谱矩方法在磁源体深度反演中的应用研究

谱矩方法可以对数据的表面形貌做较为细致的描述.它以随机过程为理论基础,用各阶谱矩及统计不变量等具体的参数表征表面的几何形态,算术平均顶点曲率是一种基于四阶谱矩的统计不变量.通常,埋深不同的场源所引起的磁异常尺度不同,从曲率的角度来理解即为磁异常曲面的弯曲程度不同.因此,本文应用算术平均顶点曲率提取磁异常的几何信息,并将所提取的信息用于场源深度的反演.理论上推导了基于谱矩的球状磁源体和板状磁源体的反演公式,得到了场源深度与磁异常、曲率之间的关系式.结合理论模型计算验证了方法的有效性,并与欧拉反褶积方法进行对比.与传统的方法相比,该方法快速简单,无需调节参数,且有较好的反演精度.最后,将该方法用于塔里木盆地航磁异常的反演和解释中,反演出的磁源体深度可满足区域磁异常数据分析和解释的要求,为克拉通沉积盆地磁异常源的深度划分提供丰富的信息.

重磁异常的奇性分析与深度反演

利用小波变换对重磁异常的奇性作了分析，提出了能刻划三维重磁异常特征的奇性指标．作为新的解释参数，利用它对异常作了深度反演的研究．

瞬变电磁拟MT深度反演方法精细解释煤矿岩层富水性研究

采用瞬变电磁方法探测煤矿水害问题时,经常发现对异常的深度解释不准,很难与实际情况吻合,为解决这一问题,根据瞬变电磁(TEM)延迟时间与大地电磁(MT)周期的对应关系,将实测的TEM数据转化为MT数据,在此基础上,引入了用MT"正演改正法"反演深度的方法。在反演计算的过程中,利用Bostick反演构造初始模型,通过比较初始模型视电阻率与实测视电阻率曲线,依次改正每一个电性层的电阻率和厚度。因为将地下介质划分成与观测时间道数一样多的电性层,在纵向上它能最大限度地反映观测资料所能反映电性层的分辨能力。在MT固有的等值性范围内,"正演改正法"能正确恢复各电性层的电阻率和厚度。通过对理论模型计算和煤矿水害实测资料处理,证明该方法是一种较为精确快速、稳定收敛和实用的方法。

基于FY3B-MWRI数据的东北积雪深度反演

积雪是地球系统冰冻圈5层的主要成分,它有高反射率、高相变潜温和低热传导方式的特点,可以通过影响地表能量平衡来影响气候。在对积雪深度的反演研究中,许多研究学者都在对算法及模型进行完善,且有较好的反演效果。由于地区下垫面类型的不同,仅使用单一算法模型进行探测总会与实测数据产生误差。选择东北3省为研究区,以FY3B-MWRI为数据源,根据研究区域土地利用类型的特征,针对不同下垫面(森林、草地、农田、裸地)使用不同的算法模型,进一步得出更为准确的反演结果。经验证,本研究方法的雪深反演结果与实测数据的RMSE(均方根误差)为5.99 cm,表明该算法对东北3省积雪深度反演取得了较高的精度。

基于深度学习的大地电磁二维反演研究

为了解决传统卷积神经网络反演由于层数过多而影响准确度的问题,开展了基于残差神经网络的大地电磁二维反演研究。通过大地电磁二维正演建立大量数据集,以TE和TM模式下的视电阻率和相位数据作为四通道网络输入,以对应的地电模型作为标签及输出进行有监督的学习,利用残差神经网络实现二维大地电磁反演。不同噪声水平的地电模型反演结果表明残差网络不仅可以很好地消除层数过多带来的准确度下降问题,还具有很强的抗噪作用。对冀中坳陷实测电磁资料进行反演,获得深部碳酸盐岩电阻率分布,据此分析了工区热储构造特征。理论模型和实测数据反演结果表明该方法具有良好的学习能力和抗噪性能,反演效果稳定可靠。

基于FY3B-MWRI数据新疆区域积雪深度反演

积雪深度不仅用于研究地表辐射平衡,还可以研究积雪的水文效应,是天气和水文模型运行的必要参数,同时,积雪深度监测在融雪径流预报、水资源管理以及洪水控制方面都具有重要作用。我国现有积雪深度反演算法所依据的站点数据主要分布在我国中部、东部、南部,而在西北的新疆地区站点数据相对较少,因此造成了现有算法在新疆地区的雪深反演精度较差。选择新疆地区作为研究区,以FY3B-MWRI为数据源,根据该地区的地形特征和地面土地覆盖类型特征,利用回归分析方法,研究了该区域内林地、农田和草地3种土地覆盖类型的积雪深度反演算法,并结合地面实测积雪深度数据,对算法精度进行验证。结果显示,林地、农田和草地3种土地覆盖类型的雪深反演结果的R2与RMSE分别为0.758,2.58、0.729,3.21、0.854,5.70,表明该算法对新疆地区积雪深度反演得到了较高的反演精度。

氡气法反演燃烧煤层深度新方法

根据煤层燃烧时的高温特性及氡气的扩散迁移规律,提出了一种利用氡气测量数据来反演燃烧煤层埋深的新方法。在工作区对此方法进行了实际应用,效果与磁法相当,说明该方法可靠。该方法的提出为利用氡气法获取更多的煤火信息提供了新途径。

利用InSAR升降轨形变数据反演滑坡深度——以桃坪乡古滑坡为例

传统滑坡深度探测方法只能确定坡体部分稀疏单点的深度,无法准确反应整个滑坡体的深度分布情况,且探测成本高昂。针对该问题,本文发展了一种基于升降轨InSAR形变的滑坡深度反演方法,其基本流程是:首先利用时序InSAR技术分别获取升轨和降轨卫星视线向形变速度场,再根据卫星视线向与滑坡的空间几何关系,解算获得滑坡表面沿坡向和法向的二维形变场,进一步在质量守恒准则下构建基于坡面二维形变的滑坡深度反演模型,实现滑坡深度的反演计算。本文以四川省理县桃坪乡古滑坡体为研究对象,InSAR成果显示该滑坡运动面积~2.9 km^(2),流变参数取0.7时,反演滑坡深度集中分布在9~33 m,滑坡体积约3.49×10^(7)m^(3),结果与已有研究结论基本一致,证明了本文发展理论与方法的可靠性。且本文提出方法可获得滑坡体连续的深度数据,能更为直观地反映滑坡危险区域,可为滑坡灾害影响分析及灾害防治提供关键的数据支撑。

适用于水平井轨迹设计的深度域随机模拟反演技术

大牛地气田储层横向岩性变化剧烈、纵向砂泥叠置,具有非常强烈的非均质性,为典型低渗特低渗油气田。为进一步提高储量动用率,2012年针对大牛地气田实施水平井规模化整体部署。水平井整体部署成功率的提高所面临的难题是在单砂体精细刻画的基础上进行水平井轨迹设计。通过攻关研究,形成了适用于水平井轨迹设计的深度域随机模拟反演技术,通过利用测井资料的准确深度信息,有效解决了A靶点及导眼井测井数据测深不够,无法准确标定的难题。经数百口水平井部署及跟踪证实,该技术不仅极大提高了目标砂体埋深预测精度,同时有效降低了井间合成记录标定的误差,地层对比关系正确可靠,反演外推能力明显提高,有力地支撑了大牛地气田2012年10×108 m3及2013年9×108 m3天然气产能建设任务的圆满完成。

朝阳沟油田扶余油层组深度域地质统计学反演

常规时间域地质统计学反演虽有着较高的纵向分辨能力,但与构造匹配上仍存在较大问题。由于时间域模型所带来的误差,其成果应用到实际井位部署当中仍存在一定困难。针对低孔、低渗薄互层碎屑砂岩储层,采用深度域地质统计学反演方法,把构造特征与反演成果有机地结合在一起,并成功地预测出小层砂岩的顶底界面与砂体横向边界。砂体的纵向识别能力与时间域反演成果相当,但对砂体的空间展布预测精度要高于时间域反演。借助基于深度域砂岩概率模型的反演成果,为朝阳沟油田水平井方案实施提供了坚实可靠的支撑,并取得了较好的实钻效果。

大牛地气田水平井水平段虚拟井位深度域反演方法及应用

针对非均质性强烈的复杂储层水平井开发,将水平段测井资料进行采样离散化,并以虚拟直井的方式提取测井曲线,进而从深度域开展岩性随机模拟反演。该方法不仅可以将水平段测井资料有效应用,而且可以根据水平段随钻测井的逐步更新实现水平段动态定量预测。通过大牛地气田试验分析认为,该技术可明显提高单砂体顶底构造及储层内部隔夹层预测精度,对于提高水平井储层钻遇率具有显著效果。

基于褶积理论的深度域地震资料反演

近年来随着深度域地震资料的普及,为更好地利用这些地震资料来解决地下地质问题,提出了基于褶积理论的深度域地震资料反演。基于褶积理论的地震资料反演,子波与低频模型对反演结果具有十分重要的影响。通过制作人工合成记录与数值模拟研究,得到了深度域子波与时间域子波的关系,为基于褶积理论的深度域反演奠定了基础。将深度域反演应用于南海西部某油田,通过与该区的时间域地震资料反演对比,发现两种反演方法子波与低频模型都有差异。当时间域地震资料的采样间隔约为深度域地震资料采样间隔与层速度之比的两倍时,深度域地震资料的反演结果将优于时间域地震资料反演结果。

点扩散函数深度域反演

当前地震勘探领域缺乏深度域反演的有效方法,无法直接利用深度偏移后的地震数据进行储层预测。为解决这一问题,本研究采用基于点扩散函数的深度域反演方法对深度域地震数据进行反演,该方法借鉴光学领域的点扩散函数的概念,在偏移速度场中加入均匀分布的点散射体,然后使用波动方程有限差分的方法进行正演模拟,在此基础上进行叠前声波波动方程逆时偏移,得到点扩散函数。并且本研究依据最小二乘理论推导了点扩散函数深度域声波阻抗反演的公式,最后使用该反演方法在Marmousi模型和实际的地震资料上进行了测试。反演测试结果表明:该深度域反演方法反演结果精度高,稳定性好。

时间域和深度域反演声阻抗对比

复杂地质条件下的油藏描述仍面临挑战。用点扩散函数(PSF)进行深度域反演的方法能够捕捉采集观测系统和复杂地质条件造成的依赖倾角的照明效应,在深度域进行振幅反演,输出声阻抗体,消除照明效应。利用野外资料实例,对比了时间域反演和深度域反演结果,识别并解释了两者之间的差别和相似性,总结了深度域反演的优点和局限性。

深度域波形指示反演在薄储层预测中的应用:以苏里格气田陕18区块为例

由于地震分辨率的限制,传统的时间域反演方法很难精确预测薄储层的三维空间分布,极大制约了该类储层发育区高效水平井组的部署。要实现这类薄储层的精确预测,关键在于如何井震结合、拓宽频带,获得合理的高频成分。通过对比分析当前主流的反演方法,笔者提出深度域地震波形指示反演方法,该方法能够精确识别陆相薄层砂岩储层。以苏东南地区陕18区块辫状河三角洲相中发育的薄互层砂岩为例,在保证钻井地质分层与深度域地震解释层位匹配的基础上,确定了有效样本数和最佳截止频率,并进一步开展误差分析。在此基础上,采用深度域地震波形指示反演技术对研究区的薄互层砂岩气藏开展储层预测研究。研究结果表明:①通过避免从深度域转换到时间域过程中的测井曲线高频信息的损失和误差积累,有效提高了薄储层的识别精度;②地震波形指示反演预测的薄层厚度误差在5~6 m之内,预测效果良好,实现了对薄砂岩储层的定量刻画,为水平井组部署奠定了可靠的资料基础。该方法能够充分利用深度域地震波形的横向变化信息,且高频结构受波形变化的控制,更好地体现了沉积环境的约束。在提高垂向分辨率的同时,其横向预测性也得到了有效保证。

基于实测光谱分析的HJ-1B数据浅层雪深反演

积雪的重要性是不言而喻的同时积雪所带来的危害也受到越来越多的重视。目前,积雪深度遥感监测研究主要集中在微波遥感,少量的利用光学遥感进行的积雪深度研究也主要是利用气象卫星数据以及MODIS数据等。我国自主发射的环境与灾害监测小卫星无论是在光谱分辨率还是在空间分辨率上,都与气象卫星数据以及MODIS数据有较大区别,对利用HJ-1B卫星数据进行积雪深度反演的研究较少。该文主要利用HJ-1B卫星数据,研究常规降雪深度状况下的积雪深度遥感监测方法。利用野外不同下垫面及深度状况的积雪光谱,在积雪覆盖信息提取的基础上,通过分析积雪覆盖指数以及HJ-1B卫星不同波段(绿光波段、近红外波段、短波红外波段)反射率与积雪深度的相关关系,建立了适用于HJ-1B星的积雪深度反演模型。模型验证结果表明,该模型能够满足较浅降雪深度状况下的遥感实时监测要求。

剖面长度对大地电磁二维TM模式反演的影响

对于大地电磁有效探测深度的研究,以往主要从频率的角度进行讨论。通过大量二维直立断层模型的反演对比研究表明,剖面长度对有效探测深度也有着重要的影响。文中设计了一组不同断距的直立断层模型,对TM极化模式下反演剖面长度对有效探测深度的影响进行了细致的研究。结果表明,在频带足够宽、测点足够密集的情况下,对一定深度的目标区,剖面长度的选取直接影响着反演结果。当反演剖面长度较短时,反演结果不可靠,不能正确地反映目标层深度,而当反演剖面长度增加到一定长度后,反演结果就很好且几乎不再随长度的增加而变化。对直立断层而言,若要得到同样好的反演结果,随着断距的增加,反演剖面长度也需增长。通过对模型的大量反演结果进行分析,得到了一组量化的数据,对于文中所设定的模型,通过数据拟合,发现断距与所需反演剖面长度满足线性关系。该研究可在野外观测的剖面长度设计、反演结果的有效深度评价等方面有参考意义。

基于波动方程的叠前地震反演

随着地震勘探和开发的不断深入,面向地质目标的精细储层预测技术变得越来越重要.由于透射损失、层间多次波、波模式转换以及随机噪声等的影响,观测地震数据和待反演的地下介质属性之间呈现出很强的非线性.考虑到这些非线性,本文基于积分波动方程开展叠前地震反演,从观测地震数据中恢复出介质属性和整体波场,其中反演参数是波动方程中的压缩系数、剪切柔度和密度的对比度,相比于常规线性AVO反演的波阻抗弹性参数,它们对流体指示有更强的敏感性.在反演过程中,从平滑的低频背景场出发,交替迭代求解数据方程和目标方程.采用乘性正则化方法于共轭梯度框架下求解反演参数,采用优化的散射级数Neumann序列获得整体波场,这种方法不易陷入局部极值,能收敛到正确解.测井资料和典型山前带模型测试表明,利用上述反演方法能获得高分辨率的深度域地下介质属性,可直接进行储层预测和解释.

叠前深度偏移在跃参地区地震资料处理中的应用

跃参1号区块位于顺托果勒低隆北部。由于前期叠前时间偏移剖面存在以下问题:缝洞体绕射波的收敛没有完全到位,部分“串珠”有拖尾现象,影响了井位部署的精度。因此在该区块首次开展了以奥陶系碳酸盐岩缝洞系统为主要目标的深度域速度建模以及深度偏移技术的应用研究,通过约束速度反演和自动剩余速度拾取来更新迭代,得到准确的速度模型以及深度偏移,提高了奥陶系目的层的成像质量,小断裂更清晰,“串珠”特征更聚焦,处理成果信噪比高,分辨率适中,波组特征明显,构造形态合理,为提高奥陶系碳酸盐岩缝洞型储层预测精度及对油藏缝洞储集体展布规律的进一步认识提供了可靠的基础数据。

基于漏磁信号深度特性的缺陷深度轮廓迭代优化方法

漏磁检测是一种广泛应用于钢结构件缺陷检测与评估中的无损检测方法。缺陷漏磁信号反演是漏磁检测的关键环节,其中有效的缺陷深度轮廓优化对于提高反演效率至关重要。该文提出一种基于漏磁信号深度特性的缺陷深度轮廓迭代优化方法,该方法基于缺陷区域漏磁信号平均值与深度间的近似线性关系,对缺陷初始深度序列进行估计,并进一步根据缺陷计算漏磁信号与检测漏磁信号间的误差分析对缺陷深度序列进行优化更新,最终实现缺陷深度轮廓的反演重构。通过仿真与试验分别对不同类型缺陷的漏磁检测信号进行反演,仿真与试验结果均验证了该方法的有效性。