模拟退火波阻抗反演及其应用

地震反演技术在油气地质储量研究及井位部署等方面的应用广泛。由于地震资料的带限性，使得反演时的目标函数在多处存在极小值，需通过在模型空间的广泛搜索寻求全局最优解。模拟退火波阻抗反演方法是寻找全局最优解的较好方法之一，它与约束稀疏脉冲反演及宽带反演方法不同，通过使全局最优对地震资料进行波阻抗反演。该方法综合利用石油地质、地球物理等进行约束反演，最终得到详细的储层模型，其波阻抗反演剖面的分辨率明显高于目前广泛使用的约束稀疏脉冲反演结果。     

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。     

自适应优化参数模拟退火的叠前地震联合反演方法

叠前地震反演是一种地震数据定量处理与解释的重要技术，全局优化算法是叠前地震反演中一种有效的弹性参数估算方法。作为一种主要的全局优化算法，模拟退火算法广泛用于地震数据反演，但该算法涉及的多种优化参数(如初始温度、扰动范围等)对反演结果具有重要影响。模拟退火参数优化主要是通过模型试算进行设置，但此类经验性方法易引入误差，不具备推广性。为此，提出了一种基于自适应优化参数模拟退火的叠前地震联合反演方法。首先，联合贝叶斯线性反演与模拟退火非线性反演方法，通过线性反演结果驱动后续优化参数的估算及先验模型的构建；其次，针对不同地震道的数据差异，逐道计算适用的初始温度及扰动范围，有效提升了算法的适用性及稳定性。合成数据测试及实测资料应用表明，相比常规模拟退火反演方法，该方法的弹性参数反演结果与测井数据的相关系数更高。     

约束模拟退火反演

模拟退火算法的最大优点是可以突破寻优过程中局部最优的限制，所以该方法适用于解决地震反演中普遍存在的非册凸性目标函数的最优化问题。本文讨论了用模拟退火（ＳＡ）法进行地震资料的参数反演以及约束条件对反演过程的控制作用。约束条件包括模型参数取值范围和选择初始模型，加入约束条件提高了模拟退火反演的收敛速度，使反演解更为合理。通过理论模型试算和实际资料试处理，证明该方法精度高，实用性强。     

谱反演在地震属性解释中的应用

任何一个反射系数序列都可以分解成奇、偶分量,奇分量不利于检测薄层,而少量的偶分量可以提高薄层的分辨能力,谱反演的实质就是利用偶分量在厚度趋于零时的有效干涉提高地震资料的分辨率。谱反演是在谱分解的基础上,通过反演方法使频率域目标函数达到极小而反演出反射系数、薄层厚度,在没有噪声和地震子波已知的情况下,可以识别任意薄层,并精确地反演出反射系数值。其主要特点是只采用部分频谱资料就可反演稀疏反射系数或层厚。文中利用谱反演方法对大庆油田的三维地震数据体进行了反演,得到反射系数体,并用该反射系数体与给定的宽频带子波褶积,得到提高分辨率后的地震数据体,再对其进行地震属性分析。与常规资料的地震属性分析结果相比,应用谱反演方法可提高识别沉积相和小断层的能力。     

时频联合域贝叶斯地震反演方法

时间域和频率域地震反演分别在不同域中考虑地震响应与模型合成地震记录的匹配程度进而搜索数据空间对应的最优模型参数。从贝叶斯估计理论出发,综合考虑时间域和频率域地震反演在地层分辨率和抗噪性方面特有的性质,联合贝叶斯稀疏反演框架、时间域反演理论及频率域反演方法,提出了基于贝叶斯框架的时频联合域地震反演方法,改善了频率域反演对噪声非常敏感的问题。模型测试表明,时频联合域稀疏反演在地震资料信噪比高的情况下保持了频率域反演分辨率高的优良特性,同时在信噪比低的情况下延续了时间域反演抗噪能力强的优势,有效地提高了地震资料分辨率和压制随机噪声之间的平衡。理论模型测试和实际资料试处理结果验证了该方法的稳定性和可靠性。     

带地形的MT多参量二维快速模拟退火约束反演

在井资料、地震资料等先验知识的约束下，采用非常快速的模拟退火算法对起伏地形的连续电磁阵列剖面(CEMP)资料进行非线性约束反演。理论模型试算表明了方法的正确性及有效性。CEMP268测线实际资料的反演补充了钻井、地震资料的不足，提供了该区重要的生、储层——中生界的厚度及分布，为地质人员提供了重要的基础性数据。     

基于LSQR算法的谱反演方法研究

阐述了谱反演原理,给出了谱反演流程。通过单道模型、楔形模型和Marmousi模型的应用分析,验证了谱反演从地震记录中去除地震子波影响进而得到反射系数序列的效果,揭示了谱反演补偿频谱的过程。谱反演能够分辨出小于调谐厚度的薄层,提高了地震勘探的分辨率;谱反演具有恢复复杂地质模型的能力,适用于复杂、隐蔽油气藏的勘探。     

地质规律约束下的波阻抗反演

地质规律约束下的波阻抗反演是一种以褶积模型为基础的改进的波阻抗反演方法。针对波阻抗反演中的难点，充分考虑了沉积模式的特征，建立了地层波阻抗模型；同时采用贝叶斯估计理论作为地震波阻反演的准则，建立目标函数；在约束条件中加入构造倾角的影响，借助于模拟退火算法，在地质规律的约束下利用地震资料求取地层波阻抗。理论模型的计算结果表明，反演方法是切实可行的。     

稀疏反射系数频率域正余弦分量协同反演方法

谱反演作为近年出现的一种反演方法,不依赖测井资料等先验信息,只需利用地震数据本身的频谱信息就可反演地层稀疏反射系数,并能突破常规地震资料调谐效应导致的分辨率极限。研究发现,时间域的奇偶脉冲分量与频率域的正余弦分量具有等价性。基于此,本文提出一种直接在频率域利用地震数据谱的正余弦分量进行协同反演的方法,得到高分辨率稀疏反射系数序列。理论模型试验和实际资料应用结果表明,利用该方法能取得精确的反演结果,能识别原始地震剖面上无法分辨的薄层和小尺度地质体。     

利用谱蓝化和有色反演分辨薄煤层

基于模型反演在实际应用中,存在反演结果过度模型化、反演可能扩展到地震频带以外以及估计的子波不准确导致反演误差较大等不足,谱蓝化和有色反演可有效白化地震子波,在地震带宽内改善频谱,提高地震分辨率,同时确保谱蓝化后的地震数据保持地下地层的真实反射系数。设计优化了谱蓝化和有色反演技术流程并将其应用在煤层气勘探三维地震资料中,有效地提高了反演波阻抗体对薄煤层的分辨能力。同时,反演结果被用于辅助精细构造解释薄煤层,纠正了单纯利用地震原始数据体解释层位出现的错误。     

井资料约束的地震资料高频恢复

本文提出一种利用井震频谱关系恢复地震资料的高频信息、拓展带宽、提高分辨率的方法.首先利用匹配追踪方法提取井资料中地面地震数据能恢复频段的信息;然后利用高斯振幅谱拟合算法得到与井资料和地面地震资料振幅谱对应的稳定振幅谱,并在频率域建立高斯拟合振幅谱之间的映射关系,同时加入柯西约束项以增加此算法的稳定性;最后将此映射关系应用到整个地震数据体,进行频带拓宽处理,在保存原信号的前提下,增强了高频弱信号的能量,从而提高地震资料识别薄层的能力.应用结果表明,经频带拓宽处理后的地震数据可以获得比原始地震数据更高分辨率的地层参数反演剖面,证明了该方法是识别薄层及其他复杂储层的有效手段.     

基于地质统计信息的谱反演法

利用谱反演技术可有效提高对薄储层的识别能力,但仅利用单一地震信息的常规谱反演技术求取的反射系数的稳定性较差.本文基于贝叶斯理论,将测井等信息转换为地质统计先验信息引入到谱反演过程中,提出了地质统计学谱反演法,该方法综合利用地震、测井等多种信息,使得反演结果稳定、可靠.数值模型试验证明本文方法能获得高分辨率且可靠的反演结果;在渤海海域进行的实际应用表明,钻前预测结果得到多口钻井资料的证实,有效降低了勘探开发风险.     

利用模拟退火算法实现地震叠前反演

讨论了叠前同步反演和模拟退火算法的基本原理,介绍了利用模拟退火算法实现叠前同步反演的技术流程,把实现叠前同步反演分为高保真地震数据处理、共角度道集生成、子波提取和同步反演四大步骤,并重点叙述了模拟退火算法在叠前同步反演中的应用。该方法在苏里格气田砂岩分布及有利含气区预测的应用结果,验证了其有效性,同时表明该方法具有运算速度快、算法稳定、预测效果好等特点。     

基于随机分布共网格模型的重磁电震联合反演技术及应用

针对重力、大地电磁与地震资料联合反演存在的精度和稳定性问题,应用以下技术:①基于统一物性随机分布共网格模型的建模技术;②通过改进地震走时的二维射线追踪计算方法以适用于复杂地质模型;③引入Tikhonov正则化思想至反演中,并加入先验信息进行模型约束,实现重、磁、电、震同步联合反演;④通过模型试验的对比分析对关键参数进行优化;⑤采用完全非线性的全局寻优模拟退火算法,以提高解决复杂问题的能力.实际应用效果表明,加入有效模型约束的正则化联合反演,可以提高反演的稳定性和计算精度,获得更接近实际的结果.     

全局优化模拟退火地震反演技术

基于快速模拟退火算法进行全局优化的多道反演技术是模拟金属冷凝过程中晶体自动有序排列的理论，对准备反演的模型数据作大量的、随机的参数修改（扰动），每次修改后，比较反演结果与实际地震资料的误差，选择误差最小的一些因素指导后来的修改（扰动量），并逐步“降温”，使扰动量逐步缩小范围，最终找出最佳的模型答案，即为反演结果。这种反演技术具有抗噪能力强、分辨率高、忠实地震资料等特点，可以有效的解决多解性问题，达到全局优化，是一种真正的多道、快速、真三维地震反演技术。     

基于均匀设计的自动剩余静校正方法

基于均匀试验设计方法,提出了一种具有较高计算效率的自动剩余静校正算法。该算法利用均匀试验设计方法在庞大的解空间中确定候选解,利用模拟退火规则来选择候选解,从而用少量的计算就能使候选解在模型空间分布更加均匀,提高搜寻全局最优解的速度。同时采用模型的不同分量的温度参数和退火过程的选取方法,使退火过程具有自适应的特点。该方法克服了常规模拟退火方法所具有的寻优空间不均匀以及不同模型分量的退火过程完全相同的缺陷。通过实际地震资料的计算证明,该方法是合理、有效的。     

海洋可控源电磁与地震一维联合储层参数反演

海洋可控源电磁法能识别高阻油气藏,可大幅提高钻井成功率。以Archie公式和Gaaamann公式为基础,建立油气储层的岩石物理关系,并将其引入目标函数,采用模拟退火结合粒子群算法的优化反演方法进行一维海洋可控源电磁和地震数据联合反演,直接得到储层孔隙度和饱和度参数。数值模拟反演结果表明,该算法不依赖初始值,反演效果好。     

联合反演中多尺度地震资料自适应方法研究

对多尺度地震资料进行联合反演可以提高储层的分辨能力.在多尺度地震资料联合反演过程中,因受地面地震、VSP地震和井间地震资料不同尺度数值影响,联合反演目标函数的收敛条件不确定,难以取得稳定且具有地质意义的效果.针对该问题,提出了一种多尺度地震资料自适应联合反演方法,该方法将标准差项引入联合反演目标函数,改进了联合反演目标...     

多参数优化的模拟退火法波阻抗反演

多参数优化的模拟退火法波阻抗反演是通过调整地震资料信噪比、相邻道的相关性、初始模型偏差、反射系数门槛值等约束条件进行地震资料反演的。该方法可以把对地质、物探和测井资料的认识结合到反演中，从而有效地监控反演的结果，得到能真正反映地层岩性的波阻抗。介绍了方法的基本原理，给出了方法实现的具体步骤，包括高分辨率处理、合成记录及层位标定、子波提取、初始模型建立、模拟退火反演和多参数约束条件的调整等。实际资料应用表明：①与常规波阻抗反演相比，该方法可以提高地震资料反演的分辨率；②原始地震数据相干体切片和波阻抗相干体切片的断层位置均与构造图的断层位置一致，与原始地震数据相干体切片相比，波阻抗相干体切片可为断层解释提供更好的依据。