黄河库区淤积泥沙特性的声学参数反演（英文）

水库泥沙淤积层岩土参数是研究河流动力学特性的重要物理指标。传统技术仅能获取少量泥沙测验资料,无法满足库区清淤和治理的需求。本文基于孔隙介质声学理论开展河底表层淤积泥沙的声学参数反演研究。根据Biot理论导出了水-泥沙界面声波反射系数的具体形式,并讨论了Biot模型参数的选择方式;研究声学参数与地学参数的变化关系,包括反射系数与孔隙率、衰减系数与渗透率的联系;通过分析信号频移获取泥沙中声波的衰减系数,且从声呐信号中提取了水-泥沙界面的反射系数,在此基础上提出了一种表层泥沙物性参数的反演方法并给出具体步骤。三门峡库区的探测研究结果表明,粒径估计值与取样测试结果较为符合,说明本文提出的反演方法获取泥沙物性参数是可行的,并可作为一种泥沙粒径的估计方法。本文对库区泥沙物性的精细化探测有重要意义。     

岩石物理驱动的储层物性参数非线性地震反演方法

叠前地震反演和岩石物理反演分别是获取弹性参数和物性参数的重要手段,两者结合有助于实现储层参数预测并精细刻画储层特征.储层物性参数的反演依赖于岩石物理模型,在进行物性参数反演时可以将复杂的岩石物理模型做泰勒展开,进而得到其一阶或高阶的近似表达式,然而这会降低模型的精确性并增加反演的误差.为了提高储层物性参数反演的稳定性和准确性,本文以碎屑岩储层为例,提出了岩石物理驱动的储层物性参数非线性地震反演方法.首先,基于贝叶斯框架和高斯分布约束条件,从叠前地震数据中实现纵、横波速度及密度等弹性参数的反演.其次,通过碎屑岩岩石物理模型建立起弹性参数与物性参数之间的联系.最后,利用粒子群算法进行全局寻优获得较为准确的孔隙度、泥质含量和含水饱和度等物性参数.合成数据和实际资料测试结果验证了所提方法的可行性和准确性,反演结果与测井数据吻合较好,可有效指示含气储层区域,本文方法在储层预测和评价方面具有广泛的应用前景.     

基于改进反射系数近似方程的纵横波阻抗同步反演

基于地震波反射系数近似公式的叠前反演是油气勘探的重要工具.本文在已有研究的基础上,推导了一个改进的射线参数域地震纵波反射系数近似方程.该方程建立了地震纵波反射系数与纵波阻抗和横波阻抗的非线性关系,在中、小角度的范围内较现有的反射系数线性近似公式精度更高.另外,由于该方程仅包含纵波和横波阻抗反射系数项,因此基于新方程的反演能够有效地降低同步反演纵波速度、横波速度、密度三个参数的不适定性.在此基础上,结合广义线性反演法(GLI)理论和贝叶斯理论,相应地发展了一种叠前地震同步反演方法.模型测试和实际资料的应用表明,基于新方程的反演方法能够利用有限角度(偏移距)的数据稳定地反演纵波和横波阻抗,由于在反演过程中,不需要假设纵横波速度为常数,因此该方法还能有效地提高反演结果的精度.     

页岩气储层纵横波叠前联合反演方法

杨氏模量与密度乘积(Eρ)能够突显页岩气储层的异常特征,泊松比能够指示储层的含流体性.与常规叠前弹性参数反演相比,基于Eρ、泊松比和密度的叠前纵横波联合反演可以获得更加精确的弹性参数,为页岩气储层识别和流体预测提供可靠的依据.首先,推导了基于Eρ、泊松比和密度的纵波和转换波反射系数近似方程,利用典型模型对新推导的反射系数方程做精度分析,当入射角小于30°时,新推导的反射系数公式具有较高的精度;其次,充分利用纵波和转换波的信息,在贝叶斯的框架下,建立叠前纵横波联合反演流程,进行Eρ、泊松比和密度的直接反演,避免了间接反演带来的累积误差;最后,利用实际工区井模型数据进行算法测试,结果表明,该反演方法所获得的Eρ、泊松比和密度的估计值与真实值吻合较好,满足精细地震反演的精度要求.     

基于矩阵Toeplitz稀疏分解的相对波阻抗反演方法

针对利用地震道进行相对波阻抗反演中遇到的横向连续性难以保持、初始子波容错度差以及随机噪声干扰影响反演结果等问题,提出了一种基于矩阵Toeplitz稀疏分解的相对波阻抗反演方法.该方法将地震数据剖面的Toeplitz稀疏分解问题分解为两个子反演问题,其一以Toeplitz子波矩阵元素为待反演的参数,用Fused Lasso方法求解,可保证子波具有紧支集且是光滑的;其二以稀疏反射系数矩阵元素为待反演参数,用基于回溯的快速萎缩阈值迭代算法求解,大大降低了目标函数中参数选择的难度.通过交替迭代求解上述两个子反演问题可将地震数据剖面因式分解为一个Toeplitz子波矩阵和一个稀疏反射系数矩阵;然后由反射系数矩阵递推反演可以得到高分辨率的相对波阻抗剖面;利用测井资料加入低频分量后,也可得到高分辨率的绝对波阻抗剖面.Marmousi2模型生成的合成记录算例和实际地震资料算例均表明:本文方法可以从带限地震数据中有效地反演相对波阻抗,反演结果分辨率高并且能够很好地保持地震数据的横向连续性;即使在初始估计子波存在误差和地震数据被随机噪声污染的情况下也能取得较好的效果.     

基于贝叶斯理论的叠前多波联合反演弹性模量方法

AVO反演可以获得地层岩性和流体信息,而叠前反演问题都是高维的和非适定的,因此获得可靠稳定的解对叠前反演至关重要. 本文给出了一种基于贝叶斯理论的纵波和转换波联合反演密度比和模量比的方法. 鉴于剪切模量比、体积模量比可以更好地指示油气,基于岩石物理中速度比与模量比之间的关系,将此关系式代入Zoeppritz方程的近似形式Aki-Richards公式中,得到与模量比有关的反射系数近似公式. 联合纵波和转换波,利用最小二乘准则构建目标函数,最终反演出密度比、剪切模量比、体积模量比三个参数. 在反演过程中引入贝叶斯理论,假定先验信息服从高斯分布,待求参数服从改进的Cauchy分布,并去除待求参数之间的相关性. 利用模型数据和实际数据对本文方法进行测试,并与常规的单独利用纵波数据来反演方法进行比较,结果表明联合反演稳定性更好、精度更高、抗噪音能力更强,验证了本文方法的可行性和有效性.     

P-SV波AVO方法研究进展

为有效地利用AVO(amplitude versus offset)信息来反演岩性参数和预测油气储层，详细介绍了P—SV转换波AVO方法的研究现状和主要进展，并针对几种具有代表性的方法的基本思路、方法特点及参数反演等方面进行了对比和评述。同时，给出了两个不同形式的近似公式，并讨论了利用这两种近似公式进行AVO分析的思路和参数反演的方法，通过对比和讨论可以得出：不同近似的主要目的是为了提高近似精度并体现不同的岩性参数对反射系数的影响、敏感程度及其在参数反演中的意义；根据弹性模量和波速之间的关系，目前所有的PP波和P—SV波反射系数近似公式都可以统一表示成射线参数幂级数的形式，这些结论对于AVO理论研究和参数反演都具有重要意义。     

基于Zoeppritz方程的叠前地震反演方法研究及其在流体识别中的应用（英文）

现阶段的叠前地震反演技术中用于描述反射系数与纵、横波速度和密度之间的关系几乎完全是Zoeppritz方程的近似式,由于这些近似公式在大角度和弹性参数变化剧烈时误差较大,这不仅降低了反演解的精度,而且增加了叠前反演的多解性。本文探索了直接利用Zoeppritz方程求解精确反射系数的理论方法,并基于广义线性反演理论详细推导了基于叠前大角度地震资料的纵、横波速度和密度三参数同步反演算法,同时在反演过程引入正则化约束阻尼因子和共轭梯度算法,有效降低了反演的不适定性和提高了反演收敛性。理论模型试算和实际工区应用表明,本文提出的反演方法能够有效利用大角度(一般入射角30°)的叠前地震数据,获得更精确的地震弹性参数反演结果,并且反演结果忠实于地震资料,与井吻合较好。     

地震密度反演及地层孔隙度估计

地层密度直接与孔隙度、孔隙流体类型、饱和度和骨架矿物成分有关.本文通过理论分析和计算,讨论了油气藏储层物性参数变化引起的密度变化及密度变化对地震波速度、阻抗和振幅的影响,提出了基于完全纵波方程的全波形地震密度反演和孔隙度估计方法,克服了常规地震密度反演对地震数据更多处理引起的信号畸变,提高了地震密度反演和地层孔隙度估计的精度.该方法采用波场导数的时间积分和多炮求和,对地震数据中的噪声具有比较强的压制作用.理论模型研究表明该方法是可行的.通过对我国西部某气田实际数据处理、分析和反演,获得了地层密度和孔隙度,结果与测井基本吻合,证明了预测结果的准确性和方法的有效性,从而为后续的有效储层预测和储量计算提供了可靠的数据.     

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.     

用地质雷达数据资料反演二维地下介质的方法

从二维麦克斯韦方程组出发推导出反演介电常数和电导率等二维介质物性参数的反演公式.反演的步骤是: 建立初始猜测模型,利用电磁波时间域有限差分法模拟正演数据,用正演数据与观测数据之间的数据残差建立目标函数,通过引入一个由麦克斯韦方程计算的伴随场,将目标函数对介质参数的导数表示成显式形式,应用最优化理论得出对初始猜测模型的修改,用共轭梯度法迭代,最终得到反演结果.用合成数据反演具有粗糙地表的非导电介质的介电常数,用实验数据同时反演介电常数和电导率,并比较了麦克斯韦方程反演结果与声波方程反演结果、波动方程偏移剖面的差异.     

杨氏模量和泊松比反射系数近似方程及叠前地震反演

杨氏模量和泊松比等岩石弹性参数是表征页岩气储集体岩石脆性、评价储层含气特征的重要特征参数,而叠前地震反演是从地震资料中获取此类参数的有效途径.地震波反射系数方程是叠前反演的基础.首先,在平面波入射等假设条件下推导了基于杨氏模量(Y)、泊松比(σ)和密度(D)的纵波反射系数线性近似方程(YPD反射系数近似方程),该方程建立了地震纵波反射系数与杨氏模量反射系数、泊松比反射系数和密度反射系数的线性关系;其次,对该方程的精度和适用条件进行了分析,模型分析表明,在入射角为40°时,该方程具有较高的计算精度;最后,建立了一种稳定获取杨氏模量和泊松比的叠前地震直接反演方法.模型试算和实际资料试处理表明,基于新方程的反演方法能够稳定合理的直接从叠前地震资料中获取杨氏模量和泊松比参数,提供了一种高可靠性的页岩气"甜点"地震识别方法.     

受孔隙形态影响的碳酸盐岩孔隙度反演

深层碳酸盐岩往往具有孔隙度低,孔隙形态复杂的特点.传统孔隙度反演方法仅考虑孔隙空间大小对地层岩石物性的影响,未考虑孔隙形态对岩石弹性特征的作用,在反演深层碳酸盐岩孔隙度时往往存在偏差.孔隙形态的影响可以利用含有孔隙纵横比的等效介质模型表示;通过引入DEM模型对声波孔隙度方程进行改进,定量体现孔隙形态的影响.将改进的声波反演与中子反演、密度反演相结合,得到井区受孔隙形态影响的地层孔隙度.首先利用中子、密度和纵波时差反演得到地层孔隙度初值;进而通过DEM公式获得孔隙纵横比初值;最后综合利用中子测井、密度测井和声波测井数据,实现受孔隙纵横比影响的地层孔隙度反演.应用该方法反演了西南某地MX19井深层白云岩储层的孔隙度,通过与岩心孔隙度测量数据进行对比,验证了反演结果的准确性.     

基于双相介质理论的储层参数反演方法

传统基于单相介质理论的储层参数反演方法将孔隙流体与固体骨架等效为单一固体,弱化了孔隙流体的影响,反演结果精度不高.本文提出根据双相介质理论反演储层参数的方法.首先,在前人研究的基础上,利用岩石物理模型建立弹性参数与孔隙度、饱和度、泥质含量等储层参数间的关系,进而将双相介质反射系数推导为储层参数的函数;其次,根据贝叶斯反演理论,在高斯噪声假设的基础上,采用更加符合实际情况的修正柯西分布函数描述反射系数的稀疏性,推导出储层物性参数目标反演函数;最后,应用差分进化非线性全局寻优算法来求解目标反演函数,使得反演结果与实际资料间误差最小.新方法旨在突出流体对介质反射系数的影响,以期得到较高的储层参数反演精度.模型与实际资料测试均表明该方法可行、有效且反演精度较高.     

基于广义S变换的分频反演在南海深水区油气勘探中的应用

通过建立地质模型寻找地震属性参数来预测含油气性的方法不断发展并取得了较好的效果.但是对于海相沉积环境下受构造控制的复合油气藏的研究,常规的油气预测方法存在局限性、多解性,还无法准确识别有效含气层,因此探索适合该地区的油气预测技术有着重大意义.为此本文首先对物性参数敏感性孔隙度及渗透率作了定量分析,依据分频数据体对流体信息的高灵敏度,利用改进的广义S变换结合AVF关系同时在井数据约束下对孔隙度和渗透率进行了分频反演,获得了孔隙度和渗透率反演剖面,准确有效地刻画了含气储层.实验证明,分频反演方法对南海深水区珠江组储层进行精细预测,克服了常规反演在少井无井区无法有效预测的问题,且分频反演预测油气结果比常规方法吻合度要高,提高了深水区油气勘探的精度.     

南北带北段地壳上地幔密度与磁性结构

利用对应分析约束下的重磁联合反演方法,计算了南北带北段４条地震测深剖面的地壳上地幔的密度和磁化率物性参数。结果表明：①自上而下区内存在中新生界地层与下伏地层（０．１４￣０．３０ｇ／ｃｍ＾３）、中上地壳与下地壳（０．１０￣０．２０ｇ／ｃｍ＾３）和下地壳与上地幔顶部之间（０．３０￣０．４０ｇ／ｃｍ＾３）３个密度分界面;②区内磁性参数随深度增加而增大,浅部中新生界地层几乎无磁性,中上地壳磁化率一般为１０     

平均入射角道集PP波与PS波联合反演

在界面两侧地层的弹性参数弱反差的假设难以成立的情况下,本文提出用平均入射角道集进行PP波与PS波的联合反演.首先,在PP波与PS波AVA(amplitude versus angle,振幅随入射角变化)道集的基础上,分别选择小入射角范围与大入射角范围的AVA道集进行局部加权叠加,以获得由两个角度组成的平均入射角道集,并作为后续反演的输入数据.然后,再通过最小二乘原理建立了PP波与PS波联合反演目标函数,推导了模型修改量的向量公式,建立了平均入射角道集联合反演的流程.模型数据与实际数据的测试结果表明:在信噪比较低、地层弹性参数反差较大、层厚较薄的情况下,该反演方法的精度在很大程度上超过了基于近似反射系数的反演方法,为复杂油气藏勘探提供了新的思路.     

叠前宽角度反演方法在周返地区盐湖盆地储层预测中的应用

周返地区盐湖盆地发育复杂的盐韵律地层,储层密度可以对该区砂岩储层进行识别,但该区砂岩储层与非储层之间密度差异小,传统基于Aki-Richards近似公式的叠前密度反演结果精度低,无法满足对该区储层预测的要求。本文将精确Zoeppritz方程直接代入广义线性反演误差泛函,推导新的宽角度叠前反演公式,以克服近似公式对大角度叠前地震信号无法正确利用的缺点,进而提高反演结果的精度。对合成地震数据和工区实际数据的反演结果表明,该方法对密度反演结果的精度明显优于近似公式,满足周返地区盐湖盆地岩性油藏的高精度预测。      

EI二阶导数的储层参数和流体模量反演方法

储层孔隙度、泥质含量及流体类型估测是地球物理勘探的重点及难点问题.基于岩石物理理论及等效模型,可以构建油气储层反射特征与储层孔隙度、泥质含量及流体的映射关系.本文从流体替换模型出发,结合矿物平均模型,首先推导了以孔隙度、泥质含量、流体模量和密度表征的非线性反射系数及弹性阻抗公式;然后根据推导的反射系数和弹性阻抗公式,建立了一套两步法反演策略：利用部分角度叠加数据进行线性反演预测弹性阻抗体;利用预测的弹性阻抗体开展泥质含量、孔隙度、流体模量和密度等变量的非线性反演,引入弹性阻抗对于反演变量的一阶和二阶导数以提高反演的精度.最后,利用层状模型验证了新推导的反射系数方程的精度,并分别利用测井数据模型生成的含噪声合成地震记录及实际工区地震数据验证了所提出的反演方法的可靠性.     

九瑞矿集区三维电性结构研究及找矿意义

九瑞矿集区作为全国重点整装勘查区之一,深部找矿工作一直是研究重点和热点.本文在综合分析研究区区域地质资料、对典型地层和岩石标本进行电阻率参数测试和统计分析的基础上,利用研究区面积性AMT数据进行三维电性结构研究.为获得AMT最佳反演参数,选择一条典型AMT剖面开展二维非线性共轭梯度(NLCG)反演,进而总结出利用TM极化模式数据、拉格朗日乘子等于3的二维反演方案.综合利用地质、钻探和电性特征对全区23条AMT剖面进行二维约束反演,并将所有测线的电阻率反演结果三维网格化,得到了研究区的三维电性结构.最后,我们通过对三维电性结构的综合分析,确定研究区地下地层、岩体展布、断裂构造分布特征以及基底起伏情况.与已知矿床对比,我们发现浅部北西断裂与北东向区域性深部断裂交汇处、基底隆起凹槽边缘以及岩体边缘为成矿有利区.