中国大陆地壳密度差异多尺度反演

利用小波分析方法原理，在对中国布格重力异常多尺度分解的基础上，反演了各种尺度意义下中国大陆地壳的密度差异，给出了中国大陆地壳中相对密度差异的空间分布，为研究中国大陆地壳构造、进行深部地质研究提供了新结果．

井震联合地震道多尺度反演

多尺度 (多分辨率 )反演是近几年才提出的一种加快收敛速度 ,克服局部极小值影响 ,搜索全局最小极值点的反演策略 .将垂向上分辨率较高的测井资料和横向上连续性较好的地震资料在地质理论指导下进行联合地震道反演 ,同时将小波变换多尺度分析 (多分辨率分析 )思想应用于上述反演中 ,实现对地震道多尺度 (多分辨率 )反演 .理论和实际资料的处理均表明 ,这种反演方法具有收敛速度快 ,反演精度较高、适应能力较强的特点 .

求解地震静校正问题的双尺度反演方法

通过对地震静校正问题的分析,综合线性反演方法的计算速度快和非线性反演方法寻找全局最优解能力强的优点,提出了求解地震静校正问题的双尺度反演方法.在大尺度下采用非线性反演方法为小尺度下的线性反演计算初始模型,利用小尺度下的线性反演方法获得精细模型.对反演参数的选取进行了讨论,使双尺度反演算法具有自适应的特点.理论模型和实际资料的计算表明该方法计算结果精度高、计算速度快.

地震波形多尺度反演的一点讨论

基于在反演过程中对初始模型依赖性强、易陷入局部极值等问题 ,本文引入小波分析 ,提出多尺度地震波形反演方法 ,从而将参数反演问题转化到小波域中重要系数优化问题 .利用多尺度之间的内在联系及小波域中重要系数的稀疏性 ,有效改进了局部极值、计算量等问题 .并对几种多尺度反演策略进行了比较讨论 .基于波动方程正演及褶积模型的两种反演方法的数值实例结果显示了本方法良好的效果 .

二维地震波形小波多尺度反演

多尺度反演具有对初始模型依赖性低、收敛速度快、反演结果稳定等优点 ,是一种很有希望的反演方法。基于小波变换讨论二维地震波形多尺度反演问题 ,将地震参数反演转化为小波域重要系数的优化问题 ,有效改善了局部极值等。并引入了EZW思想 ,用小波系数的零树来预测待优化参数的位置 ,加速优化参数的搜索 。

海底多分量数据的弹性参数多尺度反演

海底多波多分量地震资料 ,能够提供含气高压地层的地质信息 ,提高AVO反演岩性参数的可靠性。应用计算反射系数的Zoeppritz方程 ,实施海底多波多分量数据的弹性参数的多尺度AVO反演。考虑的弹性参数是介质两侧速度及密度比 ,在时空域内建立多波AVO联合反演的目标函数 ;应用小波多尺度分析 ,对目标函数进行多尺度分解 ,并通过奇异值分解 (SVD)实现每一尺度内极值点的弹性参数求解 ;采用剥层法逐层多尺度反演多个地层弹性参数。合成及实测数据的试算结果表明 ,该方法不仅稳定性高 ,抗干扰性强 ,而且速度快。

波动方程多尺度反演

本文基于多尺度反演思想提出波动方程多尺度反演方法。该方法的基本思路是:对反演的目标函数进行多尺度分解,在每一尺度下利用正则化方法反演求解,克服了反演问题的不适定性,获得全局最优解,使得反演结果的分辨率和保真性得到提高。本文利用小波变换实现多尺度反演,并且是先通过在大尺度上反演得到一个比较好的参数估计,再将此估计作为较小尺度的初值进行反演,直至获得全局最优解。文中的应用实例说明了该方法具有对初始模型依赖性低、收敛速度快、反演结果稳定的优点。

高密度电法中多尺度反演提高深部异常的分辨能力研究

针对高密度电阻率法反演中关于提高深部目标体分辨能力问题进行了探讨。首先对实测视电阻率数据进行第一尺度反演,其次将第一尺度反演的结果进行正演,并将得到的视电阻率值采用"比值法"对实测视电阻率数据进行校正,将校正后的视电阻率数据进行第二尺度的反演,得到基本不包含浅部信息二次反演的地电断面,最后采用二次反演得到的地电断面构造"比值参数"对第一尺度反演的结果进行修正,得到反映全区域地电信息的反演断面。通过模型计算表明,该方法能有效提高深部异常的分辨能力。

偏移地震资料多角度、多尺度反演

目的层中一个界面的相关角反射系数和(在地表地震资料中所观测的)振幅随炮检距变化(AVO)效应之间的关系由许多因素所复杂化,正如Ostrander在其经典文章中所指出的那样(Geophysics,1984)。某些因素是“与反射有关的”(如薄层调谐、反射层弯曲),其它因素或是“与传播有关的”(如几何扩散、传播或滞弹性损失)或是“与采集有关的”(如震源一接收方位、地震检波器耦合)。只有考虑这些效应时,在某目的层中可以由AVA反演之前的正演模拟或分段处理成功地进行振幅随入射角变化(AVA)反演。在Delphi研究项目中,我们选择了后者。例如,通过把多分量海底测量值分解成P波和S波响应,接收器方位效应无疑被压制。此外,在偏移期间几何扩散效应被补偿。

基于多尺度边缘特征的深度学习电阻率反演方法

直流电阻率法是一种经济、高效的工程地球物理探测手段,对含水构造敏感。线性电阻率反演是实际探测中的主流方法,但其反演结果容易陷入局部最优,产生错误的地质解译。与之相比,无监督反演方法能够采用物理规律和数据挖掘双驱动训练网络,摆脱对真实模型的依赖,具备在实际数据中全局搜索的可行性。在无监督反演方法的基础上,创新了基于多尺度边缘特征的深度学习边界刻画方法。针对反演成像边界模糊的问题,借鉴地震、电磁勘探中多尺度反演的经验,提出了一种电阻率多尺度反演方法,以多尺度反演目标函数作为损失函数修正网络梯度,有效提高了无监督学习反演的边界刻画能力。在上海市域铁路机场联络线1号风井工程开展现场试验,以5号基坑地连墙渗漏点探测为例,探明了15处低阻异常,指导基坑补强作业,验证了方法的可行性和有效性。

基于褶积模型的多尺度联合反演问题

本文基于褶积模型推导出多尺度约束最小二乘解，提出小波域多尺度联合反演方法(MCIM, MultiscaleCombined Inversion Method)。利用多尺度间的内在联系，采用尺度序列分 解，以粗尺度下的反演解作为待优化的当前尺度反演的约束，提高反演效率与稳定性。多组 测试数据显示，对于薄层检测与去噪，该方法具有良好的效果。

基于改进全变差正则化的GPR多尺度全波形双参数同步反演

针对探地雷达(GPR)双参数全波形反演中电导率反演精度差、双参数存在串扰现象、反演计算量大、易陷入局部极值等问题.作者将具有多参数调节功能的L-BFGS算法引入到GPR时间域全波形反演中,它避免了对Hessian矩阵的直接存储与精确求解,减小了存储量和计算量.结合参数调节因子的选取,有效减小了同步反演时介电常数与电导率的串扰影响,在不降低介电常数反演精度的前提下,提高电导率参数的反演精度.通过在反演目标函数中加载改进全变差正则化方法,提高了反演的稳定性,使目标体边缘轮廓更加清晰.首先以简单模型为例,对比了单尺度反演与多尺度串行反演策略的优劣,说明多尺度串行反演有利于逐步搜索全局最优解;而开展参数调节因子的选取实验,说明合适的参数调节因子可以有效改善介质电导率的反演精度;测试了不同正则化的反演效果,表明改进全变差正则化能提高反演稳定性,显著降低模型重构误差.最后,分别对含噪合成数据和实测数据进行了反演测试,说明本文提出的多尺度、双参数反演具有较强的鲁棒性,能提供更丰富的信息约束,重构图像界面清晰、反演效果好.

利用平滑模型约束的频率域多尺度地震反演

频率域地震反演是利用带限地震信号的频率域响应信息预测出地层模型参数。针对频率域反演的高分辨率特性和地震信号的带限特征,本文综合探究频率域反演和贝叶斯反演的思路,提出了基于平滑模型约束的频率域多尺度贝叶斯反演方法。通过对目标函数加入平滑模型约束信息,有效地解决了带限地震信号的低频分量缺失问题,并进一步提高了频率域反演过程的抗噪性和反演结果的空间连续性。此外,由于地震信号在频率域中实现了多频率分量的自动解耦,从而可通过多频率分量逐级迭代方式搜索到反问题的最优解,进而提高反演结果的收敛精度和分辨率,且减弱了反演算法对初始模型精度的过度依赖。最后,通过平稳和非平稳理论模型测试及实际资料的处理,验证了该方法的高分辨率特性和稳健性。

不依赖于子波的声波多尺度全波形反演方法

伴随着油气勘探目标复杂性的日益增加,对速度场建模和成像方法都提出了更高的要求。声波介质下的全波形反演方法是现阶段精度最高的速度场建模方法,在复杂介质速度场建模方面具有一定的应用前景。然而,传统的波形反演方法对地震子波的准确性具有较高的依赖性,并且在地震数据主频较高的情况下难以得到有效的反演结果。为此,基于声波方程,通过修改维纳滤波器,通过利用参考道构建滤波器,提出了一种不依赖于子波的全波形反演方法,能够有效避免波形反演对子波的依赖性。由于滤波器目标子波选取较为自由,该方法可以与多尺度反演策略有机结合,实现频率由低到高的递进反演,能够进一步提高反演的稳定性。理论分析和模型试算证明,采用不依赖于子波的多尺度反演方法能够有效避免子波提取问题,在子波错误的情况下可以得到准确的反演结果,并且能够在保证反演稳定性的基础上提高反演精度,反演效果优于传统的波形反演方法。

地震保幅高低频拓展与多尺度贝叶斯融合反演

针对L气田复杂水道内薄层和巨厚储层难以有效识别和描述的问题,提出利用有、无衰减两类正演信号和实际地震数据的分频剖面,分析地质体的多尺度地震响应特征,发掘叠后地震弱有效信号潜力。首先采用相对保幅拓频处理分别得到高频和低频地震数据体,然后对高、低频地震数据体逐级进行贝叶斯迭代反演,获得能够有效识别大、中、小尺度地质体的反演波阻抗数据体。研究结果表明:(1)地震数据本身隐含低频和高频有效信号,低频反映地质体整体包络(即大尺度特征),中频反映地质体内部的基本形态(即中尺度特征),高频反映地质体构造细节(即小尺度特征);(2)降频道积分能在相对保幅的范围内,有效增加巨厚储层的可识别性;(3)基于降频和提频的地震数据体约束的多尺度贝叶斯反演,能在有效频带范围内获得体现各个尺度地质体的相对可靠的纵波阻抗反演结果。实际资料应用证明了该方法的有效性。

基于波动方程转换的时间域多尺度全波形反演速度建模

为了避免全波形反演的周波跳跃现象,提出了基于波动方程转换的时间域多尺度全波形反演速度建模策略,在时间域实现了从低波数到高波数的多尺度全波形反演。首先从声波方程参数化模式出发,研究了阻抗-速度和速度-密度两种参数化模式下速度的辐射模式:在阻抗-速度参数化模式下,速度扰动主要引起大角度波场扰动;在速度-密度参数化模式下,速度扰动对各个角度的波场扰动贡献量完全相同。基于此,提出了先利用阻抗-速度方程构建低波数全波形反演速度模型,再以此作为初始模型,利用速度-密度方程构建高波数全波形反演速度模型的方法。该方法有效避免了混合域全波形反演中的数据转换问题以及频率域反演中的吉普斯现象,同时充分发挥了时间域全波形反演在波动方程数值模拟计算效率方面的优势,保留了时间域数据匹配易控制的特点。通过MarmousiⅡ模型数据测试,对比分析了两种参数化模式下的速度梯度特征,实现了从阻抗-速度方程的低波数全波形反演速度建模到速度-密度方程的高波数全波形反演速度建模,说明该方法能够在初始速度缺失低波数的条件下充分刻画出断层的形态和位置,使断面清晰,地层起伏与真实模型吻合。

基于频率-波数滤波的联合多尺度全波形反演方法及其实现策略

基于频率递进的多尺度方法是提高全波形反演稳定性的有效策略之一,但较为依赖于地震数据的最低有效频率,在低频数据缺失或采集数据质量不高时反演结果较差。基于此,在系统分析全波形反演波数成分与数据频率和散射角关系的基础上,实现基于波数滤波的多尺度反演方法,并与传统的时间域多尺度反演相结合,提出一种基于频率-波数滤波的联合多尺度全波形反演方法,并给出具体的反演策略。通过Poynting矢量对梯度中不同散射角成分进行滤波,以大散射角信息弥补地震低频数据缺失所不能恢复的低波数成分,能有效降低传统全波形反演方法对低频数据的依赖性,增强多尺度反演方法的适应性。该方法应用到SEG/EAGE推覆体模型的试算结果表明:新方法一方面可以有效弥补低频信息缺失时传统多尺度反演方法不能恢复的低波数成分;另一方面可以保证波数滤波反演方法能够避免周波跳跃现象。新方法能够在低频数据缺失的情况下有效恢复模型的中低波数成分,反演能力优于传统多尺度反演方法。

基于PRP共轭梯度的Love波多尺度全波形反演

针对牛顿引导类梯度计算强烈依赖目标泛函的局部二次型近似,涉及Hessian算子的计算与存储,存在计算效率低的问题。本文在时间域分层多尺度框架内,从Love波波动方程的伪保守形式出发推导了正传波场与伴随波场的零延迟互相关所生成的梯度,结合非线性PRP共轭梯度算法与两点抛物线插值方法的步长求解使目标泛函最小化,提高了计算效率。最后,通过复杂断层模型测试,验证了该方法的有效性。

论DEM地形分析中的尺度问题

DEM及其地形分析具有强烈的尺度依赖特征。本文以黄高原地区的研究为例,结合地学建模和地学模拟的需求,重点讨论DEM地形分析中的尺度问题。文中从DEM建立与应用出发,首先建立了DEM地形分析中的尺度概念体系,剖析了各类尺度之间的关系,其次讨论了尺度所引起的各种地形分析效应问题,最后探讨了DEM地形分析中的尺度转换类型和方法。

地震波反演的基本问题分析

Bayes理论框架下的地震波全波形反演是油气勘探中的导引性技术,其基本思想在去噪音、反褶积、地震数据规则化、一维波阻抗反演、AVA(叠前)弹性参数反演、叠前偏移成像、速度分析及层析成像中占据核心位置。但由于观测数据与反演模型参数之间的高度非线性性,导致在实际地震数据处理中地震波全波形反演(FWI)的难度增大。据此,首先从概率论的观点说明了地震波反演的本质,指出在假设观测噪音为高斯白噪的情况下,Bayes估计可以在最小二乘意义下实现;接着分析了数据空间向参数空间映射的数学物理含义,指出映射的非线性性强弱取决于数据和模型之间的非线性关系,更准确地说取决于介质模型的复杂性和描述地震波物理传播过程的正算子的复杂性;最后在分析陆上和海上地震数据特点的基础上,指出了地震波反演走向实用化的策略。通过以上分析,提出:①速度场的反演是利用特征波场的反演(CWI),而不是全波形的反演;②合理地增加波场的相位信息在泛函中所占的比例;③尽量充分考虑初始模型的先验信息。只有满足以上3个条件,才能使地震波全波形反演逐步走向实用化。