利用井孔首波求取V_S和Q_P值的广义线性反演方法的应用研究

针对声全波幅度信息的利用还非常有限的实际情况，本文以更加接近实际的柱状声源在各向同性准弹性介质包围的轴对称井孔中激发的波场理论为基础，建立了利用首波幅度来求取地展横波速度ＶＳ和介质纵波品质因素ＱＰ的广义线性反演模型．首先，通过数值计算考察得到该方法在长源距声全波测井的测量频率范围内．对地层介质泊松比σ约小于０．３６的情况下适用．其次，在方法可行性研究基础上，对大庆油田几口井的现场长源距声全波资料进行了处理．结果表明，在深层井段较硬地层情况下，反演求得的横波时差与相似法信号提取的横波时差基本一致．反演求得的地层破裂压力梯度值与现场测试结果基本一致，误差在１０％以内．初步分析了ＱＰ值的合理性．最后，将反演实测资料所得到的结果运用到地震ＡＶＯ技术处理中，与实测地震ＣＤＰ道集进行比较，得到满意的结果，间接地验证了反演方法求取的地层横波速度（泊松比）的可靠性．该方法为求取较软地层的横波速度提供了一条新的途径，也为地震横波处理和介质衰减值的定量描述和定性解释提供了新的手段．

多波层状介质AVO广义线性反演及应用

本文依据Zoeppritz方程的解析解形式，对多层水平介质模型数据进行了多波AVO广义线性反演。探讨了多层水平状介质的P波、S波及P－SV波的临界前反射AVO反演方法，采用了逐层求取P波速度、S波速度及密度，并且就实际的P波观测数据（CDP道集）进行了AVO广义线性反演，得到了零炮检距的P波剖面和S波剖面，以及各种岩层介质物性参数剖面和AVO梯度剖面。

广义线性反演初至折射静校技术在金属矿区的应用

在复杂地表地区,近地表速度构造模型的确定在地震资料处理和成像过程中是一个至关重要的工作.针对传统方法只能解决静校正中的部分问题,精度不高,本文采用的广义线性反演折射法,利用初至时间对大量数据进行统计,用交互、迭代的方法计算静校正量.该法在土屋斑岩铜矿区的应用,表明在提高信噪比方面比较传统方法有明显的提高.

基于广义线性反演的流量矩阵估计算法

针对源—目的(OD)流量估计解的不稳定性和求解方法的复杂性,将广义线性反演应用于大尺度网络流量矩阵估计,降低求解方法的复杂性;采用奇异值分解(SVD)获得阻尼系数,提高了求解的稳定性;采用历史均值和链路测量数据相结合决定反演初值,降低多解性。Abilene网络的实际数据仿真结果表明,提出的算法能够在保证较高实时性的前提下,提高计算精度。

基于经验参考场地的广义线性反演方法

为了克服广义线性反演方法(GIT)中理想的参考场地难以找到的局限性,本文将四分之一波长法计算的平均场地放大系数和谱衰减法计算的高频衰减参数作为GIT方法的经验参考场地(ERS)。以2008年5月至8月间28个强震动台站记录的95个汶川8.0级地震余震的615组强震动记录为例,通过与其他方法的比较,验证了ERSGIT的合理性,并讨论了各类方法之间差异的原因。结果显示,ERSGIT方法、传统GIT方法和非参数化GIT方法计算得到的平均应力降依次为1.15MPa,0.78MPa和0.52MPa;ERSGIT方法和传统GIT方法得到的品质因子分别为Q(f)=75.02f1.27和Q(f)=65.56f1.22。以场地的卓越频率为分界,ERSGIT方法得到的局部场地响应在长周期和高频部分分别与H/V谱比法和传统GIT方法更为接近。

具有剔除噪音功能的多道广义线性反演

常见的各种基于单道的叠后地震道波阻抗反演技术，尽管其抗噪能力不尽相同，但都不能完全消除噪音对反演结果的影响。本文利用了广义线性反演算法本身具有的特点，注意到在实际记录与模型合成记录的残差剖面上，信号和噪音存在的差异，残差相干部分反映有效信号，随机部分为噪音。运用多道记录同时进行波阻抗反演，在选代过程中将残差的相干部分用于波阻抗修正量的计算，从而避免了噪音参与波阻抗变化量的计算。根据残差是否为随机噪音提出一种检测噪音的迭代终止准则，实现了在反演波阴抗的同时剔除噪音、理论模型和实际资料反演说明本文提出的方法是稳健的，应用效果良好。

叠前地震资料的广义线性反演

广义线性反演是地震资料反演中经常采用的方法之一。这一方法要求反复计算雅可比矩阵。而雅可比矩阵的形成依赖于所采用的地球物理模型和制造人工合成记录所用的数学公式。对于声学层状介质来说，由点震源激发的地震波的传播问题可有解析解。在该问题的反演中，基于这一解析解可得到计算雅可比矩阵的递推公式，从而简化了计算程序，节省了时间。对于模型数据来说，用广义线性反演可以改进平面波延拓反演的结果。特别是较大地提高了反演密度的精度。但是，对于实际地震资料，或者加有噪音的模型数据，反演就极难成功。

基于精确Zoeppritz方程三变量柯西分布先验约束的广义线性AVO反演

常规AVO三参数反演是通过Zoeppritz方程的近似公式来建立AVO正演模拟的过程,然而在P波入射角过临界角和弹性参数在纵向上变化剧烈的情况下,Zoeppritz方程近似公式精度有限.针对这种情况,可以使用精确的Zoeppritz方程来构建反演目标函数,由于精确Zoeppritz方程中P波反射系数和弹性参数之间是一种复杂的非线性关系,通常解决途径是利用非线性的优化算法来进行数值计算,但是非线性优化算法的缺点是计算量过大;另外一种途径是利用广义线性反演的方法,通过泰勒一阶展开式将P波反射振幅展开后,用线性关系近似表达非线性关系,经过几次迭代后,在理论上可以达到很高的精度,但是广义线性反演算法的核心部分——Jacobian矩阵由于矩阵条件数过大,往往会造成反演算法的不稳定,其应用范围得到了限制.贝叶斯反演方法是通过引入模型参数的先验分布结合噪声的似然函数,生成模型参数的后验分布,通过求取模型参数的最大后验概率分布来得到模型参数的反演解,由于引入模型参数的先验分布信息,可以有效的降低反演的不适定问题.本文将两种反演算法的思想相结合,利用广义线性反演算法的思想,构建AVO正演模拟的过程来提高大角度地震数据反演的精度,同时结合贝叶斯理论,通过引入模型参数的先验分布信息构建反演目标函数的正则化项,可以有效降低由于Jacob矩阵条件数过大带来的反演不适定问题,该算法假设模型参数服从三变量柯西分布.

基于基追踪-BI_Zoeppritz方程广义线性脆性指数直接反演方法

非常规油气资源的勘探开发在能源领域越来越受到重视.针对页岩油气、致密砂岩气储层的脆性指数预测,对突破"甜点区"、指导后续水力压裂等都具有重要的意义.针对常规叠前AVO反演技术预测脆性指数存在的问题:(1)稀疏脉冲反演垂向分辨率不高;(2)基于AVO近似公式的常规叠前反演,需要假设常背景纵横波速度比以及弱弹性参数反射率等条件,会影响到三参数反演的精度;(3)通常需要借助反演获取的纵横密三参数转换为杨氏模量和泊松比,再进一步转换才能获取脆性指数,在参数转换的过程中会将误差累积放大,影响最终的脆性指数预测精度.本文从精确Zoeppritz方程出发,通过对其进行重新推导,将其表达为脆性指数、P波速度和S波速度的函数(BI_Zoeppritz方程),并借助广义线性AVO反演,对基追踪反演获取的高分辨率角度反射系数进行迭代反演,直接提取高分辨率、高精度的脆性指数.通过模型和实际资料验证了该算法相对常规叠前反演获取的脆性指数有了进一步的改善.

广义线性纵横波联合反演的GPU加速

文中进行了广义线性反演(GLI)的GPU加速研究,通过理论分析和模型数据检验表明,通过应用L1模稀疏脉冲反褶积,数据质量得到了显著提高。该方法不仅对多波数据适用,对单一纵、横波数据都可以进行反演。反演结果表明:1应用L1模稀疏脉冲反褶积可以在反演前消除子波的效应,从而使GLI在反射系数层面上发挥更好的作用。2将GPU并行计算技术整合到反演过程中,能够极大地提高计算速度和效率,对单个角度域共成像点道集(ADCIG)的加速达数百倍以上;在处理海量的叠前反演数据时,这种优势将更加明显。3在反演中采用并行计算,必须摒弃细粒度的任务设计思路,采用较粗粒度的设计,才能尽量减少延迟,提高计算效率。

基于双约束项的广义线性多波联合反演（英文）

常规多波联合反演采用Zoeppritz方程的近似式构建正演方程,反演过程中需要假定背景纵横波速度比为常数,其反演精度不高,稳定性不好。本文提出了一种基于精确Zoeppritz方程的多波联合反演方法,结合贝叶斯方法进行广义线性反演。本方法基于精确Zoeppritz方程构建正演方程,避免了近似式反演在大角度时引起的误差;利用贝叶斯方法引入模型参数的先验分布信息,作为反演的正则化项,降低了反演的不适定性;反演目标函数中引入低频软约束,稳定了反演低频结果,提高了反演的鲁棒性;在求解反演目标函数时,利用快速算法,降低了反演的运算量。经过模型试算,证明了该方法的优越性和抗噪性;并在实际资料的应用中证明了该方法的实用性和有效性。

基于精确Zoeppritz方程三变量柯西分布验约束的广义线性AVO反演

常规AVO三参数反演是通过Zoeppritz方程的近似公式来建立AVO正演模拟的过程,然而在P波入射角过临界角和弹性参数在纵向上变化剧烈的情况下,Zoeppritz方程近似公式精度有限.针对这种情况,可以使用精确的Zoeppritz方程来构建反演目标函数,由于精确Zoeppritz方程中P波反射系数和弹性参数之间是一种复杂的非线性关系,通常解决途径是利用非线性的优化算法来进行数值计算,但是非线性优化算法的缺点是计算量过大；另外一种途径是利用广义线性反演的方法,通过泰勒一阶展开式将P波反射振幅展开后,用线性关系近似表达非线性关系,经过几次迭代后,在理论上可以达到很高的精度,但是广义线性反演算法的核心部分——Jacobian矩阵由于矩阵条件数过大,往往会造成反演算法的不稳定,其应用范围得到了限制.贝叶斯反演方法是通过引入模型参数的先验分布结合噪声的似然函数,生成模型参数的后验分布,通过求取模型参数的最大后验概率分布来得到模型参数的反演解,由于引入模型参数的先验分布信息,可以有效的降低反演的不适定问题.本文将两种反演算法的思想相结合,利用广义线性反演算法的思想,构建AVO正演模拟的过程来提高大角度地震数据反演的精度,同时结合贝叶斯理论,通过引入模型参数的先验分布信息构建反演目标函数的正则化项,可以有效降低由于Jacob矩阵条件数过大带来的反演不适定问题,该算法假设模型参数服从三变量柯西分布.

广义非线性反演及其应用

在非线性最优化理论的基础上结合地球物理反演问题 ,提出广义非线性反演方法 ,并对该方法的稳定性和快速算法进行了探讨。结合AVO反演和地震道速度反演等问题 ,推导出了反演所需的梯度向量和海色解析表达式。理论模型和实际资料的反演结果表明 ,本方法是求解地球物理反问题的一种有效手段。

基于粒子群优化最小二乘支持向量机的非线性AVO反演

为了求解非线性AVO反演问题,本文提出基于粒子群算法和最小二乘支持向量机的非线性AVO反演方法,并用粒子群算法优化最小二乘支持向量机的参数。即首先通过精确Zoeppritz方程正演得到角道集,并进行动校正和部分角度叠加;然后运用最小二乘支持向量机方法建立反射振幅与弹性参数之间的非线性模型;最后以此非线性模型对地震道集数据进行反演。模型数据和实际资料的反演结果表明,该方法克服了常规广义线性AVO反演在远炮检距及弹性参数纵向变化大等情况下的缺陷,可直接从实际地震道集数据中提取较高精度的地层弹性参数,具有快速稳健、抗噪能力强的优点。

地震波阻抗反演方法研究

波阻抗反演方法有多种,针对广义线性反演,重点讨论了迭代解方程的波阻抗算法、解方程的正则化方法、波阻抗反演中的分辨率、改善解的二次圆滑滤波、用于控制反演质量的统计量和均方差、波阻抗的约束反演等关键技术问题,并做了大量的模型试算;针对递推波阻抗的反演,重点讨论了递推波阻抗的反演方法、子波和反子波提取、误差对提取反子波的影响等关键技术问题,同时也做了大量的模型试算。

垂直激电测深二维自适应正则化反演

为了提高垂直激电测深2维反演的分辨率和稳定性,提出了一种针对垂直激电测深数据的自适应正则化反演方法.在整个反演过程中,正则化因子的选取无需人为干涉,实现了完全的自适应.给出了极化率数据的广义线性总体光滑约束反演方法,分别对极化率反演中初始模型的给定、偏导数矩阵的计算及自适应正则化因子的选取进行了研究,并编制了实用、高效的垂直激电测深2维反演软件.通过对模拟和实测的垂直激电测深数据反演,验证了方法的可行性和有效性,编制的反演软件可用于实际生产.

井中磁测三分量联合反演

本文实现了井中磁测三分量联合反演,根据最小二乘原理建立了井中磁测三分量联合反演的目标函数,利用加阻尼因子的广义线性反演方法求解长方体模型几何参数与物性参数。通过5个理论模型反演结果的对比,得出三分量联合反演无论是对于井旁异常还是井底异常,无论是信息充分还是信息不充分,其反演结果都比单分量好。究其原因,是因为地磁场本身是一个矢量场,三分量联合反演充分利用了矢量场信息,提高了目标函数对未知参数的敏感度。将该方法用于新疆A矿区井中磁测资料的反演解释,较好得出井旁矿体的空间位置及下延情况。

基于多波束声线传播的声速剖面反演法

以测得的误差声速剖面作为初始猜测值,利用多波束记录到的波束传播时间和波束角等信息,通过广义线性反演得到一个与实际声速剖面比较接近的声速剖面,这有助于减少声速剖面的误差。通过理论模型计算,验证了该方法的可行性和正确性。

一维波动方程反演的求解策略

计算量及计算机内存量过大是波动方程迭代反演中所面临的主要困难之一。本文就一维波动方程的情况提出一种有效的解决办法——震源函数变换法。该方法通过变换震源函数成为单位脉冲和选择反射系数作为求解参数,可以大大降低计算量,同时,梯度矩阵也不必再占有任何内存。

基于YPD-Zoeppritz方程的杨氏模量和泊松比直接反演方法

为解决非常规油气勘探中"甜点"的有效识别问题,开展了杨氏模量和泊松比直接反演方法研究。针对Zoeppritz近似方程精度有限的问题,对精确Zoeppritz方程进行重新推导,建立了以杨氏模量、泊松比和密度的自然对数为未知参数的YPD-Zoeppritz方程;在此基础上,结合广义线性反演和贝叶斯理论,引入一阶差分矩阵和三变量柯西分布,构建更为合理的反射系数稀疏约束项,提高了广义线性反演的适定性;引入低频软约束项进一步稳定反演结果的低频成分,提高了反演剖面的横向连续性。模型数据和实际数据试算结果表明,该方法反演精度较高,而且能够逐步压缩子波旁瓣,使反演结果呈现明显的"块化"效果,降低了子波旁瓣对反演结果的影响。基于YPD-Zoeppritz方程的杨氏模量和泊松比直接反演方法适定性强,具有较好的稳定性。