基于改进组合弹簧模型的矿井地应力场计算方法

地应力场是影响围岩稳定性的重要因素,准确反演计算地应力场是采矿工程设计中的难点。结合布尔台矿Kaiser法实测地应力数据,提出了一种基于改进组合弹簧模型的地应力场计算方法,并与侧压系数法、经典组合弹簧模型法等的结果和实测值进行了对比。利用FLAC^(3D)研究了不同侧向应力边界条件下布尔台矿42105工作面矿压显现规律,并与实测矿压数据进行了对比分析。研究结果表明:所提出方法计算的应力场与实测值间主应力均方根平均误差均值为1.831,较其他反演计算方法降低了14.6%~42.2%;对称平均绝对百分比误差均值为19.45%,较其他反演计算方法降低了3.4%~36.9%。将该方法计算的应力作为应力边界时,模拟得到的支撑力与实测数据间的均方根误差的平均值为66.55,相较于侧压系数法降低了7.75%,相较于经典组合弹簧模型法降低了32.45%;对称平均绝对百分比误差的平均值为15.75%,相较于侧压系数法降低了6.61%,相较于经典组合弹簧模型法降低了20.67%。因此,该方法能够较准确计算地应力场并为精准模拟矿压规律提供新的应力边界施加方法的参考。

基于数据与模型联合驱动的波阻抗反演方法

井插值初始模型为基于模型的反演提供的低频信息往往不够准确,导致该模型驱动方法容易出现较大的波阻抗预测误差且建模效率较低.为缓解这些问题,本文利用数据驱动的深度学习反演更加擅长预测低频阻抗的优势,提出一种基于数据与模型联合驱动的波阻抗反演方法.该方法联合地震和测井等数据,先后开展数据驱动和模型驱动的波阻抗反演.首先,数据驱动部分使用井旁地震记录、测井导出的波阻抗曲线以及井插值低频阻抗曲线,搭建以双向门控递归单元为主要模块的波阻抗智能预测网络.其次,该网络预测的波阻抗的低频分量作为数据驱动初始模型,替代井插值初始模型而参与模型驱动部分.最后,模型驱动部分在地震数据匹配和数据驱动初始模型的共同约束下开展基于模型的反演,获得最终的波阻抗结果.合成数据和实际数据测试表明,本文方法相比于单一的数据驱动或模型驱动方法能获得更高分辨率和更高精度的波阻抗反演结果,从而为后续储层预测提供可靠的弹性参数分布.

青藏高原多尔索洞错水深反演与水量变化估算

利用由实测水深空间插值获得的水下地形数据估算湖泊水量及其变化往往存在较大误差。以Landsat系列影像数据及多尔索洞错12 m以下实测水深数据为基础,建立多波段组合模型进行水深模拟,结合多时相Landsat影像获取的多尔索洞错边界数据获取水深变化,估算1996~2016年多尔索洞错水量变化。实验结果表明:多因子反演模型的相关系数(R^(2))均在0.90以上,平均绝对误差低至0.48 m,相比空间插值方法能更精确地模拟多尔索洞错水深在12 m以下区域的水深分布情况;近20 a来多尔索洞错不断扩张,水位升高约0.40 m/a,水量增加约0.18 km^(3)/a。

基于组合模型的玛纳斯河流域农田土壤盐分反演

盐渍化是影响土壤质量和作物生长的重要因素之一,利用遥感技术大面积获取土壤盐分信息具有重大意义。以新疆玛纳斯河流域农田为研究对象,将偏最小二乘回归模型(PLSR)和BP神经网络模型(BPNN)相结合,构建组合模型来反演土壤盐渍化状况。结果表明,与土壤盐分相关性较高且具有代表性的遥感指数为归-化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)和土壤调整植被指数(SAVI),其相关性系数分别为-0.746、-0.663和-0.733。单项预测模型中偏最小二乘回归模型的预测精度最高,其决定系数(R2)为0.759,均方根误差(RMSE)为3.159。组合模型R2为0.797,RMSE为3.611,其验证精度较单项预测模型有所提高,较PLSR模型提高了0.038,较BPNN提高了0.094。组合模型可更准确地预测出玛纳斯河流域农田土壤盐分空间分布状况。玛纳斯河流域农田土壤盐渍化以轻度和中度盐渍化为主,所占比例达到35.34%和25.66%,与实测结果一致。组合模型较单项模型可以获得更准确的土壤盐分空间分布状况,为新疆玛纳斯河流域农田土壤盐渍化治理和土地资源可持续利用提供理论依据。

The research on method of interlayer modeling based on seismic inversion and petrophysical facies

Currently,the three-dimensional distribution of interlayer is realized by stochastic modeling.Traditionally,the three-dimensional geological modeling controlled by sedimentary facies models is built on the basis of logging interpretation parameters and geophysical information.Because of shallow gas-cap,the quality of three-dimensional seismic data vertical resolution in research area cannot meet the interlayer research that is below ten meters.Moreover,sedimentary facies cannot commendably reveal interlayer distribution and the well density is very sparse in research area.So,it is difficult for conventional technology to finely describe interlayers.In this document,it uses L1-L2 combined norm constrained inversion to enhance the recognition capability of interlayer in seismic profile and improve the signal to noise ratio,the wave group characteristics and the vertical resolution of three-dimensional data and classifies petrophysical facies of interlayer based on core,sedimentary facies and logging interpretation.The interlayer model which is based on seismic inversion model and petrophysical facies can precisely simulate the distribution of reservoir and interlayer.The results show that the simulation results of this new methodology are consistent with the dynamic production perfectly which provide a better basis for producing and mining remaining oil and a new interlayer modeling method for sparse well density.

储层古应力场的数值模拟

根据古构造变形采用反演与正演相结合的方法，研究储层古构造应力场。开展以下研究：（１）用板模型趋势法反演与储层古构造变形面对应的驱动力和场内应力；（２）建立一个组合单元模型，用（１）中反演的远场应力作为边界条件，计算储层古构造应力场；（３）用含断层滑动模型的三维实体单元和（１）中给出的边界条件，计算储层古构造应力场；（４）对 ３ 种模型的应用及其检验。

测井模型约束全波形反演的应用

分析全波形反演应用中面临的问题及测井信息认为,提高初始模型精度是全波形反演应用时避开低频信息的有效途径,在背景速度场中加入测井信息能够提高模型的纵向分辨率。通过插值算法研究,提出了利用测井信息综合建模的方法,不仅提高了初始模型的精度,而且降低了全波形反演对低频数据的依赖性,在有效频率为6 Hz的情况下取得了较好的反演结果。EAGE推覆体模型试算结果也证明了该方法的有效性。

聚丙烯酰胺反相乳液深部调驱数学模型

研究了聚丙烯酰胺反相乳液深部调驱机理,考虑到岩石表面化学吸附、渗透率降低、不可及孔隙体积等因素,建立了相应的数学模型,研制了油藏数值模拟器。以孤岛油田中二南Ng3-4层系为例,进行了注入参数的敏感性分析。结果表明,单从提高采收率角度来看,反相乳液注入浓度、体积及顶替液注入体积越大越好;但考虑到成本等因素时,这些参数存在一个最佳值。综合考虑成本、增油量、降低含水率等因素,应用正交设计方法和模糊数学原理,优化设计了矿场注入方案,在先导试验区实施后,区块日产液量上升了21.3%,日产油量上升了37%,含水率下降了1.1%。

基于Landsat 8 OLI和MODIS数据的高寒草地盖度升尺度效应研究——以夏河县桑科草原试验区为例

基于Landsat 8OLI和MODIS卫星遥感资料,结合2013-2014年甘南州夏河县桑科草原试验区野外实测盖度数据,对草地盖度敏感的OLI波段及其组合指数进行了筛选,构建并确立了试验区基于MODIS植被指数的草地盖度反演模型,探讨了不同空间升尺度方式对草地盖度的空间效应。结果表明,1)OLI比值植被指数r(Band7/Band5)对草地盖度的响应最敏感,基于该指数的草地盖度最优反演模型为yoli=-270.064xoli+115.987(R2=0.833,P<0.001);2)基于MODIS MEVI和Landsat 8OLI比值植被指数r(30m)反演的盖度重采样数据(250m)的对数模型为最优草地盖度评估模型(R^2=0.795,P<0.001),其决定系数较MODIS MEVI与基于农业多光谱照相机(agricultural digital camera,ADC)的盖度数据建立的回归模型高(R^2=0.706),绝对误差和相对误差较低;3)基于OLI和MODIS植被指数的3种草地盖度回归模型(方法1~3)精度均优于直接使用MODIS植被指数建立的回归模型(方法4);方法3利用OLI比值指数r反演盖度(30m),将其升尺度至250m,再反演盖度构建的对数模型的精度最高(R^2=0.795),其次依次为方法2构建的模型(R2=0.760)、方法1构建的模型(R^2=0.730)和方法4构建的模型(R2=0.706)。

地壳介质弹性和电性各向异性研究的新进展

分析了地壳介质各向异性研究的现状,指出了弹性和电性各向异性研究中存在的问题,提出了联合利用弹性和电性各向异性研究地球介质特征及提取物性参数的正反演方法.理论研究和地震过程的实际资料表明,将弹性和电性结合起来研究地壳介质各向异性具有清晰明确的物理意义,是各向异性研究的一个非常有发展前景的新领域。

位错模式的蚁群算法反演断层参数

利用改进的蚁群算法并结合位错理论模型,以及青藏高原东北缘1999—2001年期间的GPS数据,对祁连山断层的三维滑动速率进行了反演。结果表明,蚁群算法可有效地求解断层的三维滑动速率,其反演结果与地质等方法的结果具有较好的一致性。

四种遥感浅海水深反演算法的比较

详细介绍了单波段线性回归模型、两波段比值线性回归模型、多波段组合线性回归模型、BP神经网络模型等4种光学遥感水深反演算法,然后利用同一地区、同一时期的Worldview-2多光谱遥感影像和实测水深数据,对4种水深反演模型的准确性进行了实验比较。研究表明:多波段组合线性回归模型、BP神经网络模型的水深反演的性能较好,利用多光谱遥感图像数据反演得到的水深值误差较小;而单波段线性回归模型、两波段比值线性回归模型的效果较差。

玛湖凹陷风城组页岩油地质工程甜点地震预测方法及应用

为了进一步加快准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组页岩油勘探开发进程,寻找页岩油赋存的甜点区。在明确地质甜点以岩性为主控因素,工程甜点以脆性指数和水平主应力差为主控因素的基础上,建立了基于叠前同时反演的地质工程甜点地震预测方法。在地质甜点方面,通过岩心、实验、钻井、测井等资料,明确了页岩油甜点优势岩性为白云质粉砂岩,优选出优势岩性敏感弹性参数,利用叠前同时反演和岩相概率分析技术,预测白云质粉砂岩的分布范围;在工程甜点方面,将叠前同时反演获得的杨氏模量和泊松比,通过Rickman脆性指数法和组合弹簧模型分别得到研究区脆性指数体和地应力体。预测结果与钻井实测结果相吻合,证实了地质工程甜点预测的准确性,可供其他地区页岩油气勘探参考。

利用Cole-Cole模型组合得到SIP真参数的联合频谱最优化反演

利用Cole-Cole模型组合和稀释系数理论,可以描述测量得到的视复电阻率频谱与地下多个电性体SIP真参数之间的正演关系。本文利用此正演关系进行反演试算,并比较了几种Cole-Cole模型反演方案的效果;提出固定极化目标体和围岩体的极化率同时反演其它各SIP真参数的反演方案。结果表明在固定极化率为真值时,利用此反演方案可以稳定、准确、快速地得出地下电性体SIP真参数。

组合模型油藏试井解释图版理论

本文基于组合模型油藏,阐述了试井解释图版理论基础,并给出了新的典型曲线。

可见光-近红外光谱的矽卡岩型铁矿反演模型

铁矿资源是我国国民经济基础产业中的重要组成要素,在我国经济发展中有举足轻重的地位。铁矿品位的检定效率对铁矿石开采效率有重大影响。目前,铁矿石品位的化学分析检定法,不仅存在成本较高,化验周期长的问题,更主要的是其无法实现铁矿品位原位测定,相对配矿流程存在滞后效应,无法有效降低矿石开采的损失贫化率;基于可见光-近红外光谱分析的铁矿品位原位测定技术是解决这一问题的有效途径。以225个红岭矽卡岩型铁矿测试样本的可见光-近红外光谱数据及化学分析数据为数据源,首先对原始数据进行了平滑处理,并分析了矽卡岩型铁矿可见光-近红外光谱特征,然后利用倒数对数、多元散射校正(MSC)两种预处理方法对平滑后的光谱数据进行处理,再分别以主成分分析法(PCA)、遗传算法(GA)两种降维算法对预处理前后的光谱数据进行了处理,获取了六种不同预处理组合算法处理后的数据源。其中以PCA降维算法所降维数分别为3维、3维、7维;以GA降维算法所降维数分别为477维、489维、509维。最后基于随机森林(RF)和极限学习机(ELM)建立了矽卡岩型矿石金属铁品位的定量反演模型,以决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)和平均相对误差(MRE)三个指标分别对模型的稳定性、精确度、可信度进行评价。结果表明,经MSC处理及PCA降维后的数据基于ELM算法建立的定量反演模型效果最优,其R^(2)可达0.99、RMSE为0.0057、MRE为2.0%,该方法所建模型对红岭矽卡岩型铁矿品位反演精度有明显的提升。对矽卡岩铁矿品位的实时、快速分析提供了一种有效的方法,对实现矽卡岩型铁矿的高效开采具有重要的现实意义。

任意岩石锚杆计算模型及其算法

针对目前岩土工程中锚杆数值模型存在的局限性,提出了任意岩石描杆的计算模型,该模型能考虑任意方向穿过岩体单元的锚杆,且岩体单元的划分不需要考虑锚杆的具体位置,锚杆信息可由已形成的岩体单元信息自动生成,可以适应岩石边坡、复杂地下结构支护分析以及加锚参数优化设计。应用表明,该模型方便可行,提高了加锚岩体数值模拟的适用性。

任意岩石锚杆计算模型及其算法

针对目前岩土工程中锚杆数值模型存在的局限性,提出了任意岩石锚杆的计算模型,该模型能考虑任意方向穿过岩体单元的锚杆,且岩体单元的划分不需要考虑锚杆的具体位置,锚杆信息可由已形成的岩体单元信息自动生成,可以适应岩石边坡、复杂地下结构支护分析以及加锚参数优化设计。应用表明,该模型方便可行,提高了加锚岩体数值模拟的适用性。

基于神经网络的非线性系统复合内模控制

利用RBF神经网络逼近连续非线性系统的α阶积分逆系统,并对原非线性系统及其逆系统构成的伪线性系统采用内模控制方法进行复合控制,从理论上分析了滤波器对跟踪误差的影响.仿真结果表明,内模控制与逆系统方法相结合的复合控制方案是处理非线性问题比较有效的方法之一.

京津唐张地区速度结构和震源位置联合反演的遗传算法

震源参数和速度结构的联合反演是一个典型的非线性多参数最优化问题，常规的局部线性化反演方法往往易于陷入局部极值，且严重依赖于初始模型的选取。模拟生物界进化的遗传算法则是一种简单而高效的全局性搜索方法。它对初始模型的依赖性不大，不需要求导数，仅需对拟合差函数作出评价，能较好地解决速度结构和震源位置的联合反演问题。在此，简要介绍遗传算法的基本理论和特点，叙述用遗传算法联合反演京津唐张地区速度结构和震源位置的方法，分析遗传算法的迭代过程中拟合差的变化。首次提出在变异过程中引入可变变异概率的研究思路。由于可变变异概率的引入，拟合差明显减小，运用发生在京津唐张地区的１８个地震，２５３条Ｐ波到时数据，对具有７９个未知数的较大型问题进行遗传算法联合反演，得出的地壳模型与由人工爆破和天然地震资料得出的结果相当一致；对震源位置的修定使得台站的到时残差明显减小。研究结果表明遗传算法解决非线性多参数地球物理反演问题是很有效的。