大港—渤海西部地区重力异常数据的处理和解释

曾华霖,杨华在大港油田和渤海油田西部地区存在三个主要密度界面,即新生界与中生界或上古生界之间的界面(S_1)、中生界或上古生界与下古生界之间的界面(S_2)、莫霍面(S_3)。此区的重力布格异常实质上是上述三个界面引起的异常之和。本文的目的是依据现有的重力布格异常图从中分离出下古生界顶面(S_2)引起的异常,求取S_2的埋藏深度。首先采用线无法进行正演模拟,分别计算S_1和S_3界面引起的重力值△g_(s_1)和△g_(s_3),再将实测值减去△g_(s_1)和△g_(s_3),即可求得S_2界面引起的重力值△g_(s_2)。然后应用Cordell法对△g_(s_2)重力值进行反演模拟,求得下古生界顶面(S_2)的埋藏深度。此法的计算结果与该区的钻探和地震反映的下古生界顶面的深度符合较好。     

用重力,地震资料联合反演直接预测油气藏的方法

本文针对用高精度重力法直接预测油气藏技术存在的问题，提出了一种重力，地震资料联合反演直接预测油气藏的方法。该方法首先利用深度偏移地震剖面解释的地质构造信息为地质模型，进而用重力正演消除非目的层的密度界面对目的层的影响；然后，将目的层压缩成为一个等效密度界面，再用消除非目的层影响的剩余重力异常反演该界面的视界面密度差值。     

基于余弦变换的密度界面重力异常正反演研究

针对提高重力资料处理的精度问题，本文提出利用余弦变换研究密度分界面重力异常正、反演问题，从理论上推导出二维、三维常密度单界面重力异常余弦变换谱正演公式及其界面深度反演公式。为探讨该方法的反演精度，分别利用Parker—Oldenberg法和余弦变换法反演了常密度单界面理论模型的深度，并进行了误差对比分析。Parker-Oldenberg法反演的界面深度相对于理论模型深度的计算点最大误差和均方差分别为0．148km、0．013km，而余弦变换法反演为0．041km、0．003km，最大误差和均方差分别降低了0．107km、0．010km，这说明余弦变换法的反演精度明显高于Parker—Oldenberg法，其反演精度提高了3倍多。     

起伏地形上观测重力异常的界面反演——正弦级数迭代法

根据重力异常的级数系数与密度界面的级数系数的关系,提出-种反演任意起伏地形上观测重力异常的正弦级数法。假定已知单-密度界面上某-点的深度,即可求取布格重力异常原始值的傅氏级数系数,由此可以计算化平和网格化后的重力异常值,制定迭代方案。收敛快慢取决于设计的加速收敛因子。文中提供了该法计算若干理论模型的反演结果,试算表明,该法可用于山区重力资料的反演解释。     

用Schmidt—Lichtenstein方法对重力资料进行非线性反演

对单一密度界面引起的重力进行非线性反演可通过幕级数展开式来实现。方法是以解非线性积分方程的Schmidt-Lichtenstein法为基础的。对重力效应非线性积分展开成算予幕级数之后,逆算子级数可通过形式上相当于标量幂级数的经典反演法的应用求得。然而,不同于正演幂级数展开式,逆级数的收剑只限于低频范围,因面具截止频率的特点,截止频率依赖于重力异常的幅度、密度差的大小和界面的平均深度。为了确保反演方法的稳定性,就要进行合适的低通滤波,由于反演法获得了好的迭代初值和应用了快速付氏变换,本方法有效地应用到剖面模型的正演和东斯洛伐克Outer Carpathians地区小型沉积盆地引起的三维野外重力异常处理实例(即Malcov重力异常)。     

二维密度界面正反演的样条函数法

本文从重力场基本公式出发，研究了节点任意分划的二元三次样条函数的插值．求导和求积方法，并提出了常密度二维单一界面及多界面正反演的样条函数方法。该方法将形体正反演与界面正反演统一起来，使计算灵活方便，文中给出的理论模型和实际数据算例证明了该方法的实用性；该方法与其它正反演方法（线元法正演、方柱体组合正演，压缩质面法反演、Ｐａｒｋｅｒ公式正反演）相比，计算结果更加精确。     

滤波因子V_(zz)在重力资料褶积处理中的应用

重力异常的振幅谱是主频为零并随频率的增大而呈指数衰减的曲线。为了获得反映局部构造的高、中频成份,选用具有带通滤波特性的重力位二阶导数作滤波因子对重力异常进行滤波,用比较法、切线法和对数谱法反演界面的埋藏深度,该方法具有降低区域背景对重力测量值的影响、突出微弱局部异常的作用。通过理论模型和珠江口某工区实际资料计算验证,所求界面埋深精度有明显提高。图5表2参3     

重力异常多层界面反演的应用

重力异常通常是地面至深部所有密度界面的综合反应。不同深度、规模、幅度、密度的界面引起的异常形态不同。-般来说,范围小、变化快,即所谓的“尖、陡、窄、小”的异常是由浅层密度界面产生的;而范围大、变化慢,即所谓的“平、缓、宽、大”的异常是由深层密度界面产生的。这是两种不同类型的异常。因此,在反演过程中,就应考虑重力异常的这种特性,即用浅层密度界面来补偿(或拟合)“尖、陡、窄、小”的异常;而用深层密度界面来补偿(或拟合)“平、缓、宽、大”的异常。此外,在-个沉积盆地中,-般来说不存在-个统-的、稳定的引起异常的主要密度界面,而这-点恰好是单层界面反演的假设前提。鉴于上述原因,现在人们均以多层界面模型代替单-界面模型进行反演,以使结果更真实地反映沉积盆地的实际情况。     

任意密度分布的三维傅里叶重力反演

前言近年来,由于建立象沉积盆地这样更逼真的地球物理构造模型的需要,在重力反演中变密度差的应用显得愈来愈重要。目前论及的几种方法是以空间域或频率域中密度呈线性形式、平方形式或指数形式的变化为基础的,可参见Granser(1987),Chai和Hinze(1988),Reamer和Ferguson(1989)以及Rao等人(1990)的文章。Guspi(1990)则将多项式密度一深度函数用于空间域二维多边形的重力异常反演。     

多层界面综合约束反演方法及应用

本通过解决多层密度界面反演的不适定性问题，使得应用重力对多层界面的反演成为可能。在只有少量地震或钻井深度点控制的地区，应用该方法进行反演，可对地下各层界面的起伏有一个宏观的认识，为进一步勘探部署提供依据。     

基于高阶多项式密度函数的重力反演

重力反演是研究地下密度体空间展布的地球物理手段之一。现有的密度反演方法通过对地下介质的网格剖分,直接反演每个网格单元的密度值。本文用多项式函数近似表示地下复杂的密度变化,提出一种通过反演多项式密度函数的系数确定密度变化的新方法。不同于常规网格剖分方法,该方法无需在垂向上划分单元,在一定程度上缓解了网格疏密、内存占用与反演精细度之间的矛盾。理论模型测试表明多项式系数反演与多种约束相结合,能清晰地突出局部异常体的位置、规模和边界等信息,且效果优于L₂模约束反演的结果。该方法成功应用于济阳坳陷区古潜山和凹陷的识别,根据反演的密度差剖面可大致确定不同岩性密度体的边界,弥补了地震剖面反映古潜山展布的不足。     

2(1/2)度体组合模型反演三维密度界面

2(1/2)度体组合模型的重力异常与三度体的重力异常非常接近.根据2(1/2)度倾斜板状体的异常表达式导出的2(1/2)度倾斜物质面的重力异常表达式很简单,在一般情况下物质面的异常与板状体的异常是接近的,相对误差不超过15%.引用2(1/2)度倾斜物质面的重力异常计算式建立了三维密度界面迭代反演方法.该方法归结为求解一个以界面深度修改量为未知向量的线性代数方程组,反复对界面深度进行修正,直到获得满意的结果为止.计算了一个控矿构造实例,取得了较为满意的效果.     

利用高斯径向基函数的拟神经网络重力反演方法

为了提高重力反演分辨率,提出一种利用高斯径向基函数的拟神经网络反演方法。该方法利用高斯径向基函数压缩模型空间,在保证复杂模型表征能力的前提下,实现了反演参数的降维;以高斯径向基函数为激活函数,构建一种拟神经网络结构,不需要训练,可以克服建立训练数据集的困难。该方法较好地解决了重力反演不适定性所导致的趋肤、垂向分辨率低、多解性强和严重依赖先验约束等问题,并从重力数据中最大程度地提取有效信息以提高反演结果的分辨率,增强可靠性。模型实验证明了该方法具有较高的精度和分辨率,能较准确地反演模型的位置、边界和密度。应用该方法反演车镇凹陷重力数据,得到了垂向分辨率较高的剩余密度模型,从中提取密度界面和剖面开展构造解释,揭示了下古生界构造格局和潜山发育规律,证明了该方法的实用价值和应用潜力。     

解重力反问题的边界元法

本文应用边界单元法对实际地质体边界及密度界面进行模拟，把确定地下密度体形状和单层、多层密度界面起伏形态的非线性问题归结为线性最小的二乘问题，并利用奇异值分解法（ＳＶＤ）和代数重建算法（ＡＲＴ）求解，从而开辟了一种解重力反问题的新途径。     

加权平滑边界元法重力反演

对于三度界面的重力反演,应用边界元法(代数重建法ART解反演方程)求解时会出现边界振荡现象.本文分析了产生这一现象的原因,提出用加权平滑方法来克服边界振荡现象,并可加快迭代反演的收敛速度.理论和实测重力场的界面反演结果表明:加权平滑边界元反演方法效果良好,反演结果无边界振荡现象,优于其它近似的迭代反演方法,适用于实际生产.     

利用傅里叶变换反演密度界面

在给定密度界面初始模型之后,可以计算出地下某一起伏界面引起的重力异常。将此异常向上延拓到地面,并与实测异常对比,求出模型的修正量。用此修正量修改初始模型,如此反复选代,直至满意为止。由于上延计算可利用傅里叶变换转换到频率域进行,因而使计算大为简便、快速。文中还介绍了对初值平均深度进行修正的方法。理论模型试算表明,在界面两侧密度差较为稳定的情况下,反演效果是良好的。     

饶阳凹陷虎8北潜山重力三维松约束反演

饶阳凹陷前古近系古潜山是油气勘探的重要目标,为了清楚认识虎8北古潜山的结构特征,对该地区的大比例尺重力资料进行了处理和三维反演计算。首先采用二次趋势面最小二乘法剔除区域异常后,得到剩余重力异常;然后以地震解释的前古近系顶界面数据和该区的密度数据为基础,建立基于层面的三维模型,采用Parker算法对剩余重力异常进行三维密度界面松约束反演;最后采用松约束三维重力资料反演方法,得到了与重力异常吻合的前古近系顶界面三维模型,为认识虎8北古潜山的规模和幅度等结构特征提供了依据。研究表明,利用地震资料对重力资料进行松约束三维反演是一种比较有效的方法,能充分发挥地震资料和重力资料各自的优势,提高认识的可靠性。     

密度随深度变化的二度体重力正演公式

沉积岩的密度是随深度而变的，用重力资料研究盆地及其内部构造时必须考虑变密度的情况。本文把密度随深度的变化表示成任意次多项式函数，推导出了计算任意和规则开头二度变密度体重力异常的通用解析公式。通过对有关理论模型的计算，与其它已知方法对比表明，本文方法和公式正确、适合性强。     

三维重力地震剥层联合反演

以地震资料解释的三维构造图作为模型，用重力三维正演剥离基底及基底以上界面所产生的重力效应，然后对分离后的基底岩性异常进行反演求取基底密度。在具体联合反演算法上，首次将广泛用于地震层析成像反演的DLSQR法引入位场反演，不仅增加了联合反演结果的稳定性，而且极大地提高了反演速度。理论模型的试算和实际资料的反演结果表明，两者反演的剩余密度等值线图形十分相似，剩余密度最小值和最大值相对误差小于4％。