用多分量感应资料快速重建层状地层的纵横向电阻率和水平界面深度

研究建立用多分量感应测井资料同时快速重建水平层状横向同性介质中横向与纵向电阻率和层界面深度的有效方法。首先,利用电磁场摄动方程、电导率函数与模型参数关系方程以及模式匹配算法得到电磁场并矢Green函数的半解析解,建立多分量感应测井响应的Frèchet导数矩阵的快速算法;在此基础上,借助于规范化处理和奇异值分解技术,给出同时反演水平层状地层中各个地层的纵、横向电阻率以及层界面深度的迭代过程,实现理论合成资料与输入资料的最佳拟合。数值计算证明,该反演算法能够取得较满意的反演效果。

利用Munk公式和海底反射走时反演深海水体速度:理论

为解决深海水体速度建模问题,建立了两个利用Munk公式和海底反射走时反演深海水体速度的反演理论,一个是射线走时反演理论,另一个是波动方程走时反演理论。具体地讲,是建立了地震波走时关于Munk参数的Fréchet导数和海森矩阵公式。为得到射线走时的Fréchet导数和海森矩阵,利用了3种不同的方法,即变分法、微扰法和Taylor级数展开法。这3种方法在理论上完全等价,其最终结果也完全相同。为得到波动方程走时反演理论中的Fréchet导数和海森矩阵,利用复合函数求导的链式法则对文献中的有关结果进行变换,以将其从面向速度本身的Fréchet导数和海森矩阵变换为面向Munk参数的Fréchet导数和海森矩阵。此外,还提出了实现利用Munk公式和海底反射走时构建深海水体声速剖面的5个策略,包括利用解析公式计算海底反射走时的由下至上的射线追踪策略,选用最简单的海底边界条件把数值模拟区域限定为水体的策略,用已知的深海声道轴深度和交替反演策略将四参数反演问题转简化为单参数反演问题的策略,由点到面,利用一维声速剖面公式实现深海水体的维速度建模的策略,以及用最简单的算法实现走时反演的最优化计算策略等。与常规走时反演相比,利用Munk公式进行的海底反射走时反演最多只需要反演4个参数,并可利用交替反演将四参数反演化为单参数反演,大大地减少了走时反演的计算量。

水平层状介质中双侧向资料的全参数正则化迭代反演与应用

水平层状介质中的模型向量通常由地层原状电阻率、侵入带电阻率、侵入半径以及地层界面深度等参数组成，整个测井记录实质上是模型向量的非线性函数。本文将研究双侧向仪器Born近似表达式并建立用双侧向测井资料同时反演所有模型的全参数正则化迭代算法（RWPⅡ）。双侧向电极系上的电流和电位必须满足特定的聚焦条件，其正演模拟与Born近似表达式与非聚集型仪器完全不同。应用摄动原理，首先研究双侧向仪器响应的Born近似，给出电极系上的电流密度、电流和电位微小变化与电导率摄动之间的积分关系。然后，根据层状地层中电阻率分布特征以及半解析正演模拟技术，建立Fréchet导数矩阵的快速算法，该Fréchet导数矩阵包含了视电阻率对所有模型参数的偏导数。在些基础上，研究同时反演所有模型参数的正则化迭代算法，并给出正则化因子的具体计算方法。最后，应用理论模型和实际资料反演结果验证该反演算法的有效性。

图像重建中total variation正则化项的有限元计算方法

为在迭代图像重建算法中获得更高质量的重建图像,推导出TV(Total Variation)正则化项关于重建图像的Fréchet导数,并给出该导数的有限元表示;利用两个数值实验,分别采用不同的网格尺寸和不同的形函数验证该有限元表示结果.数值实验结果表明:采用相同的k次单纯形元时,随着网格不断加密,计算结果的L1和L2误差均下降;采用相同的网格时,线性单纯形元函数计算结果明显优于分片常数有限元和二次单纯形元计算结果.

地层格架正则化约束下的二维立体层析反演

通过把地层格架信息作用于立体层析Fréchet导数矩阵,使得更新后的速度模型呈现出符合地质规律的块状特征.地层格架信息基于立体层析反演中得到的反射点位置进行非规则B样条插值拟合得到,因此在反演中它将会随着反射点位置的更新自然得到更新.与前人提出的保边缘层析算法或多层立体层析算法相比,本文提出的地层格架正则化无需引入混合正则化项或定义某种复杂的混合速度格式,更为直接也更容易实现.理论和实际数据算例证实了该正则化技巧的稳健性和可靠性,能够得到与实际地质构造特征更为一致的地质一致性反演结果.