阵记录反演场地浅层Vs结构

比较了影响Love波相速度频散曲线的主要因素,通过虚拟反演,说明了利用Love波相速度反演浅层剪切波速度结构的可行性,以地脉动台阵3分量观测记录提取的Love波相速度频散曲线为目标函数,利用遗传算法与单纯形法混合算法,分两种情况反演了某实际工程场地的浅层剪切波速度结构。结果表明,利用从地脉动台阵3分量观测资料中提取的Love波相速度反演工程场地浅层的剪切波速度Vs结构是一种很有前景的技术方法。     

基于自适应粒子群优化算法的波阻抗反演方法

针对地震勘探资料依赖线性优化方法进行波阻抗反演不易得到全局极值的问题,提出一种改进的粒子群优化算法-自适应粒子群优化算法进行波阻抗反演。自适应粒子群优化算法是以群智能优化理论为基础,通过3种可能移动方向的带权值组合进行全局寻优。该方法搜索速度较快,且具有较强的全局寻优能力。通过函数测试和波阻抗反演的应用,结果表明,自适应粒子群优化算法是一种适应能力较强的全局优化算法,用该方法进行波阻抗反演是可行有效的。      

基于时间卷积网络的地震波阻抗反演

近些年来,深度学习网络的兴起极大地推动了人工智能技术在地震数据处理、反演以及解译等领域的应用.地震波阻抗反演是石油地震勘探领域的一项关键技术,其反演精度在圈定油气储层构造中起到非常重要的作用.提出了一种基于数据驱动时间卷积网络（temporal convolution network,TCN）模型的地震波阻抗反演方法,旨在无需建立初始反演模型,直接利用工区的少量测井标签数据,以地震振幅数据为输入,将波阻抗反演转化为时间序列建模任务,最终输出地下模型的阻抗信息.采用Marmousi2数据集对基于TCN的波阻抗反演模型进行训练、验证和测试,结果显示,在测试集上该模型预测结果的皮尔逊系数和决定系数分别达到97.92%和95.95%,并对远离训练区域的波阻抗信息预测有着良好的泛化性,且在预测时间和预测精度等方面都要明显优于前人的相关研究工作.上述结果表明,TCN时间序列深度学习模型在复杂地层波阻抗反演中具有一定优越性和应用前景,为地震波阻抗反演提供了新思路.      

地震波正演模拟有限元法在微机上的实现

有限元法是复杂介质地震模拟的有力工具,它能比较客观地反映地震波传播过程,比较细致地再现地震图像。但由于有限元法地震模型所需网格节点数多、数据规模大,使它的计算受到限制。采用对角化集中质量矩阵、刚度矩阵变二维为一维存贮,并通过使用有限差分吸收边界条件来处理地质模型的人为边界反射问题,从而使计算所需内存降低,计算时间减少,并能比较好地实现地震声波用有限元法计算,理论模型的计算结果验证了算法的正确性和可行性。     

波阻抗遗传算法反演方法的研究及应用

作者介绍的遗传算法是在自然界生物遗传过程优选和进化原理的基础上，针对波阻抗反演的实际问题，对标准的遗传算法进行了改进，引入了模拟退火算法中的热槽法控制初始群体的产生，用逐位迭代的交换方式代替传统的杂交方式即随机选择杂交点进行交换。使用改进的遗传算法对地震波阻抗进行反演，可很好地提高反演的精度。在文中最后，作者通过理论模型和实例验证了上述的思想。