基于机会约束的地质曲面不确定重构方法研究（英文）

地质曲面通常是基于地震解释数据、钻井分层数据和区域地质规则进行建模。构造解释误差、构造形态信息的缺失等都将导致地质曲面重构的不确定性。加强地质曲面不确定重构的研究,对降低油气勘探、开发的风险具有重要的意义。为此本文将机会约束规划用于地质曲面不确定重构,实现了多源数据的融合,使得生成的地质曲面满足一定的地质规则,有效的降低了地质曲面重构的不确定性。本文通过最小化全局粗糙度生成光滑的地质曲面;通过模糊机会约束和梯度约束保持重构曲面的重要构造形态;通过在模型中加入扰动项实现插值与扰动的统一,并有效的探索数据的不确定性空间。基于理论噪声数据的曲面重构以及真实断层的不确定重构验证了本文方法的有效性。     

基于张量不变量的航空重力梯度数据快速成像方法（英文）

航空重力梯度数据包含更多的目标体短波长信息,本文针对梯度数据的目标体空间位置及物性参数开展快速解释方法研究。首先,分析了张量不变量在场源参数反演中的优势,并提出基于不变量的归一化快速成像方法,通过成像结果的局部最大值位置快速地完成目标体空间位置参数的估计。基于理论模型分析了张量不变量的特点及成像方法在简单模型中的应用效果。其次,为了分析成像方法在复杂模型条件下的应用效果,采用含噪异常数据、临近目标体叠加异常、深浅目标体异常定量分析该方法的适用性,理论模型模拟结果表明本文方法的成像结果对目标体空间位置具有较好的反演效果。最后将本文方法应用到Humble盐丘对应的重力异常数据中,成像结果有效地反演出目标体的水平及深度方向的展布分布,验证了本文方法的实用性。     

基于模型的最优接收道数设计方法研究（英文）

目前观测系统设计中接收道数的选择基本上是基于水平层状介质假设,这显然不能满足复杂地区采集的需求。本文在朱金平研究基础上,通过野外试验法获得最优接收道数问题,进行数值模拟实现,在固定道间距情况下,建立接收总能量与平均效率能量之间的数学模型,获得最优接收道数,并利用一个复杂工区的地震数据对方法的正确性进行验证,模型数据计算的结果与实际数据处理的结果表明,本文方法与实际处理结论一致,说明该方法具有较高的科学性,可以为复杂地区观测系统设计提供新的思路。     

可变频震源混合采集数据波场分离研究（英文）

常规混合震源采集方法中混合震源包含的子震源激发频率相同,勘探中每个震源须产生相应满时频带的信号,但一般情况下需要相当比较高的工业水准以激发和操作宽频带震源,合针对这一问题提出了可变频震源混合采集和分布式混合采集(Berkhout and Blacquiere,2011),混合震源中单震源间的频带和主频互不相同,其采集方式具有优势,但研究发现,当常规混合震源采集和可变频混合震源采集采用同样的混合震源编码和波场分离方法时,该新采集模式的分离信噪比比常规混合模式低。针对此问题,我们提出了适用于这种采集模式的波场分离方法,该方法是引入压缩小波变换对可变频震源混合采集数据进行波场分离,结果不但波场分离信噪比提高了,而且计算时间也是普通方法的1/3。     

基于核磁共振测井的致密砂岩储层分类方法研究（英文）

致密砂岩储层孔隙结构复杂,非均质性强,利用传统的常规测井计算孔隙度、泥质含量、J函数和流动单元指数等参数建立的储层分类方法很难有效地对致密砂岩储层进行分类。核磁共振T2分布与储层孔径分布密切相关,可用于表征储层孔隙结构特征。目前常用的方法是应用核磁共振T2分布与压汞毛管压力曲线建立线性函数或幂函数等经验公式,间接求取排驱压力、最大孔喉半径、中值孔喉半径等储层孔隙结构参数并用于储层分类,但经验公式存在地区适应性,且受限于实验样本的代表性,很难有效推广应用。对数正态分布常用来表示岩石孔径分布和粒度分布,通过计算小孔和大孔的体积、平均半径、标准差等参数定量表征储层的孔隙结构特性。本文采用双峰对数正态分布拟合核磁共振T2谱,得到表征岩石孔隙分布和非均质性的六个参数(小孔和大孔的体积、均值、标准差),结合核磁共振测井计算的总孔隙度,采用聚类分析方法进行储层分类。岩心实验测量数据及核磁共振测井数据处理结果表明,该方法可有效划分致密砂岩储层类型,具有较好的应用效果。     

基于平移不变量小波的全张量重力梯度数据滤波（英文）

全张量重力梯度(FTG)数据包含大量场源体的细节信息,其滤波处理对异常的反演和解释结果有重要影响,本文提出一种基于平移不变量小波的自适应混合阈值滤波方法,可有效压制随机噪声并保留数据细节信息。建立了新的混合阈值法,根据信号和随机噪声所对应小波系数的能量分布进行滤波。平移不变量小波能有效压制伪吉布斯现象,混合阈值方法相对传统阈值能得到更好的信噪小波系数的分离,同时,根据每个分解尺度上小波系数的统计特性,使用自适应贝叶斯阈值进行小波系数的处理。此外,应用二维离散小波变换直接处理网格数据,可以提高计算效率。模型数据和实测数据处理的结果表明,相对高斯滤波器,本文所提出的方法不仅能有效去除高斯白噪声,还能更好地保留FTG数据的高频细节信息,具有良好的实际应用前景。     

基于尾波干涉的储层时移特性监测方法研究（英文）

尾波是持续时间比主要波型长得多的多重散射波,它包含了直达波之外的部分有用信号。在油气田的开采过程中,由储层物性参数的微小变化而导致的储层速度的微小变化对初至的影响很小,无法通过初至变化直接观测,但是因为尾波为多重散射波,故储层速度的微小变化会在尾波的传播过程中被放大,因此利用尾波可以观测到这种变化。本文通过实验与数值模拟研究了尾波干涉方法在储层微小时移差异监测方面的有效性。合成地震数据是基于部分MarmousiⅡ模型采用有限差分波动方程正演方法计算获得,为了模拟时移地震中的储层波速变化,在模型中选取波速发生微小变化的目标区,计算速度扰动前后的合成地震数据,进而观测尾波变化。研究表明利用尾波干涉可检测储层物性的微小变化,为时移地震信号监测提供新的方法和手段,从而提高时移监测的准确度,也为开发生产工作提供可靠的指导。     

基于海森矩阵因数分解的最小二乘逆时偏移方法研究（英文）

最小二乘偏移基于反演的思想,通过迭代的方式逐步消除成像假象,恢复成像振幅,最终提供高分辨率的成像剖面,而且能够处理不完备、低品质的地震数据。基于双程波波动方程进行波场外推可以实现高陡构造及逆掩断层的成像,但是庞大的计算量限制了最小二乘逆时偏移的应用。为了解决计算量的问题,本文提出一种成像域的快速算法,以提高最小二乘逆时偏移的计算效率。该方法借助于克罗内克积叠加的因数分解算法来估算海森矩阵,实现了海森矩阵的低秩分解。克罗内克因子的求取只涉及到计算炮点和检波点处的格林函数,从而避免了直接构建整个海森矩阵。因此,基于因数分解的最小二乘逆时偏移采用低秩矩阵的乘法,避免了耗时的偏移和反偏移过程。模型和实际资料的处理验证了该方法在计算效率方面的优势。在取得相同效果的基础上,基于因数分解的最新二乘逆时偏移耗时约为常规最小二乘逆时偏移的一半,这在工业界应用时可以显著降低计算成本。因数分解方法引起的噪音可以通过常规滤波手段去除,不会降低成像质量。     

基于统计特征参数的叠前地震随机反演方法研究（英文）

常规的地震随机反演方法一般用变差函数表征地下地层的空间结构信息,但是变差函数很难有效表征实际复杂地层的非均质特性。本文利用多参数的思想充分发掘已知地震和测井资料中蕴含的地下地层信息,利用多个统计特征参数更全面地描述地下复杂储层的空间结构特征,并与地震随机反演相结合,提出了基于统计特征参数先验信息的叠前地震随机反演方法。该方法基于随机介质理论从已知的地震和测井资料中求取多个统计特征参数,选取符合实际地质特征的椭圆自相关函数,构建满足地层空间结构特征的先验信息模型,并将多参数约束融入似然函数中构建目标函数,用非常快速量子退火算法进行优化更新,实现目标函数的求解得到最终的反演结果。由模型试算可知,相比于传统的先验模型构建方法,本文基于多个参数构建的先验模型包含更丰富的地层信息,能更好地实现对地下复杂储层的描述。实际资料分析表明,基于统计特征参数先验信息的随机反演方法能够有效地进行地下复杂储层的地球物理预测,且具有较高的分辨率。     

基于贝叶斯理论的时频域联合AVO反演方法研究（英文）

AVO反演是获取地下介质弹性参数的重要手段。反演可在时间域或频率域实现,时间域反演稳定性好但分辨能力受限;频率域反演受益于有利频带的选择,分辨能力提高但反演结果容易受噪音影响。在贝叶斯反演理论框架下,提出了一种时间域和频率域联合的AVO反演方法。该方法在反演目标函数构建中融合了时间域和频率域信息的影响,假设待反演参数先验信息和似然函数分别服从柯西和高斯分布,考虑了待反演参数间的相关性,并采用模型约束提高了反演稳定性。模型测试表明,利用时频域联合反演得到的纵横波速度等弹性参数反射系数的频谱带宽要优于仅用时间域信息得到的结果,且合成地震记录信噪比为2时,仍可以得到较好的反演结果,验证了方法在保持稳定性的同时改善了分辨能力的优势。实际资料试处理进一步验证了方法的可行性及其相对单纯时间域或频率域反演的优势。     

一个基于多GPU的TTI介质逆时偏移方法（英文）

地震数据TTI介质逆时偏移计算量巨大,阻碍了其深度应用。NVIDIA? GPU以及其通用计算具有高度并行特性,为加速该类高密度计算提速提供了可能,可解决由于地震处理成像空间增加所带来的计算量大难题。本文提出了一种高效率的多GPU并行计算策略,以解决TTI介质逆时偏移庞大的数据处理问题。该策略流程,以GPU及其统一设备架构CUDA为前提,拥有多核心同时计算、作业流、点对点GPU直接传输等一些列运算特点。其核心是将GPU间边界数据的数据传输时间和不同区域的差分计算时间重叠。由于逆时偏移计算强度主要与差分计算空间相关。重叠计算后,数据传输时间可以忽略,因而计算效率随GPU数量的增加呈线性提高。并用于TTI逆时偏移成像的处理,以验证本文提出的高计算效率的多GPU并行计算策略的正确性。对比试验表明,利用本文提出的多GPU策略可大大提供高密度数据成像计算的效率及实现多GPU计算时效率呈线性增加,提升了该计算的延展特性。     

基于非局部贝叶斯地震数据随机噪声压制方法（英文）

针对地震数据随机噪声压制问题,本文提出一种基于非局部贝叶斯(Non-local Bayes algorithm)的滤波方法。NLBayes方法使用高斯模型代替NL-means方法中使用全部相似数据块的加权平均,减少对数据结构细节的平滑效应,从而改善去噪效果。在地震数据去噪处理中,根据噪声的方差自适应的计算数据块的大小和高斯模型中数据块的数量,经过两次迭代实现地震数据去噪。第二次迭代中使用第一次迭代去噪后的数据来计算高斯模型块的无偏差均值和协方差,以提高数据块的相似度,使得去噪效果更理想。通过对模型数据和实际数据测试表明,NL-Bayes方法能有效提高地震数据信噪比和满足数据保真性处理的要求。     

基于经验曲波变换的面波压制方法（英文）

鉴于面波严重影响地震中深层有效反射,而传统的曲波变换面波压制方法无法根据数据实现自适应提取曲波基,影响了去噪效果,本文提出了一种经验曲波变换压制面波的方法。该方法不仅能将地震数据分为多个尺度和方向,而且不同于传统的曲波变换,能根据数据本身的信息,自适应提取曲波基,区分面波与有效波的频谱支集。由于一次有效波与面波能量十分接近,导致面波与有效波曲波系数出现少许重叠,结合奇异值分解的方法,最终在曲波域有效实现了面波与有效信号的信噪分离。模拟数据及实际资料处理结果表明,该方法比传统的曲波变换面波压制方法效果更好,自动化程度更高,是一种先进有效的相对保幅去噪技术。     

基于时频分析的岩石超声衰减计算方法（英文）

品质因子Q是表征岩石非弹性性质的重要参数,准确的Q值是深入研究岩石动力学特征的关键。准确、稳定地获得岩石Q值参数一直是一个难点。本文利用时频谱信息进行Q值提取,提出了基于S变换的频谱比法(SR-ST)。该方法利用了S变换的变时窗特性解决常规方法中的时窗问题,并对S变换中高斯窗添加时窗因子,使得高斯窗更适合超声衰减计算。同时,通过给出频带线性回归规则,提高计算的稳定性和准确性。文中首先通过数值模拟和标准样品测量实验,研究分析了SR-ST方法的可行性行以及影响因素;其次利用不同Q值人工样品,研究该方法对不同Q值样品计算的适应性和稳定性;最后通过岩石超声衰减测量实验,将该方法与常规频谱比法进行对比分析,分析SR-ST方法的稳定性和准确性。实验结果表明:利用无时窗因子的S变换时频谱计算,会引起36%的误差,需要对S变换添加时窗因子,适当调整时窗大小随频率变化的程度;SR-ST方法能够适应不同衰减特征岩石样品Q值计算,利用给出的频带线性回归规则以及平均斜率值进行Q值计算,能够保证不同Q值(Q15)的最大误差在10%以内。     

平面波预测滤波分离绕射波方法研究（英文）

常规地震资料处理通常将地震波场当作反射波处理,绕射波的存在会降低处理成果的分辨率,因此将其当做干扰噪音进行压制。然而,绕射波往往包含了非常重要的地质信息(裂缝、溶洞、断层等特殊构造),即使偏移将绕射波归位,因为绕射波能量较弱也会被反射同相轴遮盖。将反射波和绕射波进行分离并单独成像处理,将提高绕射目标构造的成像精度。根据在平面波域反射波拟线性、绕射波拟双曲的形态差异,本文利用平面波预测滤波技术对平面波炮记录进行波场分离。首先,采用平面波解构滤波器估算地震同相轴的局部倾角,利用局部倾角信息预测并提取反射波,然后从全波场中减去反射波,间接分离出绕射波,对绕射波成像可获得高分辨率的绕射目标体成像结果。通过对2D SEG盐丘模型进行波场分离与成像,分析表明:本文采用的平面波预测滤波技术解决了平面波解构滤波的极性反转问题,保持了绕射波原有的相位信息,保证了波场分离后的绕射波场保真度,成像结果表明用平面波预测滤波方法提取的绕射波进行偏移可改善非均质目标体的成像精度。     

基于保幅波场分离的弹性波逆时偏移方法研究（英文）

欲实现基于弹性波方程的矢量波场逆时偏移纵、横波独立成像,必须在波场延拓过程中实现纵、横波场的分离,散度和旋度算子分离的纵、横波出现振幅与相位的畸变,导致输出成像结果的振幅失真。本文提出一种在弹性波场延拓过程中实现纵、横波保幅分离的方法,在传统的弹性波方程中加入纵波压力、纵波振动速度和横波振动速度方程,实现纵横波的矢量分解,再对分解后的矢量纵波和矢量横波做标量化合成得到保幅分离的纵、横波场,对保幅分离的纵、横波场应用成像条件,然后实现矢量波场逆时偏移的保幅纵横波成像。该方法可以保证分离后纵、横波的振幅与相位不变;同时,分解后的纵波压力和纵波振动速度可用于层间反射噪音压制和横波极性校正,提高多分量地震资料联合逆时偏移的纵、横波成像质量,从而实现保幅弹性波逆时偏移的目的,为叠前深度剖面应用于叠前反演工作奠定基础。     

基于剩余动校正拉伸补偿的改进子波估计方法研究（英文）

子波估计是地震数据处理与反演中的常规步骤。同态子波估计基于地震叠加剖面进行,不需要相位的先验信息,已被长期采用。尽管会引起波形拉伸,但共中心点道集必须经过动校正(NMO)才能形成叠加剖面。即使切除拉伸较为严重的部分,剩余的动校正拉伸仍可能对叠加剖面产生影响。而较大的剩余动校正拉伸会不同程度地影响数据随时间变化的谱特性。考虑到同态子波估计是基于数据的谱特性进行的,因而对剩余动校正拉伸进行补偿,可以提高该过程的精度。本文提出了一种快速计算剩余动校正拉伸量并进行补偿的方法。本方法仅需要诸如偏移距和速度函数的有限信息,也不需要叠前处理。合成及实际数据的处理均表明该方法提高了子波估计的准确程度。     

基于数据拟合的区域地磁场建模研究（英文）

通过数据拟合建立区域地磁场模型时,一般都存在截断阶数的选取与边界效应的控制问题。针对常用的Taylor多项式模型和Legendre多项式模型,结合中国地区1960、1970、1990和2000年的实测地磁数据,分别研究了两种问题的解决方案。首先计算模型的均方根偏差(RMSE)可初步确定截断阶数的选取范围,再计算AKAIKE信息标准值(AIC)与标准均方根偏差(NRMSE)并进行比较,可确定合适的截断阶数。通过异常区域添加法(首次提出)与均匀添加法逐次添加境外补充点,发现随着补充点的增加,境外磁异常极值点强度逐步减少并趋于稳定。均匀添加法能够更好地控制中国地区的边界效应,而异常区域添加法更适合处理小尺度地区的边界效应。根据结果,提出了三步法以确定截断阶数,还提出了两个准则以基本确定补充点的数量,从而可较好地控制边界效应。     

非规则极坐标系弹性波场正演模拟（英文）

在研究隧道、井孔等特殊地质环境下的波场传播时,极坐标正演模拟比传统的笛卡尔坐标正演模拟精度更高。而且在实际情况下,极坐标环境大多是不规则的,为了解决这一问题,提出了一种非规则极坐标系正演模拟方法提高模拟精度。该方法首先将具有不规则表面的空间在非规则极坐标系下进行网格剖分,并通过变换将不规则表面映射为规则表面,然后在非规则极坐标系下计算波场。在求解非规则极坐标系下的波动方程时,利用全交错网格对其进行差分离散求解。此外,利用人工吸收边界、极坐标系自由边界和圆周边界条件对虚假边界反射进行吸收。选取了三个模型来验证该方法,结果显示,相比于常规极坐标系正演模拟,本论文非规则极坐标系弹性波场正演模拟方法在对具有不规则表面的极坐标空间进行正演模拟时,可以更获得准确、稳定的波场模拟结果。非规则极坐标系弹性波全波形反演结果进一步证明了本文提出的弹性波正演模拟方法可以准确地模拟不规则极空间中的波场。     

基于孔隙形状替换的储层孔隙类型预测方法（英文）

碳酸盐岩、致密砂岩和页岩等储层具有多种孔隙类型,复杂的孔隙形状导致岩石孔隙度与弹性参数之间的关系非常离散。本文提出了一种基于孔隙形状替换的孔隙类型预测方法,孔隙形状替换表征孔隙形状改变对岩石弹性参数的影响,而岩石矿物成分、孔隙度或流体成分保持不变。基于多孔可变临界孔隙度模型,通过岩石的速度反演得到岩石的等效孔隙纵横比。然后孔隙形状可以被替换为一种新的孔隙形状,或增加或较少另一种孔隙形状的体积含量。理论模型和实际测井数据应用表明,这种孔隙形状替换技术可以用来表征岩石的孔隙类型,排除岩石矿物成分、孔隙度或孔隙流体的影响。