二维大地电磁数据的聚焦反演算法探讨

 文中简要分析了当前地球物理反演中几种常用的模型目标函数，并根据聚焦反演成像方法的基本理论，在大地电磁反演目标函数中引入了一个新的稳定泛函，以代替传统最小构造或最大平滑准则下的模型目标函数。通过对自适应正则化共轭梯度法解最优化问题过程的研究，以及对几个典型模型的试算，并将其结果与传统反演算法结果进行对比分析，表明了本文方法的正确性和较高的计算精度。最后对雷—琼拗陷一条实测的测线的MT资料进行聚焦反演成像处理，并与同一测线的地震资料进行对比表明,聚焦反演结果具有很高的准确性。     

大地电磁反演方法的数学分类

大地电磁法(MT)经过50多年的发展,已经从一维反演步入到二维、三维反演阶段,如今大地电磁反演方法众多,但大多是利用目标函数梯度信息的线性化迭代类方法,并且基于相同的思想来改善反演问题的不适定性。本文简要介绍了MT反演中基本的正则化思想,根据几种主要的MT反演方法所采用的不同数值优化算法,对它们进行了数学上的分类,明确了其区别与联系,并对各种方法的主要优缺点进行了比较,最后探讨了MT反演的发展趋势。     

多先验信息约束的三维电阻率反演方法

先验约束信息可以有效提高直流电阻率三维反演精度,多数约束信息的施加是通过修改目标函数实现的,具有约束信息单一、施加约束信息繁琐的不足。为了改进上述问题,修改迭代重加权最小二乘法反演方程,将数据加权矩阵中的重加权函数修改为误差函数和互补误差函数的形式,增加结构度量、权重均值和标准偏差等参数,通过修改地下空间不同区域的重加权函数参数,达到施加不同先验约束信息目的;反演方程计算采用并行共轭梯度最小二乘法,以提高反演速度。在合成数据算例中,分别施加了平滑约束、块状约束和多信息混合约束,反演结果表明多信息约束的成像精度远大于单一信息约束。工程项目中可根据地质结构状况合理选择权函数参数,达到提高三维电阻率反演精度和计算速度的目的。     

大地电磁、地震与重力资料综合反演在徐闻地区的应用

在对联合反演和模拟退火算法研究基础上,利用大地电磁(MT)与地震资料的模拟退火约束同步反演技术，对雷州半岛徐闻地区的MT资料和地震数据进行了处理。研究区第三系玄武岩发育,地震勘探难度大，资料品质受到一定影响,因此利用MT资料并结合重力等资料,通过联合反演来解决深部目的层的分布及基本构造特征,为加快油气勘探及部署提供依据。在物性研究基础上,建立了该区基本的物理[CD*2]地质模型,通过大地电磁与地震资料的模拟退火约束同步反演，并结合重力资料进行了顺序反演和综合解释,确定了该区的速度、电性、密度结构,为构造研究提供了全面和可靠的依据,证明了联合反演的必要性和有效性。     

基于先验约束的深度学习地震波阻抗反演方法

不同于传统的深度学习反演方法,文中提出一种基于先验约束的深度学习地震波阻抗反演方法:参照地震相类型分割待反演区域,且将区域分割结果作为一种明确的空间约束条件监控网络模型的反演过程;将蕴含丰富低频信息的初始模型作为一种标签以丰富反演结果的低频信息;并使用一种强抗噪性激活函数提高网络模型对噪声数据的适应能力.为降低标签数据...     

控制源电磁测深中视电阻率曲线直接反映了层状介质的电阻率

由于ρa数据可提供界面电阻率随深度变化的信息,在直流电阻率测深法中,将实测电压值换算成电阻率ρa是一个有效的步骤。然后,这种电阻率信息有助于选择测深数据的反演模型。在控制源电磁法中(CSEM),把实测电磁场转换为视电阻率值仍未流行。引起这种局面的原因可能是由电磁场分量反演半空间电阻率存在困难,且反演具有非唯一性,单     

MCSEM和地震AVA数据联合反演储层物性

海洋可控源电磁（MCSEM）数据对高阻的含油气储层比较敏感,联合反演MCSEM和地震数据可提高储层物性参数估计的可靠性。本文提出一种利用MCSEM和地震AVA数据联合反演储层物性参数的方法,该方法利用Archie公式和Gassmann方程建立储层物性参数与电磁属性（电导率）和地震属性（速度、密度）之间的联系,采用模拟退火（SA）算法求解联合反演目标函数。模型试验表明,与单一数据反演结果相比,联合反演MCSEM数据和地震AVA数据能够得到更可靠的储层物性参数估计,且与基于梯度下降的Occam反演方法相比,该方法不依赖于初始值。     

时频电磁法多分量联合反演及在川西火成岩勘探中的应用

近年来,非地震勘探在川西地区火成岩、深层结构和断裂研究方面发挥了一定的指导作用,特别是时频电磁法通过弱异常信息提取、精细反演,在寻找火山通道、探索火山岩形成机制方面效果良好。由于人工场源的存在,其产生的非平面波效应、阴影效应以及场源附加效应会造成资料反演的多解性,使数据反演成像的质量偏低,甚至造成假异常。多分量电磁场反演是克服上述困难的一种有效手段。从时频电磁勘探的原理出发,推导了二维模型三维源九点差分结构的有限差分正演公式。根据正则化反演原理,构造了多分量联合反演目标函数,推导了适合时频电磁法的多分量联合反演算法。为了平衡不同分量之间数量级的差异,在反演过程中增加了动态平衡系数。理论模型测试结果表明,相对于单分量数据反演,多分量联合反演对模型恢复的效果更好。加噪模型数据测试结果表明,该算法正确、可靠,同时具有较好的抗噪性。利用该方法对川西地区实测时频电磁数据进行处理,反演结果与钻井信息和其他已知信息吻合,证明该算法实用且有效。     

电磁与重力数据非线性约束联合反演

利用已知的地震、地质、电测井等资料进行电磁、重磁资料约束联合反演是提高重磁电勘探分辨率的重要途径。基于测井统计的电阻率与密度两种物性参数之间的关系,同时利用测井数据、地震剖面、地质解释剖面等先验信息约束建模,采用非线性的人工鱼群反演算法,实现了基于井震约束的大地电磁与重力数据的并行联合反演,提高了电磁和重力勘探的分辨率。模型和实测数据测试反演表明,提出的非线性约束联合反演方法有很好的实用性。     

地震资料的加权约束反演方法

在地震资料反演过程中，初始模型的选择很重要。本文将初始模型作为一个独立的数据单元，通过在初始模型和地震道褴中权来定义目标函数，并用约束共轭梯度法求解。本方法对初始模型的精度要求低，运算速度快。文中给出了有井时和无井时的资料处理流程。     

地震数据谱反演压缩感知算法实现及应用

地震数据谱反演是将地层反射系数分解为奇分量和偶分量,再利用部分谱信息进行反演的方法.基于压缩感知算法的谱反演,通过梯度投影稀疏重构实现地震谱反演,能够很好地实现谱反演目标函数求解.同时,利用地震数据的二次谱估算地震子波谱用于谱反演.合成数据和实际数据试算结果表明,联合地震数据二次谱算法和基于压缩感知算法的谱反演方法较好...     

基于不等式约束的井中激电三维反演研究

井中激电三维反演存在多解性且计算时间长,制约了其由理论走向实际应用。针对这一问题,采用非线性共轭梯度(NLCG)反演方法,在反演目标函数中直接施加约束条件压制其解的非唯一性,也就是将介质电阻率取值范围作为先验信息和约束条件以惩罚函数法的方式引入到反演目标函数中。与常规三维电阻率反演目标函数相比,增加了不等式约束项的目标函数理论上可以压制反演的多解性。理论模型的反演结果表明,基于不等式约束的井中激电三维反演方法有效地改善了反演结果的精度,以惩罚函数法施加不等式约束条件的方式现实可行。     

多尺度地震资料稀疏贝叶斯联合反演方法

针对地面和井中地震资料在不同尺度上置信度不同的问题,提出了多尺度地震资料稀疏贝叶斯联合反演方法。利用尺度分解方法分析多尺度地震资料与井旁合成地震记录的匹配度,以此为标准确定各种资料对应的尺度约束算子。从贝叶斯理论出发,进一步假设模型参数服从柯西先验分布,保证了反演解的稀疏性。引入尺度约束算子,建立多尺度地震资料稀疏联合反演目标泛函,采用PRP（Polak-Ribiere-Polyak）共轭梯度进行优化求解。模型测试和实际资料处理表明,多尺度地震资料稀疏贝叶斯联合反演方法有效利用了地面地震资料和井中地震资料中高置信区间内的尺度信息,为面向储层的综合研究提供了高精度的反演结果。     

裂缝型储层预测的各向异性梯度反演方法研究

为了解决常规各向同性介质三参数反演方程难以满足各向异性介质四参数反演的问题,同时也为了解决难以获取测井各向异性信息的问题,建立了基于零约束的各向异性梯度四参数反演方程,提出了裂缝型储层预测的各向异性梯度反演反法。首先根据贝叶斯理论建立各向异性梯度四参数反演目标函数;然后将待反演参数零约束项加入到目标函数中,得到基于零约束的各向异性梯度四参数反演方程;求解该反演方程,得到各向异性梯度最大似然解,据此预测裂缝型储层。实际资料应用结果表明,该方法反演的各向异性梯度异常与钻井的裂缝发育区位置吻合,说明基于零约束的各向异性梯度四参数反演方法可以为裂缝型储层预测提供有效的技术支撑。     

时频电磁(TFEM)技术：数据联合约束反演

在油气勘探中,时频电磁（TFEM）数据反演可以利用更多的已知资料。充分利用已知资料有效减小反演非唯一性具有重要意义。建立联合反演目标函数,采用人工鱼群算法实现TFEM勘探水平电场和垂直磁场的联合约束反演;设计层厚度、电阻率和极化率等参数三类模型空间,以实现对不同层位参数的灵活约束,给出了模型参数空间设置的方法和规则,能够充分利用或多或少的已知资料对反演参数进行约束;同时提出了三类模型的分步反演方案,其中一些措施有效地减小了反演结果的非唯一性、提高了反演精度。模型测试和实际剖面反演表明,人工鱼群算法和分步约束的反演方案能够很好地克服反演的非唯一性并确保勘探精度和效果,有较强的实用性。     

波动方程反演中基于势函数的约束处理方法研究

地球物理反演问题很复杂，具有多解性，解决方法之一是在反演中引入先验信息，对解空间进行约束，增加反演过程的稳定性。首先对约束条件表示方法进行了讨论；然后论述了利用势函数描述约束条件的方法，即利用模糊数表示先验约束信息的不确定性，通过指数函数构造约束势函数，这种势函数能够描述地震资料反演中的等式约束、区间约束和方向约束；对地震资料波动方程反演中的区间约束、梯度约束和方向约束进行了详细讨论，分析了约束势函数的梯度特征，并将约束势函数结合到目标函数中；最后对梯度约束和方向约束势函数在应用中存在的问题进行了分析。梯度特簿分析和模型试验表明，约束势函数通过对解空间大小的约束，增大了有效信息在梯度场中的比重，提高了梯度计算的精度，增加了反演过程的稳定性，提高了收敛速度。     

重力梯度张量数据的三维反演方法与应用

全张量重力梯度测量技术日趋成熟,已成为地球物理勘探的重要方法之-。本文将重力异常三维反演技术应用于重力梯度张量数据反演,并针对重力梯度张量数据,构建了联合反演目标函数,同时引入投影梯度算法对反演求解过程施加约束。通过理论模型试验和实际资料的应用,表明了方法的可行性和应用前景。     

模型约束基追踪反演方法

基于反射系数奇偶分解的基追踪反演方法,补充了地震资料中所缺失的低频与高频信息,较好地提高了反演结果对地层的分辨能力。但仅仅使用稀疏约束加入的低频信息缺乏合理性,可能与工区的实际地质情况不符,需要进一步改善反演结果的横向连续性。因此,提出在基追踪反演目标函数中加入模型约束,得到模型约束的基追踪反演目标函数,并使用梯度投影稀疏重构(Gradient Projection for Sparse Reconstruction,GPSR)算法进行求解。模型约束的加入增强了反演的稳定性,使得反演结果中的低频信息更加符合工区实际地质背景信息,并且能够改善反演结果的横向连续性。楔形模型和实际数据测试结果表明,模型约束基追踪反演方法不仅保持了基追踪反演的稀疏性,地层阻抗呈现块化,反射界面刻画清晰,而且反演方法更为稳定,反演结果的横向连续性得到了改善,从而验证了该方法的可行性。     

陆上地震资料全波形反演策略研究

全波形反演已成功应用于海上地震资料,而陆上地震资料全波形反演应用还面临诸多难点。研究给出了一种针对陆上地震资料的全波形反演策略:首先采用相位拟合互相关目标泛函增强全波形反演的适用性;其次构建动态波数域滤波梯度预处理方法压制梯度噪声;最后采用构造倾角信息约束的自适应高斯平滑算子改善反演结果质量。二维陆上地震资料的反演结果表明,该策略可有效实现陆上地震资料高波数全波形反演速度建模。     

改进的大地电磁与地震资料联合反演方法在黔中隆起区的适用性研究

为了解决复杂地质问题以及大地电磁(MT)与地震资料联合反演存在的问题,结合已有研究成果,利用基于不同物性参数随机分布共网格模型的大地电磁与地震资料同步联合反演技术,对黔中隆起地震资料品质低,且构造复杂的典型地段的实际资料进行了联合反演。根据研究区实际情况,利用两种地质解释方案建立了联合反演的初始速度模型和电性模型,并进行了联合反演和综合解释。将反演结果与已有方法得到的结果进行对比表明,改进的联合反演方法适用于物性剧烈变化的复杂地质模型条件,在先验信息的约束下,改进后的联合反演方法在确定复杂物性条件下的电性和速度结构方面能够提供更合理的解释方案和物性参数,为目前研究区难以推断的古生界目的层的分布及基本构造特征的判断提供了参考依据和技术手段。