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1.
《应用地球物理》2015,(4)
描述和估计介质含水量、介电常数等属性参数分布是探地雷达探测技术的重要研究内容。雷达波的旅行时间和反射振幅系数与介质含水量、孔隙度与介电常数密切相关。常规通过旅行时间计算波速以估计介质参数的方法,例如透射波法,共中心点速度分析等,对于复杂介质分辨率有限。基于反射振幅的阻抗反演方法可以直接根据反射系数计算雷达波阻抗以估计介质属性参数,从而有效地避开常规方法在计算波速时精度低的问题。本文首先建立了基于高斯型和指数型混合自相关函数的三维多尺度等效随机介质模型刻画地下随机介质参数分布,并在局部加入高斯椭圆方程描述局部随机异常目标体。其次,通过引入锥形函数以降低随机介质模型在离散网格数值计算方法误差。在此基础上,推导了探地雷达递推阻抗反演的基本流程并结合随机介质模型测试了该方法在复杂介质参数估计中的计算精度。最后,对内蒙地区的实测探地雷达数据利用递推阻抗反演方法来估计地下污染物参数,估计介电常数、含水量结果与钻孔实测数据和同期开展的电阻率成像结果有很好的吻合。说明基于递推阻抗反演方法在探地雷达复杂介质属性参数估计中具有很好的应用前景。 相似文献
2.
随着地震勘探和开发的不断深入,面向地质目标的精细储层预测技术变得越来越重要.由于透射损失、层间多次波、波模式转换以及随机噪声等的影响,观测地震数据和待反演的地下介质属性之间呈现出很强的非线性.考虑到这些非线性,本文基于积分波动方程开展叠前地震反演,从观测地震数据中恢复出介质属性和整体波场,其中反演参数是波动方程中的压缩系数、剪切柔度和密度的对比度,相比于常规线性AVO反演的波阻抗弹性参数,它们对流体指示有更强的敏感性.在反演过程中,从平滑的低频背景场出发,交替迭代求解数据方程和目标方程.采用乘性正则化方法于共轭梯度框架下求解反演参数,采用优化的散射级数Neumann序列获得整体波场,这种方法不易陷入局部极值,能收敛到正确解.测井资料和典型山前带模型测试表明,利用上述反演方法能获得高分辨率的深度域地下介质属性,可直接进行储层预测和解释. 相似文献
3.
地震反射波成像新方法及其理论基础 总被引：2，自引：0，他引：2
提出了一个地震反射波的成像公式及其理论基础. 波的传播现象应该由瞬时谱来刻画, 在数学上表示成三元(即时间、空间和频率)复函数. 介质的物理参数, 如反射系数波和阻抗等均是空间和频率的复函数. 给出了反射波谱和介质反射系数间的关系, 反演公式中还考虑到多次反射和结构滤波作用. 同时也指出传统的卷积模型和波动方程反演方法中存在的问题. 各种反演公式均可利用小波变换和三基色方法作出地下介质参数分布的剖面图, 不同颜色表示不同介质. 相似文献
4.
针对套管井反射式超声波水泥固井质量检测问题，本文利用超声反射波频谱中套管共振透射窗内的复合反射系数，提出了定量反演套管-地层环空间内介质的波阻抗的方法. 利用复合反射系数中多个频率点的相移反正切函数主值，给出了波阻抗的计算公式，并把套管-地层环空间介质中波的相移的整、实特性作为波阻抗反演收敛的判据. 针对井下实际测井环境中超声换能器性能受温度和压力等的影响而发生变化，导致的声源波形（子波）和复合反射系数不确定的困难，提出了用井下原地（in situ）实测波形定量估计声源波形和复合反射系数的方法. 通过对合成数据的处理，分别考察了已知介质的声学和几何参数存在的偏差对套管-地层环空间内介质的波阻抗反演结果的影响. 本文对多组模型井检验数据进行了目的层介质的波阻抗反演与成像，成像结果与真实情况吻合，验证了反演方法的有效性. 最后对现场实测资料进行了套管-地层环空间内介质的波阻抗定量反演与成像. 相似文献
5.
针对探地雷达（GPR）双参数全波形反演中电导率反演精度差、双参数存在串扰现象、反演计算量大、易陷入局部极值等问题.作者将具有多参数调节功能的L-BFGS算法引入到GPR时间域全波形反演中,它避免了对Hessian矩阵的直接存储与精确求解,减小了存储量和计算量.结合参数调节因子的选取,有效减小了同步反演时介电常数与电导率的串扰影响,在不降低介电常数反演精度的前提下,提高电导率参数的反演精度.通过在反演目标函数中加载改进全变差正则化方法,提高了反演的稳定性,使目标体边缘轮廓更加清晰.首先以简单模型为例,对比了单尺度反演与多尺度串行反演策略的优劣,说明多尺度串行反演有利于逐步搜索全局最优解;而开展参数调节因子的选取实验,说明合适的参数调节因子可以有效改善介质电导率的反演精度;测试了不同正则化的反演效果,表明改进全变差正则化能提高反演稳定性,显著降低模型重构误差.最后,分别对含噪合成数据和实测数据进行了反演测试,说明本文提出的多尺度、双参数反演具有较强的鲁棒性,能提供更丰富的信息约束,重构图像界面清晰、反演效果好. 相似文献
6.
地面资料全波形反演采用低波数回折波敏感核和高波数偏移等时线恢复地下模型的长波长和短波长分量.当回折波的穿透深度有限时,很容易陷入局部极值.波动方程反射波走时反演采用反射波的透射敏感核更新速度模型.当浅层速度存在较大误差时,仍无法得到满意的反演结果.VSP资料中直达波是一种透射波,穿透深度大,可用于井旁背景速度场建模.本文发展了针对VSP观测方式的波动方程走时联合反演(直达波和反射波)方法.采用全局优化参数反演法实现VSP上下行波和纵横波分离,构建了基于下行直达波和上行反射波走时残差的混合目标函数,推导了相应的伴随状态方程和梯度公式,给出了背景速度和反射系数分步反演流程.理论和实际VSP资料应用表明：直达波和反射波走时联合反演可以得到运动学特征精确的速度模型,为后续全波形反演提供可靠的初始模型;联合反演比单独直达波/反射波走时反演的精度高,比直达波和反射波走时级联反演的耗时少. 相似文献
7.
传统基于单相介质理论的储层参数反演方法将孔隙流体与固体骨架等效为单一固体,弱化了孔隙流体的影响,反演结果精度不高.本文提出根据双相介质理论反演储层参数的方法.首先,在前人研究的基础上,利用岩石物理模型建立弹性参数与孔隙度、饱和度、泥质含量等储层参数间的关系,进而将双相介质反射系数推导为储层参数的函数;其次,根据贝叶斯反演理论,在高斯噪声假设的基础上,采用更加符合实际情况的修正柯西分布函数描述反射系数的稀疏性,推导出储层物性参数目标反演函数;最后,应用差分进化非线性全局寻优算法来求解目标反演函数,使得反演结果与实际资料间误差最小.新方法旨在突出流体对介质反射系数的影响,以期得到较高的储层参数反演精度.模型与实际资料测试均表明该方法可行、有效且反演精度较高. 相似文献
8.
裂缝储层岩石物理参数的准确获得对地下裂缝预测具有重要意义,而叠前方位AVA地震反演是获得裂缝岩石物理参数的有效手段.假设地下岩石为倾斜横向各向同性（TTI）介质,本文从裂缝岩石物理等效模型的构建出发,从测井数据中估计出纵横波相对反射系数和裂缝柔度参数.通过推导含裂缝柔度的方位各向异性反射系数公式,基于贝叶斯反演框架建立了P波线性AVAZ反演方法.合成地震数据应用表明基于贝叶斯理论的TTI介质裂缝柔度反演方法具有一定抗噪性,可以降低裂缝柔度估测的不确定性,为地下裂缝预测提供有力的依据. 相似文献
9.
10.
目前,利用浅地层剖面仪声呐信号仅限于反演水底表层（第一层）泥沙物理参数,本文基于孔隙介质声学理论开展了下层（第二层）泥沙物理参数的声学反演研究。声波在水与泥沙介质中传播时,层间反射和透射、层内衰减等过程使能量发生变化。本文导出声波垂直入射在水-泥沙、泥沙-泥沙界面的反射和透射系数,量化了声波的反射和透射过程对幅度的影响,并建立发射信号在不同粒径泥沙中频移和弛豫时间的关系,从而利用各层信号频移大小估计相应衰减系数。在此基础上,结合声波的扩散过程,给出从实测声呐信号中提取各层交界面声波反射、透射系数的公式。进一步计算表明泥沙参数对反射系数的影响较大,证明利用反射系数计算下层泥沙物理参数是可行的。在获取表层泥沙物理参数的前提下,本文给出了反演下层泥沙物理参数的具体方法和步骤。在黄河小浪底库区开展现场探测,结合泥沙取样测试结果,证明本文提出的基于孔隙介质声学理论反演下层泥沙参数方法是可行的。 相似文献
11.
HUANG Guangyuan 《中国科学D辑(英文版)》2001,44(2):159-165
Some new imaging formulas for seismic reflection wave and their theoretical basis are given. Phenomena of wave propagation
should be characterized by instantaneous spectrum and expressed by complex function of three variables (time, space and frequency)
in mathematics. Various physical parameters of medium are also complex functions of two variables (space and frequency). The
relationship between reflection coefficient of medium and spectrum of reflected wave is given. Multi-reflection and filter
of formations are considered in inversion formulas. Problems in classical convolution model and wave equation are illustrated.
All these inversion formulas can be used to image underground medium by wavelet transform and method of “3-basic colors”.
Different colors mean different media. 相似文献
12.
地震走时层析成像是反演地层各向异性参数分布的有效方法,但是关于地震各向异性介质走时层析成像的研究并不多,其技术远远没有达到成熟的阶段.在野外数据采集时,地表反射波观测方式相对井间和垂直地震剖面观测方式的成本更低,利用qP反射波走时反演各向异性参数具有更加广泛的实用价值.本文实现的TI介质地震走时层析成像方法结合了TI介质反射波射线追踪算法、走时扰动方程和非线性共轭梯度算法,它可以对任意强度的TI介质模型进行反演,文中尝试利用qP反射波走时重建TI介质模型的参数图像.利用qP反射波对层状介质模型和块状异常体模型进行走时反演,由于qP波相速度对弹性模量参数和Thomsen参数的偏微分不同,所以可以分别反演弹性模量参数和Thomsen参数.数值模拟结果表明:利用qP反射波可以反演出TI介质模型的弹性模量参数与Thomsen参数,不同模型的走时迭代反演达到了较好的收敛效果,与各向同性介质走时反演结果相比较,各向异性介质走时反演结果具有较好的识别能力. 相似文献
13.
地质雷达是利用电磁波对地下不同电性介质进行探测的地球物理仪器，其探测速率快、分辨率高，可弥补探槽和其他地球物理方法存在探测盲区的缺陷，正在越来越多地应用于活动断层探测领域。本文以乌拉山山前断裂为例开展地质雷达探测工作，使用无人机正射影像技术对测线进行地形校正，获得断层浅部地质雷达图像。研究结果表明，本文研究方法能有效反映探槽揭露的地层单元和断层分布。本次探测中，雷达波形图像特征为:浅地表的土壤层反射波总体较弱；粗粒沉积为主的砾石层反射波总体较强，同相轴连续性好；细粒沉积为主的砂层反射波弱于砾石层，波形以中、高频为主，同相轴具有弱连续性；对于洪冲积地区，地质雷达能分辨具有一定特征的地层单元，这为剖面图像的断层识别提供了标志；通过无人机正射影像技术对地质雷达测线进行地形校正，有利于获得更为准确的探测结果。 相似文献
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消除探地雷达数据的子波衰减和频散可以很好地提高探地雷达的勘探深度和勘探分辨率.常用的消除探地雷达数据的子波衰减和频散方法为反Q滤波方法.该方法需要利用地下介质的Q参数,但是正确求取地下介质的Q参数很困难.针对这一问题,本文提出了一种消除探地雷达数据的子波衰减和频散的反滤波方法.该方法以地下介质反射系数是随机数为前提,利用地下介质等效滤波器具有最小相位这个特性,通过求取等效滤波器的振幅谱来求取等效滤波器的反滤波器.最后,利用该反滤波器对探地雷达数据进行反滤波,实现消除探地雷达数据的子波衰减和频散. 相似文献
15.
The travel time and amplitude of ground-penetrating radar (GPR) waves are closely related to medium parameters such as water content, porosity, and dielectric permittivity. However, conventional estimation methods, which are mostly based on wave velocity, are not suitable for real complex media because of limited resolution. Impedance inversion uses the reflection coefficient of radar waves to directly calculate GPR impedance and other parameters of subsurface media. We construct a 3D multiscale stochastic medium model and use the mixed Gaussian and exponential autocorrelation function to describe the distribution of parameters in real subsurface media. We introduce an elliptical Gaussian function to describe local random anomalies. The tapering function is also introduced to reduce calculation errors caused by the numerical simulation of discrete grids. We derive the impedance inversion workflow and test the calculation precision in complex media. Finally, we use impedance inversion to process GPR field data in a polluted site in Mongolia. The inversion results were constrained using borehole data and validated by resistivity data. 相似文献
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Target detection using ground penetrating radar (GPR) is based on the contrast between the electrical parameters of the target and the background medium, such as dielectric permittivity, conductivity and permeability. The application mainly concentrates on the detection of the medium interface and the target shape. In any theoretical study, a simulation model is built with a homogeneous medium. However, real detection encounters heterogeneous media which might produce scattering and diffraction at electrical interfaces and distort the radar pulse shape and affect the detection resolution. In this paper, we build multi-scale random media model with an ellipsoidal autocorrelation function and use FDTD method to simulate the GPR signal response. We then estimate and analyze the arrival time, layer thickness, permittivity and the physics relation in different scale random models according to the S transform method and the transmission wave method. The results demonstrate that we can use GPR to obtain geophysical information of multi-scale heterogeneous media, and provide a foundation for real media detection and complex media inversion. 相似文献
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The propagation of acoustic waves through a periodic layered medium is analyzed by an eigenvalue decomposition of the propagator matrix. This reveals how the velocity and attenuation of the layered medium vary as function of the periodic structure, material parameters and frequency. There are two important parameters which control the wave propagation in the periodic medium: the reflection coefficient and the ratio between one‐way traveltimes of the two parts of the cyclic layered medium. For low frequencies (large values of wavelength to layer thickness), the layered structure behaves as an effective medium, then there is a transition zone, and for higher frequencies (small values of wavelength to layer thickness) the medium is described by the time‐average velocity. In this paper we mostly concentrate on the transition zone between an effective medium and time‐average medium regimes. The width of the transition zone increases with larger values of the reflection coefficient. The transition zone corresponds to a blocking regime for which the transmission response of the layered structure is close to zero. For even higher frequencies, the time‐average medium is replaced by a new transition zone, and then again a time‐average medium. This pattern is periodically repeated with higher frequencies. For small values of the reflection coefficient, the transition between effective medium and time‐average medium occurs around a value of wavelength to layer thickness equal to 4. 相似文献
18.
地电阻率多极距观测中的最佳布极方式 总被引：2，自引：0，他引：2
对如何确定地电阻率多极距观测中的最佳布极方式, 包括极距个数和各极距长度的确定进行了研究。 确定最佳布极方式的主要依据是地下各层介质的响应系数随观测极距的变化规律以及采用不同观测极距对反演精度的影响。 以宝坻台为例, 讨论了在电性剖面参数已知的情况下, 如何确定多极距观测中各极距长度。 最后, 利用提出的最佳布极方式确定的装置系统对宝坻台模拟多极距观测资料进行了处理。 结果表明, 用最佳布极方式确定的多极距观测系统可精确计算出地下各层介质的真电阻率变化。 相似文献
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An exact stiffness matrix method is presented to evaluate the dynamic response of a multi-layered poroelastic medium due to time-harmonic loads and fluid sources applied in the interior of the layered medium. The system under consideration consists of N layers of different properties and thickness overlying a homogeneous half-plane or a rigid base. Fourier integral transform is used with respect to the x-co-ordinate and the formulation is presented in the frequency domain. Fourier transforms of average displacements of the solid matrix and pore pressure at layer interfaces are considered as the basic unknowns. Exact stiffness (impedance) matrices describing the relationship between generalized displacement and force vectors of a layer of finite thickness and a half-plane are derived explicitly in the Fourier-frequency space by using rigorous analytical solutions for Biot's elastodynamic theory for porous media. The global stiffness matrix and the force vector of a layered system is assembled by considering the continuity of tractions and fluid flow at layer interfaces. The numerical solution of the global equation system for discrete values of Fourier transform parameter together with the application of numerical quadrature to evaluate inverse Fourier transform integrals yield the solutions for poroelastic fields. Numerical results for displacements and stresses of a few layered systems and vertical impedance of a rigid strip bonded to layered poroelastic media are presented. The advantages of the present method when compared to existing approximate stiffness methods and other methods based on the determination of layer arbitrary coefficients are discussed. 相似文献