岩浆岩地震波阻抗反演与厚度预测

岩浆岩的侵入对煤层有较大的破坏作用,严重影响煤矿的安全开采。高密度三维地震数据具有宽频带、宽方位和高密度采样的优势,包含着更丰富的构造和岩性信息,为岩浆岩的识别和预测奠定了基础。通过测井曲线综合对比分析,常规声波、密度等测井曲线对岩浆岩敏感性较差,无法识别和准确划分岩浆岩,电阻率和自然伽马等测井对岩浆岩反映敏感,可用于岩浆岩层位划分;以敏感曲线的层位划分结果为约束,对声波和密度曲线进行重构,获得对岩浆岩反映敏感的伪测井曲线,基于模型进行波阻抗反演,将地震信息转化为岩性信息,精细雕刻岩浆岩的空间展布规律,实现岩浆岩侵蚀范围和厚度预测。     

面波波形反演中的模拟退火法

采用求解非线性全局优化问题的模拟退火法作为反演手段,对面波波形进行反演,研究青藏高原地壳上地幔速度结构。通过青藏高原的面波波形振幔显示出在周期为２０ｓ和４０ｓ时存在两个极小值,这可能是由地壳中存在低速层引起的。而波波形反演得到的速度民证实了青藏高原在２０ｋｍ深度左右普遍存在低速层;喜马拉雅山造山带在６０ｋｍ深度附近了在一低速层,壳内低速层是青藏高原变形及隆升过程最重要的动力学边界条件之一。     

基于贝叶斯理论的逐次迭代非线性AVA反演方法

常规AVA三参数反演方法均基于横波速度与纵波速度之比γ为常数这一假设条件,且常被近似地取为0.5。然而在许多情况下γ并不为常数,而是在横向与纵向都渐变。若一概假定γ等于0.5,反演出的岩性参数势必要偏离真实值,因此有必要合理地选择γ。笔者基于贝叶斯理论,提出逐次迭代非线性AVA的反演方法。该方法把γ看成横向与纵向都渐变的反演初始背景,通过给定初始模型计算初始背景γ,并采用逐次迭代的策略求解该反演问题,解决了关于γ的选取问题以及由于引入变γ值而带来的非线性问题,提高了AVA三参数反演结果的精确度。     

波阻抗反演在东胜煤田勘探中的应用

东胜煤田为陆相沉积煤田,具有含煤层数多、厚度不均、层间距不稳定等特点,勘探区内地震反射波追踪对比存在多解性,严重影响了煤层的追踪对比。为破解该难题,对东胜煤田地震勘探资料进行了以模型为基础的多井约束岩性宽带反演,即:利用该勘探区的地震数据资料、对煤层反射波解释层位、断层数据,结合测井数据、岩性柱状数据及其它地质资料,进行多井约束下的二维叠后反演,对所得到的反演数据体再依据反演原理,结合已知测井数据进行地震属性反演,最终得到能够反映岩性变化的波阻抗数据。对波阻抗反演数据进行煤层追踪对比解释,准确圈定出区内煤层的赋存范围,并合理解释了煤层分叉、合并、尖灭及厚度变化等地质现象,取得了较为可靠的地质成果。     

大地电磁法的1D无偏差贝叶斯反演

应用贝叶斯理论对一维(1D)大地电磁反演问题进行无偏差不确定度分析。在贝叶斯理论中,测量数据和先验信息包含在后验概率密度函数(PPD)中,它可以解释成模型的单点估计和不确定度等贝叶斯推断,这些信息的获取需要对反演问题进行优化求最优模型和在高维模型空间中对PPD进行采样积分。采样的完全、彻底和效率,对反演结果有着重要的影响。为了使采样更有效、更完全,数值积分采用主分量参数空间的Metropolis Hastings采样,并采用了不同的采样温度。在反演中,同时采用了欠参数化和超参数化方法,数据误差和正则化因子被当成随机变量。反演结果得到各参数的不确定度、参数间的相关关系和不同深度模型的不确定度分布。COPROD1数据的反演结果表明模型空间中存在双峰结构。非地电参数在反演中得到了约束,说明数据本身不仅包含地球物理模型信息(电导率等),还包含了这些非地电参数的信息。     

煤田地震勘探中断层产状的确定方法

在分析断煤交线与断层面走向线之间关系的基础上，详细讨论了由煤层底板等高线图，定量描述断层产状（即走向、真倾向和真倾角）的方法。     

井间资料约束下地震波阻抗反演方法研究

采用多井约束的随机逆反演方法,结合井间地震反射成像与测井资料,首先对反射成像后的井间地震数据进行测井约束的波阻抗反演,进而从反演剖面中抽取一定量的反演道作为虚拟井数据,结合测井数据对地面地震数据进行井地联合反演。理论数据和实际数据的试算表明,井地联合反演可以为地面地震测井约束反演提供更多的约束条件,从而提高了地面地震反演的精度。     

AVO数据反演中确定P波反射系数及其实质的一种简单的近似方法

本文作者导出了将平面Ｐ波反射系数做为射线参数函数的一种近似公式。它表明在非正常入射角时，Ｐ波反射系数主要受两个参数的控制：（１）Ｒｆ：流体－流体反射系数（如，两种介值中Ｓ波速趋于零时的反射系数）。（２）△μ／ρ：剪切波模量与平均体密度之比。而且还有由Ｒ．Ｂｏｒｔｆｅｌｄ和Ｒ．Ｓｈｕｅｙ给出的关于Ｐ波反射系数的其他公式可用来确定这个近似公式。作者还提供了数字例子以证明其公式的正确性。对于反射系数使用     

麦克尔罗伊数据的跨孔弹性波WTW反演

我们把弹性波波动方程传播时间和波形反演（弹性波ＷＴＷ）方法用于麦克尔罗伊（Ｍｃ Ｅｌｒｏｙ）跨孔资料反演。这些资料的特点是其具有１８４ｆｔ长的井偏和多距和宽频带震源子波（２５０－２０００Ｈｚ）。数据试验表明要获得较好的波形反演必须进行下列处理：上行波和下行波的ｆ－ｋ滤波；ＰＰ和ＳＳ反射波的ｆ－ｋ扇形滤波提取；上行和下行反射波的振幅均衡。为了减少资料的复杂性，我们采用了分离后再进行处理方法，即提取Ｐ     

基于反射率的太湖典型湖区溶解性有机碳的反演

2004年4月基于野外水下辐照度的测定及实验室溶解性有机碳(DOC)的分析,通过研究典型湖区水体中DOC浓度与反射率之间的关系,选择DOC浓度反演的最佳波段,建立了DOC浓度的遥感定量反演模型。结果表明,DOC浓度在6.60～17.17 mg/L（均值为9.99 mg/L,方差为2.48 mg/L）之间;反射率的峰值出现在560～590 nm;红光波段与绿光波段反射率的对数值能较好的估计DOC浓度,其中又以lg(R670/R530)与lg(DOC)相关程度最高,决定系数为0.82;DOC浓度反演的经验模型为：lg(DOC)=0.654(±0.012)lg\[R(670)/R(530)\]+1.007(±0.086)。对模型进行检验,最小误差为6.7%、最大误差为20.3%,平均误差为12.3%。     

基于L1范数的波阻抗反演

提出了一种新的波阻抗反演方法,首先根据地下反射系数序列是一个稀疏脉冲序列这一假设,将地震波阻抗反演中的目标函数表示为L1范数约束下的L1范数优化问题,并将L1范数用一个平滑函数来近似,从而使得目标函数函数可微。然后将L1范数约束下的基追踪问题转化为无约束最优化问题,并利用基于导数的局部优化方法求解无约束优化问题,求得反射系数,进而计算得到波阻抗。模型和实际资料计算结果均表明该方法可行。     

利用弹性波阻抗反演预测构造煤发育

弹性波阻抗反演方法摆脱了常规叠后波阻抗反演基于地震波垂直入射假设前提的局限,保留了反射波振幅随偏移距或入射角度的变化特征,考虑AVO效应,其反演结果对岩性探测更加灵敏。利用弹性波阻抗反演和常规叠后波阻抗反演的结果,构成煤体结构比例因子P。数值模拟分析和实际资料反演结果均表明：当P≥2.5时,构造煤比较发育;P值可以作为有效判别煤体结构的参考依据用以预测构造煤发育带。     

波阻抗反演技术在煤田地震岩性勘探中的应用

在煤田地震勘探中,岩性勘探已成为人们研究的一个热门课题。与其他地震反演技术相比,波阻抗反演技术不仅可提高原始地震资料的垂向分辨率,而且可以将地震波转换为地层信息。介绍了波阻抗反演技术的原理及实现方法,并以平顶山某采区岩性勘探为例,说明波阻抗地震反演方法可以进行岩性勘探,并可用来预测煤层厚度,同时还可以识别煤层中的夹矸。     

基于模拟测井资料的波阻抗反演

波阻抗反演技术把具有高纵向分辨率的已知测井资料与连续观测的地震资料联系起来,实行优势互补,是煤田岩性地震勘探的重要手段。今天,模拟测井资料占主导地位是不容忽视的现实,因此,关键问题是如何利用模拟测井资料做好波阻抗反演。这里针对上述问题进行了有益的尝试,提出了解决这一问题的方法。从对实际资料进行处理后显示,该方法提高了地震资料的分辨率,能够推断地层岩性在平面上的变化及顶、底板岩性情况。     

基于自适应粒子群优化算法的波阻抗反演方法

针对地震勘探资料依赖线性优化方法进行波阻抗反演不易得到全局极值的问题,提出一种改进的粒子群优化算法-自适应粒子群优化算法进行波阻抗反演。自适应粒子群优化算法是以群智能优化理论为基础,通过3种可能移动方向的带权值组合进行全局寻优。该方法搜索速度较快,且具有较强的全局寻优能力。通过函数测试和波阻抗反演的应用,结果表明,自适应粒子群优化算法是一种适应能力较强的全局优化算法,用该方法进行波阻抗反演是可行有效的。     

节理扩展煤层应力场的联合反演分析

考虑地应力作用下节理扩展引起的煤岩物理力学性质改变,进而导致煤层应力、变形的重新分布,给出了煤岩单元节理扩展的计算方法,并分析了节理扩展与应力的相互作用关系。应用小波神经网络方法及逐级加载算法,提出节理扩展煤储层应力场的联合反演方法,并对沁水盆地晋城区块煤储层应力场分布规律进行分析。结果表明：晋城区块最大主应力为8～13 MPa,由西北向东南呈逐渐增大趋势;最小主应力为5～9 MPa,应力低值区集中在晋城南部区域。通过对比关键点的现场实测值与模拟计算结果,得知主应力大小与实测值最大误差仅为3%,方位误差小于1.3°,满足工程计算精度要求。利用联合反演分析煤储层应力场,具有计算精度高、速度快、建模简单等优点,适合于软件集成快速计算。     

基于地震干涉的回采工作面随采地震成像方法

煤矿安全生产迫切需要能够对工作面进行实时探测的方法,随采地震成像方法是一个有效解决途径。基于采煤机地震信号特征的分析,研究对比了3种随采地震信号干涉方法的适用性,利用贝叶斯反演提出了工作面的随采地震槽波层析成像方法。结果表明：采用反褶积干涉或互相干干涉,皆能有效压缩震源的子波,得到比互相关干涉更宽频谱的炮集;利用二次干涉方法,有助于获得更高精度的到时与层析成像结果。该方法能够实现煤矿井下回采工作面的随采地震实时成像,及时发现速度随时间变化的危险区域,对工作面地质灾害做出预警。     

基于地震波形指示反演的陷落柱识别方法及应用

在煤层气勘探开发中,陷落柱是制约煤层气勘探成效的重要因素之一,因此,有效识别陷落柱对提高煤层气勘探成效具有重要意义。以往识别方法都是基于三维地震数据利用陷落柱这一构造引起的地震反射同相轴的非连续性进行识别,本次将陷落柱作为一种地质异常体,利用地震波形指示反演的方法对其进行识别预测。通过测井资料分析和地质建模正演,分析得出煤层中陷落柱发育位置地震波形的3种地球物理响应特征：纵波阻抗值高、地震波形变化和振幅减弱。从地震波形指示反演的基本原理入手,明确该反演方法能够利用陷落柱上述3个响应特征对其进行有效识别。以沁水盆地樊庄区块为例,用该方法对陷落柱识别进行试验,识别结果与钻井含气性及水文地质背景相吻合。结果表明波形指示反演法对陷落柱能够达到有效识别,该方法是识别陷落柱的一种有效手段。     

基于分形先验信息的非线性反演

基于分形先验信息的非线性反演方法能综合利用测井数据和地震信息,在贝叶斯框架下,通过分形高斯噪音算法得到基于分形理论的先验信息,然后根据地震资料构建似然函数,最终利用基于快速模拟退火算法(Very Fast Simulated Annealing,VFSA)改进的粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法(VFSA-PSO)实现后验概率密度的抽样。与确定性反演结果相比,该方法能够有效地融合测井资料中的高频信息,提高反演结果的分辨率,并且目标函数的建立融合了确定性反演中的低频约束,从而得到宽频带的反演结果。数值模拟试验表明:基于分形先验的非线性反演结果与理论模型吻合较好,实际资料的应用效果也证明了该反演方法的有效性。     

Seismic hazard assessment in TERESA test areas based on a Bayesian technique

A method based on Bayesian techniques has been applied to evaluate the seismic hazard in the two test areas selected by the participants in the ESC/SC8-TERESA project: Sannio-Matese in Italy and the northern Rhine region (BGN). A prior site occurrence model (prior SOM) is obtain from a seismicity distribution modeled in wide seismic sources. The posterior occurrence model (posterior SOM) is calculated after a Bayesian correction which, basically, recovers the spatial information of the epicenter distribution and considers attenuation and location errors, not using source zones. The uncertainties of the occurrence probabilities are evaluated in both models.The results are displayed in terms of probability and variation coefficient contour maps for a chosen intensity level, and with plots of mean return period versus intensity in selected test sites, including the 90% probability intervals.It turns out that the posterior SOM gives a better resolution in the probability estimate, decreasing its uncertainty, especially in low seismic activity regions.