基于小波变换的叠前地震弹性参数反演

 常用的叠前反演方法是对目标函数的非线性做近似线性化处理，使反演结果接近全局最优解，否则易陷入局部极小。此外，叠前反演是针对地震道或者反射系数的拟合，其目标函数中存在许多局部极小，这些都直接影响到迭代反演达到全局极小。为此本文提出基于小波变换的叠前地震弹性参数反演方法。由于小波多尺度反演是一种加快收敛速度、克服局部极值影响、搜索全局最小值点的有效反演手段，因此具有很强的抗噪能力及较高的分辨率。模型试验和实际资料处理结果表明，本文方法不仅能提高解的稳定性、加快求解的速度，而且具有较高的纵、横向分辨率。     

改进的布谷鸟MT反演算法

由于大地电磁（MT）数据的反演是高度非线性的,传统的全局优化算法收敛速度慢,且易陷入局部极值。为此,提出一种结合单纯形法的全局布谷鸟算法（ICS）反演MT数据。针对布谷鸟算法（CS）精于探索、疏于开发的特点,引入粒子群算法中的全局最优解,加强算法的局部搜索能力;同时结合单纯形法对较差鸟巢进行改进,进一步提高寻优精度。理论和实测数据反演结果表明,改进后的算法反演结果更稳定,收敛速度更快,求解精度更高。     

混合优化波阻抗反演方法研究

地震反演常用的线性算法具有较快的收敛速度，但是易陷入局部最优解。因此需要引进一些非线性优化算法求解全局最优解。近年来相继出现了模拟退火、遗传算法、禁忌搜索算法和混沌搜索算法等，虽然这些算法具有较强的全局优化性能，但是其计算速度慢，远远不能满足实际生产的要求。如何将上述两类算法结合起来实现优势互补成为了反演中的一个重要课题之一。文章提出的混合优化波阻抗反演方法综合了共轭梯度算法和模拟退火算法的优点，在模拟退火反演框架内加入共轭梯度迭代算法，即在模拟退火反演过程中，当目标函数值满足给定的条件时，进行一定次数的共轭梯度迭代反演，最终以模拟退火反演结果来判断其收敛性。实际计算表明，该方法不仅收敛速度快，而且抗干扰能力强，计算得到的波阻抗剖面能较好的反映地层地质特征。     

蚱蜢算法在瑞雷波频散曲线反演中的应用

蚱蜢算法是一种新型的群智能优化算法,其灵感来源于蚱蜢在不同阶段表现出的独特觅食行为。该算法将蚱蜢算子的移动分为局部搜索与全局搜查两个阶段,算子每次移动均受其余所有算子的共同影响,以保证收敛到精确解。将蚱蜢算法引入面波频散曲线反演,以获得近地表横波速度。基于理论数据和实测瑞雷波数据,分析了利用蚱蜢算法计算近地表横波速度的有效性和适用性。目标函数解在反演迭代过程中能够快速收敛到全局最优;模型参数的分布概率高,即在寻找到全局最优解的同时,能够确保解中每个参数同时达到最优,保证了反演结果的可靠性。     

快速共轭梯度法频率域声波全波形反演

针对全波形反演中Hessian矩阵庞大、共轭梯度法收敛速度慢的问题,提出了一种新的算法--快速共轭度梯度法(Fast Conjugate Gradient,FCG)。该方法通过引入新的变量对共轭梯度法进行改进,在加快收敛速度的同时使收敛更加稳定,额外的计算量是少许的点乘计算,计算量增加很少。将该法应用于频率域声波全波形反演中,并用简单的凹陷模型和抽稀的复杂Marmousi模型进行测试。测试结果表明：相对于传统的共轭梯度法,该方法能加快收敛速度,同时深部反演效果更好。     

基于混合快速共轭梯度法的有限差分对比源反演

有限差分对比源反演（FDCSI）是一种解决逆散射问题的方法,该方法在反演中背景模型保持不变,只进行一次全正演计算,减少了计算量。FDCSI将逆散射问题转化为优化问题,采用常规共轭梯度法优化目标泛函,但收敛速度较慢,影响反演效率。为此,在研究频率域声波方程有限差分对比源反演方法的基础上,提出了基于混合快速共轭梯度法的有限差分对比源反演方法,提高了反演效率。混合快速共轭梯度法是在快速迭代收缩阈值算法基础上改进得到的优化方法,该方法适用于有限差分对比源反演,在不增加单次迭代计算量的基础上加速目标泛函收敛,保证了对比源反演算法的快速稳定收敛。     

一种新的全局最优化反演计算方法

本文提出了一种新的最优化算法－坐标扰动法。该方法只需利用目标函数值,无需函数的导数,以正交的坐标轴方向为基本的搜索方向,当沿某基本的搜索方向搜索失败时,则对其进行扰动,从而改善其收敛性、达到全局收敛的目的。文中以一个函数极值求解问题和一维正交各向异性介质波形反演问题为例所进行的计算处理结果表明,本文提出的方法具有良好的全局收敛性,几乎不依赖于初值,便能以较高的精度逼近最优解。     

基于Powell 遗传退火精确罚函数法求解气井产量动态优化模型

针对气井产量动态优化模型的非线性特点,提出了基于Powell 遗传退火精确罚函数解法.该方法把无约束优化中的直接解法Powell 方法作为一个与选择、交叉和变异平行的算子,嵌入到基本遗传算法中,在遗传算法中定义Powell 算子,采用退火精确罚函数法控制罚项,得到一种求无约束优化问题全局最优解的混合遗传算法.该法避免了求解模型梯度的困难,且有效地克服了Powell 方法只能搜索到局部最优解,而由人为给出多个初始点进行多次计算来求最优解时,成功概率不高的缺陷;同时又能显著提高遗传算法收敛到全局最优解的概率.通过实例应用说明该方法实用而有效,可作为气井合理生产制度调整的依据.     

地面微地震资料震源定位的贝叶斯反演方法

针对地面微地震资料信噪比低、初至拾取不准、速度模型难以准确建立等问题,以及地面微地震资料多条测线测量和浅地表地层速度变化复杂特点,研究了地面微地震资料震源定位的贝叶斯反演方法,把所有测线反演结果设定为一个全概率事件,每条测线反演问题设定为一个划分,讨论利用贝叶斯最大后验方法反演震源位置。在反演时浅部采用横向变速模型,中深部采用水平横向均匀速度模型模型。对目标函数的后验概率密度函数、加权函数后验密度函数、速度参数方差的后验概率密度函数进行理论模型拟合,并取拟合后结果作为估计概率密度。采用极快速模拟退火方法加网格法的混合算法作为搜索方法,以网格算法为先导使搜索落入最优解所在的凸区间,再利用极快速模拟退火算法搜索最优解,这样既可以防止算法收敛于局部极值点,又极大地提高了算法的收敛速度。通过理论模型和实际资料验证了该方法的应用效果,即对随机跳动误差较大初至反演能够保证反演结果的精度。     

利用TS与GA的混合算法（TSGA）求取剩余静校正量

静校正问题是一个具有多参数、多极值的全局优化问题,当大量未知参数存在时,常规的遗传算法(GA)几乎必然存在早熟收敛现象,很难保证全局收敛。为此,在Glover理论的基础上,本文提出一种GA与TS(禁忌搜索算法)的混合策略——TSGA。通过把TS独有的记忆功能引入到GA进化搜索过程之中,构造了新的重组算子TSR,针对GA爬山能力差和易早熟的缺陷,把TS作为GA的灾变算子TSM,即当GA陷于局部极值时,用TS对GA进行适当规模灾变,这样既保持了GA的已有搜索成果,又可以使GA跳出可能的局部极值陷阱,最终使搜索向全局极值前进。TSGA通过TS算法克服了GA爬山能力差的弱点,综合了GA具有多出发点、TS具有记忆功能和爬山能力强的优点,较好地解决了剩余静校正量求取的复杂非线性问题。模型数据处理结果表明,文中方法具有适应能力强、能快速收敛于大静校正量最优解的优点,是一项实用的求取复杂地形条件下静校正量的方法。     

多轮次调剖数值模拟研究

多轮次调剖是一项重要的稳油控水措施,提出了三维三相多轮次调剖数学模型,研制了多轮次调剖模拟器。综合考虑了模拟器中堵剂驱油过程中的物理特性,为高含水期油藏进行多轮次调剖油藏工程方案研究提供了有力的工具。结合具体油藏模型,进行了调剖时机、堵剂用量及封堵位置对调剖效果的影响研究。结果表明,在油田进入高含水期,要不断地进行调剖,及时进行各轮次调剖堵水措施间的接替,使油田含水得到控制,产量稳定增长。     

弹性波全波形反演中的四种优化方法对比

弹性波全波形反演(EFWI)是一种高精度成像方法.由于EFWI本质是一个强非线性问题,因此常采用局部优化算法进行求解,不同优化算法的反演结果差异很大.在较为常用的共轭梯度法(CG)、L-BFGS法(Limited-memory Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno Algorithm)的基础...     

航空电磁法三维电阻率反演成像技术

航空电磁测量三维电阻率成像方法能快速测定地下电阻率的分布。给出了三维电阻率成像方法的基本原理，该方法包括近似三维反演因子和综合子空间解算器两部分，三维反演因子可用于近似正向线性电阻率的解译；综合子空间法实质为共轭梯度法的变换，可以通过综合子空间法把大型的线性方程系统简化为较小的、易求解的非线性系统。三维成像法属线性反演法，可直接用于测定三维电阻率分布，通过模型试验对该方法进行了可靠性验证，结果表明三维电阻率成像能更好显示地质体的导电性，同时可提供大量地质构造信息。     

改进形式共轭梯度算法在储层敏感性预测中的研究

通过对共轭梯度算法的深入研究和分析,提出改进形式的共轭梯度算法模型。在Matlab 2009和Visual Studio2010混合编程中加以实现。通过验证得知,该算法模型预测的储层敏感性参数与实测数据几乎无误差,适合生产实践的需求,能解决实际问题,值得在生产实践中进行推广应用。     

三维一阶速度-应力声波方程全波形反演

基于时间域三维一阶速度—应力声波方程,采用基于摄动理论的伴随状态法,推导出时间域三维一阶速度—应力声波方程的伴随方程及相应的纵波速度的梯度计算公式,并采用交错网格有限差分法计算正向传播波场及逆时外推的伴随波场,进而计算出纵波速度的梯度,在此基础上采用共轭梯度法更新纵波速度模型,实现了基于一阶速度—应力声波方程的三维全波形反演方法。由于基于一阶速度—应力声波方程,该方法能够方便地采用交错网格有限差分法求解。由于基于GPU在时间域实现,波场正向传播及逆时外推时较直接、快速。模型测试结果证明了方法的可行性和有效性。     

不完全Cholesky共轭梯度法及其在地电场计算中的应用

本文给出了解大型稀疏线性方程组的不完全Ｃｈｏｌｅｓｋｙ共轭梯度（ＩＣＣＧ）算法全过程，包括矩阵的高效一维压缩存储，系数矩阵的不完全因子化及最后的共轭梯度求解。该方法收敛快速，稳定，且内存要求相对小得多，通过点源二维地电场的有限差分计算实例，说明了ＩＣＣＧ方法较之直接方法有更大的潜在优势，是地电三维正演的强有力工具。     

利用广义共轭梯度算法求解地震道反演问题

为了提高地震道反演结果的稳定性，减少反演工作的计算量，降低所需计算机内存资源，本文在经典共轭梯度算法的基础上，提出了可适应更复杂情形的地震道反演问题的广义共轭梯度算法。该算法精度高，运算速度快，抗病态能力强。此外，还针对地震道反演这一具体问题，对灵敏度矩阵进行深入剖析，推导出了不同需要合成灵敏度矩阵的递推算法，从而大大节约了计算机内存资源。由于新算法可将灵敏度矩阵运算分解成褶积和相关运算，使整个递     

强工频干扰波的提取与消除方法

针对强工频干扰问题，提出了在时间域内提取单频干扰的共轭梯度方法。采用串联方法消除工频干扰及其谐波，即逐个提取单频干扰波，然后从地震记录中减去该单频干扰波，最终达到消除工业电干扰的目的。理论记录试算和实际资料处理结果表明，即使是对于常规滤波方法难以消除的极强的工频干扰，该方法仍然获得了较好的效果。在工频干扰较强的情况下．陷波滤波方法将导致信号起跳时刻模糊．而本方法则不存在这样的问题。此法适用于提取和消除各种频率的干扰波。     

井地电法的准解析近似三维反演研究

 针对复杂地电模型的井地电法三维反演方法研究一直是一个具有挑战性的课题。传统的积分方程法作为一种直接的三维电磁正演近似模拟方法，计算量很大，精度低。为避开积分方法的缺点，准解析近似法（QA）应用而生，此法以计算速度快，精度高最具特色。本文在准解析近似和重加权正则化的共轭梯度法的基础上，推演出一套可实际应用的算法，并用Visual Fortran 6.5开发了井地电法三维准解析近似反演程序。通过理论模型的合成数据反演试算，表明基于准解析近似法和加权正则化的共轭梯度法的井地电法三维反演程序有着计算速度快、反演精度高等特点。     

电阻率层析成像技术的回顾与展望

电阻率层析成像作为物探技术的前缘课题之一，具有广泛的应用前景,近几年得到迅速发展，出现许多新方法。对电阻率层析成像的几种实现方法，如佐迪法、电阻率反投影法、电流线追踪法、积分法、共轭梯度法、等位线追踪法等的现状、进展作了系统介绍，论述了各种方法的优缺点及最新进展情况，提出了进一步研究的方向。