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.     

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.     

大地电磁三维数据空间反演并行算法研究

目前大地电磁三维反演实际应用的主要问题是计算效率低.在对大地电磁三维数据空间反演算法进行深入分析的基础上,本文提出了基于频点和矩阵划分的大粒度并行反演方案和具体实现步骤,并在曙光TC5000A高性能计算平台上实现了基于MPI的大地电磁三维数据空间反演并行算法.该算法实现了包括三维正演、灵敏度矩阵、叉积矩阵以及模型改正量的并行执行,不仅计算效率高,而且每个节点机上灵敏度矩阵的存储空间只需原来微机上的2/N(N是参加并行计算的节点机个数),大大地减少了内存开销.通过两个理论模型合成的数据对实现的三维数据空间反演并行算法进行试算,对比分析了多个节点机下程序的执行效率.测试结果表明,所实现的三维数据空间反演并行算法是可行的、高效的,与单机相比,不仅可以提高运行速度,缩短计算时间,而且还可以扩大计算规模,极大地推动了大地电磁三维反演的实用化.     

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.     

零偏移距VSP资料层Q反演及其应用研究(英文)

地层品质因子Q的可用于地震资料高分辨率处理,而从VSP资料下行直达波更容易获取准确的地层品质因子。通过对零偏移距VSP资料的监控子波和下行初至波的频谱进行综合分析,仿照Ricker子波频谱的表达式,本文提出了震源子波频谱新的表达式。在震源子波频谱新的表达式基础上,我们介绍了改进的频谱拟合法和改进的谱比法的层Q值反演方法及相应的处理流程。基于本文提出的层Q值反演方法,利用实际的零偏移距VSP资料的下行直达波,反演稳定的层Q值,并用于零偏移距VSP资料及井旁地面地震资料的反Q滤波振幅补偿处理,提高了地震资料的分辨率。     

地震资料波阻抗多尺度融合反演

本文依据最佳约束反演策略,应用波动方程多尺度反演方法反演中频段波阻抗.利用神经网络技术实现对中频段波阻抗的标定及高、中、低频波阻抗的融合,避免了因高、中、低频波阻抗频段重叠及中频段波阻抗精度低所造成的反演结果的误差.这种方法具有对初始模型依赖性低、收敛速度快、反演结果稳定、抗噪能力强等特点.     

利用NOAA_16/FY_1C和ASAR数据纠正大气水汽对重轨星载D_INSAR的影响

大气水汽影响一直是造成重轨星载合成孔径雷达差分干涉测量监测结果不确定性的一个重要因素.本文以地表形变速率稳定的延怀盆地为试验区,利用ASAR数据得到该区域的差分干涉处理结果,利用与ASAR数据获取时间相近的NOAA_16/FY_1C数据对该区域的大气水汽含量进行了反演.通过这些结果,对差分干涉处理结果中大气水汽的影响进行了去除.去除大气水汽影响后得到的地表形变结果与野外考察实测结果基本吻合,从而验证了该方法的可行性.     

基于声波方程的井间地震数据快速WTW反演方法

WTW(Wave equation traveltime+Waveform inversion)反演是基于波动方程的走时反演（WT反演）和波形反演的联合反演方法.WT反演利用波动方程计算走时和走时关于速度的导数,和传统以射线为基础的走时反演相比,具有不必射线追踪、不必拾取初至、不必高频假设以及初始模型和实际模型差别较大时也能较好收敛等优点,但WT反演与波形反演相比其结果分辨率低.与之互补的是,波形反演的反演结果分辨率高,但是当所给初始模型和实际模型相差太大时,波形反演迭代算法容易陷入局部极小点.可见结合两种方法的WTW反演是一种比较好的联合反演方法.常规WTW迭代算法是首先以WT反演为主反演得到地质模型的整体特征,然后再以波形反演为主反演模型细节,该算法耗时和占用计算机存储空间接近WT反演或波形反演的两倍.为了节省运算耗时和计算机存储空间,往往采取首先单独利用WT反演然后再单独利用波形反演的算法.这样做的缺点是不能紧密结合两种反演方法,使得它们的优缺点在每一次迭代中无法得到互补,从而影响了最终的反演结果.针对以上事实,本文提出一种新的方法实现WTW,使得WTW运算速度和存储空间在任何情况下等同于WT反演或波形反演.模型计算表明新的算法具有更好的收敛性.     

Multiscale phase inversion for 3D ocean-bottom cable data

We invert three-dimensional seismic data by a multiscale phase inversion scheme, a modified version of full waveform inversion, which applies higher order integrations to the input signal to produce low-boost signals. These low-boost signals are used as the input data for the early iterations, and lower order integrations are computed at the later iterations. The advantages of multiscale phase inversion are that it (1) is less dependent on the initial model compared to full waveform inversion, (2) is less sensitive to incorrectly modelled magnitudes and (3) employs a simple and natural frequency shaping filtering. For a layered model with a three-dimensional velocity anomaly, results with synthetic data show that multiscale phase inversion can sometimes provide a noticeably more accurate velocity profile than full waveform inversion. Results with the Society of Exploration Geophysicists/European Association of Geoscientists and Engineers overthrust model shows that multiscale phase inversion more clearly resolves meandering channels in the depth slices. However, the data and model misfit functions achieve about the same values after 50 iterations. The results with three-dimensional ocean-bottom cable data show that, compared to the full waveform inversion tomogram, the three-dimensional multiscale phase inversion tomogram provides a better match to the well log, and better flattens angle-domain common image gathers. The problem is that the tomograms at the well log provide an incomplete low-wavenumber estimate of the log's velocity profile. Therefore, a good low-wavenumber estimate of the velocity model is still needed for an accurate multiscale phase inversion tomogram.     

Magnetotelluric data inversion with seismic data constraint

Introduction The research on the structure and physical property of ancient hidden hill, igneous rocks and basement is relatively difficult by using seismic data only. If we combine seismic data, magneto-telluric (MT) data and geophysical data together, better results can be obtained for the above problem. A number of geophysicists at home and abroad, such as CHEN and WANG (1990), Siri-punvarapor and Egbert (2000) have tried many methods to solve the problem by the inversion of seismic da…     

基于VSP直达波资料的粘弹介质参数遗传算法反演

粘弹性参数变得越来越重要,其反演算法也逐渐成为众多研究者的研究热点。而遗传算法是一种随机、自适应、启发式的算法, 具有很好的鲁棒性和全局收敛性, 本文基于VSP直达波方程,引入了遗传算法来进行粘弹参数反演, 首先将频率域直达波方程表示为复速度的函数,然后通过遗传算法反演出复速度。而复速度和品质因子又是复速度的函数,从而便可很容易的得出。但若直接反演复速度, 反演参数太多, 不容易实现, 所以又将复速度表示成参数C0和C∞的函数,以减少反演参数数量。最后给出了理论模型实验,以证明该算法的有效性。     

Characterization of a carbonate reservoir using elastic full-waveform inversion of vertical seismic profile data

Two-dimensional elastic full waveform inversion was applied to two lines extracted from a spiral three-dimensional vertical seismic profile data acquired in an oilfield offshore, Abu Dhabi, in the United Arab Emirates. The lines were selected to be parallel and perpendicular to the plane defined by the deviated borehole. The purpose of the inversion was to derive high-resolution elastic properties of the subsurface. After pre-processing, the data were band-pass filtered with a minimum frequency of 3.5 Hz and a maximum frequency of 30 Hz. A sequential inversion approach was used to mitigate non-linearity. The pre-processing of the data consisted in the removal of bad traces, followed by amplitude and phase corrections. High-resolution P- and S-wave velocity models that show good correlations with the available sonic logs were obtained. The results of the inversion suggest that the oilfield consists of a stack of layers with varying lithology, porosity and possibly fluid content.     

利用多波地震与测井数据联合反演预测煤岩的坚固性

基于煤岩的坚固性、变形模量以及纵、横波速度之间的岩石力学规律,提出用多波地震与测井数据的联合反演定量化预测煤岩的坚固性.根据煤田三维三分量地震采集的特点,建立了PP波与PS波平均入射角部分叠加道集的井约束反演流程;利用煤岩的坚固性系数与变形模量之间的换算关系对目标煤层的坚固性系数空间变化规律进行预测,并划分可能发生煤与瓦斯突出的区域.实际应用结果表明该方法可以为煤矿的安全生产提供有利的评价参数.     

反射地震数据的逐层波形反演

本文针对层状介质并结合梯度法波形反演,提出逐层波形反演的方法. 首先给出介质扰动响应的概念,并在此基础上分析了梯度法波形反演方法. 波形反演实质上是将实测地震记录和预测地震记录的波形残差信息转化为实际地质模型和预测地质模型的模型残差信息. 波形反演的优点是利用大量振幅相位信息得到高分辨率的反演结果, 其缺点是运行耗时大;当初始模型和实际模型相差较大时,迭代算法容易陷入局部极小点,这是因为目标函数和初始模型同实际模型间的差异是非线性的关系. 逐层波形反演方法是使自上而下每一层的目标函数最小,这样总的目标函数也是最小的. 利用二分法速度扫描确定每一层速度不仅提高了运算速度也避免了迭代算法陷入局部极小点的问题. 结合介质扰动响应和目标函数值变化可以更为准确迅速地确定每一层速度和该层界面位置.     

基于印模法的地面磁电阻率数据三维非线性共轭梯度反演

本文提出了能提高异常体分辨能力,同时得到绝对电导率的地面磁电阻率数据三维反演方法.磁电阻率响应用准直流的低频磁场代替;数值模拟由频率域电场满足的Helmholtz方程出发,采用三维交错网格有限差分法;长直导线源作为发射源,其中源的计算包含在背景场中;结合地面磁电阻率数据各分量的特点,选择y分量进行反演研究;反演采用三维非线性共轭梯度反演技术,为了提高异常体的深度分辨能力,进行迭代重构反演;用印模法对初始模型进行重构,采用的是辅模型在浅部,元模型在深部的组合方式.从合成数据和实际数据的反演结果可以得到以下的认识：（1）由频率域麦克斯韦方程组出发,低频磁场数据反演可以直接得到电导率,而不是相对电导率之比;（2）采用印模法组合初始模型,进行迭代重构反演,可以提高地面磁电阻率数据反演对异常体的分辨能力,确定埋深位置,同时不会丧失对于浅部异常体的分辨能力;（3）在结合印模法的地面磁电阻率数据三维反演中,深部异常体的分辨能力受地表不均匀导电体影响较小;（4）确定印模深度可以采用上一次重构反演结束时的模型变化量,通过相邻两次重构反演结束时的模型变化量之差来确定迭代重构是否终止.因为静磁场与重力场在数学上的相似性,本文的反演方法可以被运用到重力场等位场的地面数据的反演中.

     

可控源音频大地电磁三维共轭梯度反演研究

可控源音频大地电磁法在资源勘探等领域中发挥着重要的作用.我们把有限差分数值模拟方法用于可控源音频大地电磁三维正演,结合正则化反演方案和共轭梯度反演的思路,将反演中的雅可比矩阵计算问题转为求解两次"拟正演"问题,得到模型参数的更新步长,形成反演迭代,实现了可控源音频大地电磁三维共轭梯度反演算法.该反演算法可用于对有限长度电偶源激发下采集到的可控源音频大地电磁全区(近区、过渡区和远区)视电阻率和相位资料进行三维反演定量解释,获得地下三维模型的电阻率结构.理论模型合成数据的反演算例验证了所实现的可控源音频大地电磁三维共轭梯度反演算法的有效性和稳定性.     

航空电磁拟三维模型空间约束反演

为了克服时间域航空电磁数据单点反演结果中常见的电阻率或层厚度横向突变造成数据难以解释的问题,通过引入双向约束实现航空电磁拟三维空间约束反演.除考虑沿测线方向相邻测点之间的横向约束外,同时还考虑了垂直测线方向测点在空间上的相互约束.为此,首先设计拟三维模型中固定层厚和可变层厚两种空间约束反演方案,然后通过在目标函数中引入沿测线和垂直测线方向上的模型参数约束矩阵,并使用L-BFGS算法使目标函数最小化,获得最优拟三维模型空间反演解.基于理论模型和实测数据反演,对单点反演与两种空间约束反演方案的有效性进行比较,证明本文空间约束反演算法对于噪声的压制效果好,反演的界面连续光滑,同时内存需求和反演时间少,是一种快速有效的反演策略.     

基于全波形反演的探地雷达数据逆时偏移成像

逆时偏移成像(RTM)常用来处理复杂速度模型,包括陡倾角及横向速度变化剧烈的模型.与常规偏移成像方法(如Kirchhoff偏移)相比,逆时偏移成像能提供更好的偏移成像结果,近些年逆时偏移成像越来越广泛地应用到勘探地震中,它逐渐成为石油地震勘探中的一种行业标准.电磁波和弹性波在动力学和运动学上存在相似性,故本文开发了基于麦克斯韦方程组的电磁波逆时偏移成像算法,并将其应用到探地雷达数据处理中.时间域有限差分(FDTD)用于模拟电磁波正向和逆向传播过程,互相关成像条件用于获得最终偏移结果.逆时偏移成像算法中,偏移成像结果受初始模型影响较大,而其中决定电磁波传播速度的介电常数的影响尤为重要.本文基于时间域全波形反演(FWI)算法反演获得了更为精确的地下介电常数模型,并将其反演结果作为逆时偏移成像的初始介电常数模型.为了验证此算法的有效性,首先构建了一个复杂地质结构模型,合成了共偏移距及共炮点探地雷达数据,分别应用常规Kirchhoff偏移算法及逆时偏移成像算法进行偏移处理,成像结果显示由逆时偏移成像算法得到的偏移结果与实际模型具有较高的一致性;此外本文在室内沙槽中进行了相关的物理模拟实验,采集了共偏移距及共炮点探地雷达数据,分别应用Kirchhoff和叠前逆时偏移成像算法进行处理,结果表明叠前逆时偏移成像在实际应用中能获得更好的成像效果.