一种地方与区域地震震源机制反演技术：广义极性振幅技术（一）——原理与数值实验

基于数十年来已有的研究进展,提出了一种地方和区域地震震源机制反演技术——广义极性振幅技术（GPAT）,并通过一系列数值实验检验了这种技术的可行性和抗干扰能力.首先,从地震波场概念出发,利用P波初动极性与广义震相振幅构建矢量,建立反演系统,并给出求解技术;然后,考虑影响反演结果的各种因素,包括台站布局、台站数目、随机噪声、震中位置误差、震源深度误差和速度模型误差,分别进行了单一因素影响测试;最后,同时考虑各种因素进行了综合测试.实验结果表明,GPAT是可行的,具有良好的抗干扰能力.需要强调的是,在众多影响因素中,速度模型误差对反演结果的影响最大.     

基于声学全波形反演的油气藏地震成像方法

岩性油气藏在我国天然气勘探开发中占有非常重要的位置,其分布区域的成像是合理布设井位,提高钻井成功率的关键之一.本文首先基于地下介质的声学近似和波场回传理论,利用频率域单程声波方程延拓计算地震波场,进行全波形反演,获得地层密度和体积模量的定量成像,并依据油气藏物性特征和流体饱和多孔介质岩石物理模型,简要讨论了孔隙度和饱和度与密度及体积模量的关系,明确了地震油气藏成像新概念.在此基础上,定义了基于流体体积模量和孔隙度的成像函数,进行油气藏成像.理论模型计算表明该方法是可行的.通过对西部地区某气田二维地震数据处理,实现了致密砂岩气藏成像,钻井结果证实了气藏区域成像位置的准确性和方法的有效性.     

基于混合遗传算法的斜测电离图参数反演

斜向探测是获取电离层状态信息的重要手段之一,对斜测电离图的反演可以得到电离层的相关结构参数.遗传算法是一种有效的并得到普遍应用的反演方法,该算法的求解不依赖于初值的选择,可以有效地减少反演问题解的非唯一性,但也存在“过早收敛”和局部搜索能力差等缺陷,从而导致反演精度下降,影响反演结果的可靠性.本文提出将基于模拟退火的混合遗传算法应用到斜测电离图的参数反演中,该算法不仅把握总体能力强,且具有较强的局部搜索能力,是遗传算法和模拟退火算法的优势互补.为了验证该算法反演结果的可靠性和稳定性,首先分别采用遗传算法、模拟退火算法和混合遗传算法对合成的电离图进行反演,反演参数包括临界频率,最大电子浓度和半厚度.通过对三种算法反演结果的对比,得出混合遗传算法的反演结果最接近真实值,需要的迭代次数也远远小于其他两种算法;通过改变种群大小和总迭代次数来判断参数值的改变对三种算法反演结果的影响,得出混合遗传算法有效地降低了参数的选取对反演结果的影响.然后用这三种反演算法对实测电离图进行反演,并将它们的反演结果与斜测链路中点的实际垂测数据进行比较,结果显示混合遗传算法84.62%的反演结果可以控制在误差范围之内,高于遗传算法（76.93%）和模拟退火算法（65.38%）.这些都表明了混合遗传算法的反演结果具有较强的可靠性,在反演的寻优能力和稳定性上要明显优于遗传算法和模拟退火算法,对实测电离层图的反演具有很强的借鉴意义和应用价值.     

三维密度界面的正反演研究和应用

重力位场的界面反演是位场处理解释中的重要问题.本文将基于快速傅里叶变换的频率域界面反演方法Parker-Oldenburg公式推广到物性可随深度变化的三维情况,得出了密度可以横向、纵向任意变化的重力界面正反演公式.该方法在计算时可以合理地选取地面下某一深度作为基准面以减小界面起伏,使迭代易于收敛.理论模型试验表明该方法反演精度高,收敛速度快,在密度界面反演中具有广泛的实用价值.最后利用该方法反演华北地区莫霍面的深度,反演结果得到了地震测深数据的验证.     

祁连山中东段地区中小地震震源机制和区域应力场

利用哥伦比亚大学GCMT目录给出的祁连山中东段地区中强地震震源机制资料,研究较大区域(34°-41°N,100°-106°E)的应力场;利用该地区布设的中法微震数字监测台网多年监测资料和甘肃数字监测台网资料,使用P波和S波初动及振幅比联合反演方法,反演中小地震震源机制解和发震应力场。结果表明,地区构造应力大致为北东40°-45°水平向压应力;景泰地区主压应力方向约北东45°,绝大多数地震为走滑型。天祝-古浪地区有相当部分的逆断层地震分布,主压应力方向约60°,P轴仰角在10°左右优势分布,大致为水平应力场。这与大区域构造应力场和断层实际分布基本一致。     

致密砂岩油气藏地震地质研究关键技术

致密砂岩油气藏在当前油气勘探开中占有重要地位.地震地质综合研究是此类油气藏勘探开发工作的重要组成部分.多数致密砂岩油气藏地表条件复杂,导致地震资料品质较差.油气藏岩性致密、低孔、低渗的地质特征导致地球物理异常微弱.这两个不利条件给地震地质综合研究造成了较大的困难.结合致密砂岩油气藏地震地质研究工作实践,本文对地震资料特殊处理、储层和特殊地质体地震预测与描述的关键技术进展及应用效果进行了阐述.面对黄土塬、山地等复杂地表采集条件和致密砂岩储层等特殊地质体地震地质研究的需要,介绍了高精度静校正、叠前多域去噪、地表一致性振幅补偿、小波变换提高分辨率处理技术及在鄂尔多斯盆地一些探区的应用情况.围绕致密储层等特殊地质体的地震预测与描述需求,着重介绍了致密砂泥岩地层岩石物理分析、煤系等特殊地层的地震属性分析与优化、致密碎屑岩储层反演、叠前地震资料流体检测、致密储层裂缝发育带地震预测和储层综合建模等关键技术在部尔多斯及川西探区实际应用中面临的具体问题、改进对策和实施效果.     

新乡及邻区三维地壳速度结构

应用区域地震台网1981-2011年的地震到时资料,对新乡及邻区地壳三维速度结构和震源参数进行了联合反演,获得了该区地壳的三维速度结构图像.结果显示:0~4 km深度层位的速度分布基本反映出了研究区浅部地形的分布特征,凹陷盆地速度低,山脉位于速度的过渡区,隆起区多位于高速区,横向速度分布差异较大;其余各深度层速度横向分布存在非均匀性,与地形分布特征也存在着一定的联系;速度剖面整体显示区域地壳可以分为上、中、下三个分层,上地壳速度横向变化较小;中、下地壳的界面速度横向起伏变化较大,局部地区呈现上隆或凹陷状;根据速度的分布差异,以及所勾画的深部断裂的轮廓展布,对该区的深部构造有了较深认识:汤西断裂、汤东断裂显示错断较深,倾角较陡,有延伸到中地壳底部的趋势;郑州-开封断裂带、新乡-商丘断裂,与人工地震剖面相同位置处及地质剖面有着较好的对应.     

三角网格谱元法地震波场数值模拟

谱元法结合了有限元法的灵活性和谱方法的指数收敛性,高效且高精度,是近年来发展的一种重要的地震波场数值模拟方法.经典的谱元法采用四边形(六面体)网格,利用一维Gauss-Legendre-Lobatto(GLL)积分的张量积得到对角的质量矩阵,以大大提高计算效率,但是四边形(六面体)网格不能够灵活地刻画复杂的几何模型的弯曲界面.为此,在谱元法中引入三角形(四面体)网格到二维(三维)是十分必要的.不同于经典的谱元法,在非结构化网格中不能使用GLL积分的张量积,使得非结构化网格的谱元法的实现存在着诸多的困难.目前,比较流行的三角网格谱元法,通过使用KoornwinderDubiner(KD)正交多项式,并正交化这些KD多项式构建基函数,同时利用重合的插值节点和积分节点以获取对角的质量矩阵;它所使用的积分点为优化的点集——Fekete点,且这些积分点能与四边形网格完全耦合.相比于四边形,三角网格谱元法能显著提高复杂模型的描述能力,对起伏地表模型有很大优势.本文引入高效的最佳匹配层(PML)吸收边界条件,并通过数值试验将三角网格谱元法与经典的谱元法进行对比研究.相比于经典的谱元法,三角网格谱元法显著缺点为较低的计算精度.对于7阶谱元,为了能够精确地模拟面波,三角网格谱元法需要在每个最短的面波波长内至少有11个采样点,然而经典的谱元法仅需4个采样点,并且前者所需的内存量约为后者的5.5倍.     

注重技术创新,引领技术发展,为油气勘探开发提供强力技术支持——2014 CPS/SEG国际地球物理会议概述

2014CPS/SEG国际地球物理会议在北京成功召开,会议发表了关于地震资料采集、处理、解释和其它应用的300余篇学术论文.本次会议整体上注重技术创新和创新技术的应用,会议成果表明,GPU并行计算基本渗透到地震资料处理的各个环节,对于偏移成像来说,该技术使得逆时偏移和全波形反演的工业化大规模应用成为可能;对地震成像技术而言,各向异性TTI介质的声波方程和弹性波方程的逆时偏移仍是地震技术发展的重要方向,提供高精度速度模型和弹性参数的三维波动方程的全波形反演技术是未来十年,乃至更长时间的攻关研究方向.随着勘探的复杂化,非常规油气的地球物理技术和微地震压裂的检测方法正逐渐成为地球物理工作者重视的研究内容;另外,开发和井中地球物理技术是油藏开发后期的剩余油预测、油藏描述和监测的关键技术.     

高频地震层序解释技术及应用

常规地震剖面由于分辨率有限,难以实现高频层序的解释,本文采用反射系数反演技术和地层切片技术,形成了高频层序解释方法.反射系数反演技术有效提高了地震剖面的分辨率,有利于建立三级层序格架,结合地层切片技术,可以方便快速的得到初始高频层序界面,采用平面控制剖面的解释方法,用切片平面沉积展布的合理性检验高频层序解释的合理性和等时性,指导高频剖面上高频层序解释方案的调整,减少了层位解释的多解性,增强了层位的等时性.在高频层序格架控制下形成新的地层切片,等时性比三级层序格架更强,可以更好的刻画平面沉积特征.高频层序解释技术避免了常规层位解释的繁琐和多解性,具有很强的实用性,同时高频层序的地震相分析又为沉积微相研究提供了可靠的基础资料,有利于储层预测或开发级别的储层研究.