各向异性弹性参数的广义非线性反演方法

在非线性最优化理论的基础上结合地球物理反演问题,提出各向异性弹性参数的广义非线性反演方法。结合各向异性弹性参数反演,推导出反演所需的梯度向量,梯度向量中Jacobi矩阵各个元素的求取是利用与正演完全相同的方法,并构造了一个公式,从单位阵开始来修改函数的海色矩阵的逆矩阵,这样,不用求海色矩阵及其逆阵就能求函数的极小值,减少了计算量,给出了实际的反演结果。地质模型的反演结果证明，该方法是可行的，且反演精度高，具有较好的发展前景。     

基于L-BFGS算法的时间域全波形反演

全波形反演是大规模参数、强烈非线性的最小值问题, 在数学上利用无约束的非线性最优化方法求解。本文基于标量波动方程, 利用最小二乘法建立了无约束的目标函数, 推导了时间域目标函数的梯度算子表达式; 在迭代求解问题上利用有限内存L-BFGS算法, 结合最优化一维线搜索方法, 求解全波形反演的强非线性问题。通过复杂断块模型的理论测试验证了反演算法的稳定性和适应性, 实际资料的初步测试验证了反演算法的有效性。     

遗传算法反演HTI介质各向异性参数

具有水平对称轴的横向各向同性（HTI）介质是用来描述含有平行垂直裂隙的裂缝性油气藏的最简单方位各向异性模型。本文针对任意各向异性程度的HTI介质水平反射界面，根据任意方位角（测线方向与主轴方向的夹角）转换波动校正速度公式，利用遗传算法反演介质的各向异性参数。在多分量三维勘探中，通过P－P方位变化的动校正速度，反演出P波入射的垂直速度，Thomsen参数δ和地下裂缝的方位角，通过P＿S1，P－P可以求得S1－S1波随方位变化的动校正速度，反演出S波入射的垂直速度和Thomsen参数γ。为了有交效地克制优化问题中的非线性，多峰值问题，本文采用遗传算法以得到全局最优解。并采用伪并行遗传算法，有效防止搜索过程中早熟现象的发生。     

应用遗传算法进行地震各向异性反演

我们以遗传算法为基础,研究了一种用于求取地震测量数据各向异性参数的一般反演方法。我们将这种技术应用于Conoco公司在俄克拉荷马试验场,得到了两组方位VSP数据集,进行了横波观测数据的反演。对六方和斜方晶系求取了水平极化方向和时间延迟。模型求解结果与过去应用全波型合成数据的试验和误差匹配得到的研究结果相一致。横波分裂观测结果表明了横波线性奇异性的存在,并且与试验场已知的倾斜裂缝体系相一致。在全波型模拟之前应用了该反演方法,结果表明,在保持相同精度的同时可以大大节省计算时间。     

交叉偶极子声波测井各向异性反演的混合方法研究

交叉偶极子声波测井提供了一种评价地层各向异性手段,通过各向异性可以进一步来评价压裂效果、探测裂缝以及检测地应力,因此快速精确地从交叉偶极子测井数据中反演出地层各向异性有重要意义。系统研究了两种不同的模拟退火方法,通过一个测试函数对比研究了两种方法的特性,并结合声波测井数据局部连续的特点,提出了混合两种模拟退火方法进行交叉偶极子各向异性反演。对实际测井数据进行处理的结果表明,与单独使用两种方法之一相比,该方法既提高了各向异性反演的处理速度,同时各向异性的快波方位有较好的稳定性,能够满足工程上的要求。     

方位各向异性交叉偶极全波形的模拟与反演

描述了采用新算法反演两组真实数据组的结果,该数据组是采用边界元素技术通过计算机生成的。作为深度的一个函数,边界元素技术通过改变每个源位置的岩石物理性质来模拟12个接收器的微地震波曲线,得到的综合数据组用作新反演算法的观察数批、应用的宗旨是用综合数据测试和检验该算法,从而建立一个反演真实交叉偶极声波测井曲线的协议。     

用遗传算法反演裂隙各向异性介质

自Ｃｒａｍｐｉｎ和Ｂｕｓｋ（１９８６）指出横波双折射可为油气藏开发提供一种有用的工具以来，国外利用ＶＳＰ的横波分裂检测来研究裂隙型油气茂的工作大为增加。本文采用全局搜索的遗传算法反演含裂隙介质的参数，理论实例表明，该法是有效的并有一定抗噪能力。     

非线性地球物理反演讲座之四──非线性地震反演方法的补充及比较

与上一讲接续，本文首先介绍以法国学者Tarantola为代表发展的一种结合波动方程逆散射与最小二乘准则的地震反演方法，其理论分析还导致了共轭梯度下降算法的迭代格式；其后介绍非线性优化的另一种常用算法──仿真退火；最后，从原理、计算成本及对计算机的要求、应用可能性等方面，对本讲座中介绍过的五种非线性地球物理反演方法作了比较，以此作为对当前非线性地球物理反演的发展作一总结。     

地震非线性反演方法研究与应用

本从非线性动力学系统演化的相变出发，讨论了地震非线性反演迭代过程，采用逐次线性化方法并引入混沌理论研究了一种基于模型的高分辨率迭代反演方法，最后用理论模型和实际地震数据做了数值试验，取得很好的效果。     

波在PTL介质中传播的旅行时反演

本文对Byun(1990)的横向各向同性介质的旅行时反演方法作了两点改进:其一是根据优化后的V_r值计算一个初始的F值,然后再根据这个初始值进行最小均方误差分析;其二是对初始值进行优化分析时,提出用测量值(或由式(4)和式(10)计算的理论值)作为实际值进行拟合,而Byun的方法是用式(11)的计算来得到一个实际值。理论模型证明:本文所述方法有一个比较宽的适应性,而Byun方法只在弱各向异性时才可以得到较精确的结果。     

各向异性介质三维纵横波联合叠前反演方法及应用

 为了提高储层预测精度,本文利用三维三分量资料及前期处理结果,以各向异性(TI)介质弹性波传播理论为基础,研究了多波精确振幅特征方程,进而推出三维各向异性介质纵横波联合叠前岩性参数反演方法。该方法利用叠前NMO道集,将5个岩性参数在同一方程联合求解,可同时获得5个反演参数。为保持反演参数的独立性,可直接反演地层纵波速度、横波速度、密度及另两个各向异性系数,进而计算出地层的弹性参数、弹性阻抗(EI)及弹性阻抗梯度(EIG)等共13个岩性、弹性参数,用于对岩性及流体的识别和描述。文中采用的纵横波联合叠前反演方法可提高反演的可靠性和精度,经实际三维多波地震数据处理证明了方法的适用性。     

各向异性介质中横波特征的实验研究

本文利用剪切振动的超声换能器作为发射声源和接收器，在实验室内观测横波在已知的弹性结构的人工复合材料和裂隙细砂岩样品中的传播特征，由实验证实：（１）横波沿复合材料层面或岩样裂隙方向传播时，存在两种速度的横波，其中快横波的偏振方向平行样品的弹性结构方向（层面或定向裂隙）而慢横波的偏振方向垂直结构方向。（２）当入射横波（发射器或接收器）偏振方向与样品弹性结构方向平行或垂直时，只能观测到一种横波（快或慢横     

用遗传算法反演层状弹性介质

地球物理反问题是一个典型的非线性最优化问题，而常用于评价解估计的目标函数却是一个具有多极值的非线性问题。常规的局部线性化反演方法往往易于陷入局部极大值之中，且严重依赖于初始模型的选取。遗传算法则是一种全局性搜索方法，不易于陷入局部极大值之中，且对初始依赖性不大，能较好地解决这一问题。本文在遗传算法中引入了多个目标函数的综合评价和灾变过程，对层状弹性介质（水平界面和弯曲界面）的纵、横波速度和密度进行     

层状弹性介质三参数同时反演

本文提出一种利用纵波激发、纵波和横波同时接收的两个或多个入射角平面波地震记录同时反演层状介质密度、纵波速度和横波速度的有限带宽反演方法。该方法基于弹性波方程，因此能处理各种转换波和多次波。对有限带宽记录及合有噪声的数据试算表明；这一基于层剥离和优化思想的准特征带方法运算速度快、稳定性较好，并具有一定的抗噪能力。     

TI介质多波AVA方程及参数反演

介质各向异性对多波振幅随着入射角的改变而变化(AVA)有着重要的影响。根据Aki和Richards的方法，建立了横向各向同性(TI)介质分界面上的多波振幅特征方程．由此方程可精确计算TI介质中平面波入射时的多波反射和透射系数，并可建立TI介质岩性参数反演方程。理论模型和实际多波地震记录反演结果表明，用各向同性介质理论的方法对TI介质进行参数反演将产生较大的误差．而基于TI介质振幅特征方程的AVA反演不仅能得到高精度的地层参数．还能得到地层的各向异性系数．对裂隙型地层的研究有重要意义。     

扩散蒙特卡罗反演方法及应用

扩散蒙特卡罗方法是量子力学中研究多体系统的一种有效数值计算方法,具有较强非线性搜索能力,能够更好地求得全局最优解。本文将该方法从量子力学范畴引入到地震反演这样的经典系统,通过数值模拟试验验证了该方法的可行性。在此基础上,进行了实际地震资料的反演,获得了较好的反演结果,表明把扩散蒙特卡罗方法应用于地球物理反问题的求解是成功的,它适合于非线性、多极值的地球物理反演问题,在避免陷入局部极小等方面有着一定的优势。     

双相各向异性介质弹性波传播交错网格高阶有限差分法模拟

含流体孔隙各向异性介质中的弹性波传播问题是目前石油勘探和地震学研究的难点之一。基于Biot理论,本文提出了二维双相任意倾斜各向异性介质三分量弹性波方程交错网格任意偶阶精度有限差分解法,并对均匀及两层双相VTI介质和TTI介质中的弹性波场进行了模拟。波场快照和合成记录表明:当横波源的偏振方向与TI介质的对称轴存在一定夹角、且耗散系数较小时,在固相与流相中存在快横波、慢横波、快纵波和慢纵波;双相TI介质中横波分裂现象及波前面尖角和三分叉现象与TI介质中的基本相同,只是黏滞相界中弹性波速度有所减小,且具有频散和衰减特性;从直达波转换为反射波后,该波型具有反射波的性质。     

高分辨率非线性地震波阻抗反演方法和应用

在岩性高度非均质的复杂储层横向预测中，由于可观测信息的重叠、缺失以及噪声的干扰，反演问题总是对应着不唯一、不稳定和不确定的解，因此基于线性假定的储层横向预测技术已不适应这类地区的岩性勘探。为此，提出了一种多井约束分频非线性地震波阻抗反演方法。给出了反演方法的基本原理和算法结构，详细讨论了方法中的关键技术——井旁多级地震反子波的提取、直接反演初始地震波阻抗、井旁多级地震子波的提取、间接反演最终地震波阻抗和大尺度地质模型约束等。在琼东南盆地和南黄海北部盆地，利用实际资料对多井约束分频非线性地震波阻抗反演方法进行了验证。首先对井的波阻抗曲线进行了多尺度分解，并进行了频谱分析；在此基础上，通过井约束波阻抗反演提取了多级统计地震反子波序列；然后分别利用井的不同尺度的频率分量作为约束条件，进行了地震波阻抗反演，获得了低频波阻抗剖面、中高频波阻抗剖面以及由低频和中高频波阻抗剖面合成的全频波阻抗剖面。对这些波阻抗剖面的分析表明，低频波阻抗剖面反映的是大套地层的岩性结构，中高频波阻抗剖面则很好地刻画了地层岩性的细节。因此，可以利用高分辨率的中高频波阻抗剖面识别砂体的边界以及进行含油气性判别。