电性源瞬变电磁Born近似反演及其在煤田采空区探测中的应用

以电性源瞬变电磁装置为研究对象,在虚拟波场条件下基于Born近似反演实现煤田采空区探测,探测结果既能够获得地层的连续起伏与错断的形态、定位采空区的位置,又能够获得地下空间的电性分布特征,从而实现定性与定量解释。通过采空区理论模型计算,可以获得采空区的边界、煤层的埋深,与地层的电性分布;通过对实测数据的处理,结果表明可以有效地提供含水采空区的位置、地层的形态以及地下的电性分布特征,与煤层地质信息的对比可知,基于电性源瞬变电磁Born近似反演解释方法可以准确得到煤层开挖后含水采空区电性分布、边界信息以及几何特征。

用二维逆Born近似法对杆中圆形缺陷的反演

在三维弹性波散射问题的Born近似解基础上,进一步分析了在纵波入射条件下二维散射问题的Born近似解,对铝质长杆中的椭圆形空穴缺陷的散射场情况进行了对比分析;最后,提出了在低频下识别缺陷几何特征的二维逆Born近似法,并用此法对铝质长杆中的圆形空穴缺陷作了计算机模拟。

随机介质的声散射(Ⅰ)——广义Born近似反演

运用泛函微分方法给出弱随机介质中散射问题的散射幅度Ｂｏｒｎ近似的推广形式。讨论了关于阻尼最小二乘法反演介质参数的各价相关函数的方法，并讨论具有有限支集势函数扰动的逆问题的唯一性，其结果对运用Ｎｅｗｔｏｎ法等数值方法有实际意义。

用二维逆Born近似法对杆中方形缺陷的重构

为了重构弹性介质中散射体的形状,在三维弹性波散射问题的Born近似解基础上,进一步分析了在纵波入射条件下二维散射问题的Born近似解,对铝质长杆中的方形空穴缺陷的散射场情况进行了对比分析．提出了在低频下识别缺陷几何特征的二维逆Born近似法,并用此法对铝质长杆中的3种方形空穴缺陷作了计算机模拟．模拟的结果说明用二维逆Born近似法对缺陷几何特征的识别是有效的．

用二维逆Born近似法对杆中混合型缺陷的重构

为了重构弹性介质中缺陷的形状,本文在三维弹性波散射问题的Born近似解基础上,进一步分析了在纵波入射条件下二维散射问题的Born近似解,对铝质长杆中的混合型空穴缺陷的散射场情况进行了对比分析;最后,提出了在低频下识别缺陷几何特征的二维逆Born近似法,并用此法对铝质长杆中的混合型空穴缺陷作了计算机模拟。

泊松比参数直接反演方法在储层油气检测中的应用

基于叠前地震资料的弹性参数反演方法是进行储层预测的重要手段.为利用储层含油气后泊松比降低的特性,采用基于弹性阻抗反演理论的直接反演方法求取泊松比参数,进而指导储层油气检测.针对SJ地区湖湘碳酸盐岩储层非均质性强、含油气检测难度大的问题,本文在岩石物理和弹性参数流体敏感性分析基础上,利用泊松比弹性阻抗方程开展泊松比参数的直接反演,降低了常规弹性阻抗反演通过反演纵、横波速度间接求取泊松比参数所带来的累积误差,利用反演得到的泊松比参数进行储层有利含油相带预测.实际钻探结果表明基于弹性阻抗反演理论的泊松比参数直接反演方法能有效检测油气层.

联合QL近似与迭代Born近似法电导率散射成像

对于多维电磁响应的数值模拟和成像反演 ,积分方程法只需对异常体进行剖分和积分 ,不涉及复杂的吸收边界条件等问题 ,具有计算速度快和计算精度高等特点。用于电磁场数值模拟的近似法同样可以用于快速成像反演 ,它们的模型都是建立在散射电磁场积分方程的线性化基础之上的。联合运用 QL近似法与迭代 Born近似法进行电导率成像反演 ,将 QL近似法得到的结果作为 Born迭代法的初始模型 ,不用人为的设置初值 ,尽管方法简单 ,但却较为有效。

波阻抗反演在琼东南海域水合物检测中的应用

为了更好地研究天然气水合物的展布形态和赋存情况,对琼东南海域天然气水合物勘探区的地震资料进行波阻抗反演。首先利用基于精细速度分析的高分辨率层速度反演方法来建立低频阻抗模型,然后采用了基于波动方程Born近似的直接反演和基于模型优化的间接反演两种方法进行反演研究。结果表明,研究区数据体波阻抗高低分异明显,地质现象比较清楚,能够比较准确地反映地下水合物矿体的展布情况,且可靠性较高,可用于后续的水合物储层分析及综合研究。本文在无井约束的条件下,采用波阻抗反演技术开展适用于天然气水合物的识别研究,对未来的水合物勘探具有重要的现实意义。

地震波反演成像方法与技术核心问题分析

常规的地震反演成像分为偏移速度分析与层析成像、叠前深度偏移(角度道集产生)和AVA分析/反演3个重要环节,其中的关键技术是当前勘探地震学中的核心技术。全波形反演(FWI)是理论意义下十分完善的地震波反演成像理论框架。原则上,FWI可以把上述3项常规的反演方法技术合为一体,给出比较理想的反演成像结果。但是,由于叠前地震数据的不完备、地震波正演模拟方法不能很好地模拟实测地震波场、初始模型不够精确、地震子波的未知和空变,使得严格意义下的FWI方法尚不能很好地解决实际问题。通过叠前地震数据和地下介质模型的特征表达,提出把经典的FWI分成透射波层析成像、最小二乘叠前深度偏移成像和反射波层析成像3个线性化反演方法的串联,构成FWI反演成像的实用化流程。针对我国陆上地震数据的特点,指出做好浅层速度模型建立、背景速度模型建立、成像道集层析速度模型建立、最小二乘叠前深度偏移成像、张角及界面倾角道集的产生以及小角度成像道集波阻抗反演,是当前推进FWI反演成像方法技术应用与发展的关键所在。

时间二阶积分波场的全波形反演

通过对波场的时间二阶积分运算以增强地震数据中的低频成分,提出了一种可有效减小对初始速度模型依赖性的地震数据全波形反演方法—时间二阶积分波场的全波形反演方法.根据散射理论中的散射波场传播方程,推导出时间二阶积分散射波场的传播方程,再利用一阶Born近似对时间二阶积分散射波场传播方程进行线性化.在时间二阶积分散射波场传播方程的基础上,利用散射波场反演地下散射源分布,再利用波场模拟的方法构建地下入射波场,然后根据时间二阶积分散射波场线性传播方程中散射波场与入射波场、速度扰动间的线性关系,应用类似偏移成像的公式得到速度扰动的估计,以此建立时间二阶积分波场的全波形迭代反演方法.最后把时间二阶积分波场的全波形反演结果作为常规全波形反演的初始模型可有效地减小地震波场全波形反演对初始模型的依赖性.应用于Marmousi模型的全频带合成数据和缺失4Hz以下频谱成分的缺低频合成数据验证所提出的全波形反演方法的正确性和有效性,数值试验显示缺失4Hz以下频谱成分数据的反演结果与全频带数据的反演结果没有明显差异.

砂岩敏感识别因子的建立及直接提取方法

大量文献证明敏感识别因子已成功用于储层的岩性、流体、岩石脆性等的预测,但研究砂岩敏感识别因子的建立及直接提取方法相对较少。为此,根据黄珏地区浅层砂岩纵、横波速度相对较高、密度较低情况,设计砂岩敏感识别因子SF4,避免了大部分常规岩性识别因子(速度与密度乘积形式)预测的砂、泥岩数值重叠现象;为避免二次计算产生的累计误差,推导了包含砂岩敏感识别因子的AVO近似式,引入低频软约束项补偿反演的低频信息,结合Downton的参数协方差矩阵特征分解去相关思路,利用贝叶斯参数反演方法直接估算该因子。数值试验与实际应用均证明了砂岩敏感识别因子建立与直接提取方法效果较好。

水平层状介质中侧向电阻率测井快速迭代反演与应用

侧向电阻率测井由于具有较好的探测深度和较高的纵向分辨率而成为油储地球物理测井中的一种重要方法，是确定储层中油气含量的最主要手段．然而，当地层的厚度小于其纵向分辨率时，由于受井眼泥浆和上下围岩等的影响，实测的视电阻率已无法反映地层电阻率的真实变化，给油气层的划分及油储层的定量评价带来了极大的困难，因此，研究侧向电阻率测井反演不论在理论上还是实际应用上均有非常重要的意义．本文首先通过摄动原理给出了层状介质中侧向电阻率测井的Ｂｏｒｎ近似解，并应用混合法得到的电场半解析解，研究了快速计算Ｂｏｒｎ近似的新方法，然后通过拟牛顿法给出了逐步修改地层模型的迭代反演算法．为证明该方法的有效性，以大庆的高分辨率三侧向测井仪为例，给出了理论模型与实际井场资料的处理结果．

二阶Born近似及其在逆散射GRT反演中的应用

传统的地震逆散射广义Radon变换(GRT)保幅反演方法是建立在散射场一阶Born近似(单散射)的基础上,仅仅适用于弱扰动介质模型.本文从散射场积分方程出发,通过研究二次散射的特征,讨论和验证了基于局部二阶Born近似的GRT非线性保幅反演方法,将传统GRT线性保幅反演算子的适用范围扩展至非均匀强扰动介质.数值测试结果表明:在散射场近似模拟方面,二阶Born近似比一阶Born近似更为准确,二次散射效应主要集中在主散射点周围的局部区域内,超过这一范围,二次散射强度趋于稳定;在保幅反演方面,本文基于局部二阶Born近似的GRT非线性反演算法,明显优于传统的GRT线性反演算法,可以准确重构强扰动介质模型,而计算效率与线性反演方法相当.

2.5维介质Born近似波速反演唯一性

考虑脉冲源引起的2．5维弱不均匀介质波速反演问题．利用线性化方法得到了波速的二维小扰动满足的积分方程，这是一个积分几何的问题．进而由Fourier变换和脉冲函数的性质将此二维积分方程化为单交量的积分方程．最后用压缩映象理论证明了积分方程解的唯一性．本文给出了二维波速反演的一种新算法．同时，唯一性结果证明了己有的选代算法的合理性．

基于Born近似法的铝合金构件缺陷的三维反演

随着铝合金材料构件在各个领域的广泛应用,其内部缺陷的存在会导致产品不能正常使用甚至引起重大的安全隐患,所以对构件内部缺陷进行三维(3D)反演并判断缺陷形状日趋重要。以中心圆孔为内部缺陷的铝合金圆柱体作为研究对象,采用探头垂直入射的水浸式超声检测方法,将检测获得的时域信号经傅里叶变换得到频域关系后,依据检测构件缺陷位置和参考构件相同位置信号频域之间的关系,得到缺陷反演所需的散射场幅值的频域和时域数值,通过采用Born近似方法对其内部缺陷进行三维反演研究。实验结果表明,尽管反演结果和实际相比,存在一定误差,但Born近似方法仍旧能够较好地反演铝合金构件内部缺陷。

基于T-matrix的非线性参数估计方法

全波形反演可提供高精度的地下介质参数空间分布,但传统的全波形反演方法建立在Born近似的基础上,对初始模型具有一定的依赖性.为了摆脱Born近似的束缚,本文基于二维常密度声波方程,在De Wolf近似的前提下,借助传输矩阵(T-matrix)方法,深入研究了逆薄板传播算子(Inverse Thin-Slab Propagator,ITSP),实现了速度扰动的非线性估计.ITSP方法避免了Born级数方法在扰动较强、扰动区域较大时的发散性问题,且只经过一次扫描校正,计算效率较高.二维模拟数据分析验证了本文方法的可行性以及有效性.

准静态孔缝介质广义裂隙弱度研究

基于地震低频条件下的等效介质理论,联合应用线性滑移模型和各向异性流体充填理论研究包含一组平行裂缝的含流体孔隙介质。由于不能简单地用法向和切向附加弱度表示Gurevich准静态孔缝介质模型中的裂缝,其柔度矩阵也无法用各向同性背景岩石的柔度加上法向和切向柔度来表示,因此本文提出用广义裂隙弱度表征Gurevich准静态等效介质中的含流体裂缝。广义裂隙弱度是各向同性背景介质岩石、裂隙和充填物的物性参数的函数,分析裂隙密度、充填流体和等径孔隙度对广义裂隙弱度的影响,为广义裂隙弱度指示裂隙发育程度和裂隙中流体的存在提供理论依据。同时,为了从地震数据中获取广义裂隙弱度信息,研究了基于Born近似的由广义裂隙弱度表达的反射系数公式,并进行了广义裂隙弱度反演敏感性研究。结果表明,广义裂隙弱度是更具有普遍意义的表征含流体裂隙的特征参数,可用于实现准静态孔缝模型地震数据的定量解释。

逆散射理论的发展及应用前景

逆散射理论作为量子力学发展的产物,目前在地震数据处理方面得到了较为广泛的应用.逆散射成像是通过散射体外部场的探测来获得散射体内部的信息,它是近年来发展比较迅速的一种成像方法,其突出的应用是运用逆散射序列中的一阶近似项进行深度成像.本文对逆散射理论在国内外的发展历程进行较为系统的概括和总结,在此基础上,对逆散射理论的应用前景进行了分析.逆散射理论在多次波的压制、界面奇性反演、大扰动深度成像等方面具有广阔的应用前景.

半空间反射弹性波多参数线性化逆散射

研究了BORN近似条件下的半空间中弹性波方程的多参数反演问题· 采用宽带点源表面激发和接收扫描方案 ,建立了一个同时重构介质密度和拉梅参数的反演方法 ,证明了表面垂直和水平脉冲激发的散射场可以分解成P→P波、P→S波、S→P波及S→S波 4类散射成分 ,其中包含着重建目标体参数分布所需的信息 。