反演方法技術

一種估計地質結構的電磁參數(shù)的方法，包括：提供所述結構的受控源電磁CSEM數(shù)據(jù)，計算表示所述結構的電磁參數(shù)的數(shù)值模型以及生成模擬CSEM數(shù)據(jù)，基于所述結構的先驗知識將所述數(shù)值模型離散化，定義用于將所述模擬CSEM數(shù)據(jù)與所述CSEM數(shù)據(jù)之間的距離最小化的泛函，其中所述泛函包括取決于所述結構的先驗知識的正則化項。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及地下地質勘探方法以及電磁數(shù)據(jù)的反演。
技術介紹
通過多種檢測方法能夠勘探地下地質結構。檢測方法能夠用于推斷地層中碳氫化合物的存在。檢測方法的兩個示例是地震法和電磁法。地震法基于穿行通過地層的彈性波的檢測。電磁法基于傳播通過地層的電磁波的檢測。電磁法的具體的示例是海洋受控源電磁(mCSEM)數(shù)據(jù)的檢測。在該方法中，船牽引偶極子源通過海水，偶極子源向地球發(fā)射時變電磁場。該場傳播通過地層且由置于海底或者也被牽引到船后面的多個傳感器檢測到。在mCSEM數(shù)據(jù)已經由傳感器采集到之后，數(shù)據(jù)需要被解釋或反演以便從數(shù)據(jù)提取出關于地層的信息。一種反演數(shù)據(jù)的方式是使用數(shù)字模型來生成模擬數(shù)據(jù)集。如果模型理想地代表了地層以及電磁場通過地層的傳播，則模擬數(shù)據(jù)將等同于測量數(shù)據(jù)。最優(yōu)模型的估計能夠用公式表示為優(yōu)化問題，其中真實數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)之間的距離最小化。然而，反演問題是具有多種可能的解決方案的高度非唯一問題，并且在Hadamard意義上是不適定(ill-posed)的。這會導致反演的非物理結果以及解釋上的相應難度。為了解決該問題，在優(yōu)化問題中可以包含正則化項。在地層的水平方向和垂直方向上可以包含空間上均勻的平滑參數(shù)。一些方法使用Tikhonov型正則化(Tikhonov，A.N.等人,1977,Solutions of ill-posed problems；W.H.Winston and Sons.)，其中附加的懲罰線性地包含到代價泛函。懲罰被設計成強制實施反演的電阻率剖面中的一些性質，并且縮窄問題的核。該方法由例如Zhdanov等人(SEG technical Program Expanded Abstracts,26,F65-F76)采用。然而，該項需要正確地加權，從而使得正則化信息和數(shù)據(jù)信息彼此平衡。不同的方法由Abubakar等人(Geophysics,73,F165-F177)采用，其中在代價泛函中倍增地包含正則化項，因此消除了代價泛函中不同項之間的權衡的估計。然而，對于這兩種方法，正則化均勻平滑，由此平滑運算符被沿著水平方向和垂直方向應用，從而確保反演結果中的緩慢變化的電阻率剖面。
技術實現(xiàn)思路
根據(jù)本專利技術的第一方面，提供一種估計地質結構的電磁參數(shù)的方法，包括：提供所述結構的受控源電磁CSEM數(shù)據(jù)，計算表示所述結構的電磁參數(shù)的數(shù)值模型且生成模擬CSEM數(shù)據(jù)，基于所述結構的先驗知識來離散化數(shù)值模型，定義用于使得所述模擬CSEM數(shù)據(jù)與所述CSEM數(shù)據(jù)之間的距離最小化的泛函，其中所述泛函包括取決于所述結構的先驗知識的正則化項。電磁參數(shù)可以是在結構的多個位置處的地質結構的傳導率。正則化項可具有取決于結構的位置的強度并且可以包括與多個地質位置對應的多個權重，其中一些位置以比其它位置更大的置信度來定義，并且其中以更大的置信度定義的位置可被分配比具有較小的置信度的位置更高的權重。正則化項可以包括與多個地質位置對應的多個權重，其中被分配給層位(horizon)經過它們的位置的權重比分配給層位沒有經過它們的位置的權重低。先驗知識可以包括地震勘測數(shù)據(jù)。根據(jù)本專利技術的第二方面，提供一種估計地質結構的電磁參數(shù)的方法，包括：提供結構的受控源電磁CSEM數(shù)據(jù)，計算表示結構的參數(shù)的數(shù)值模型以及生成模擬CSEM數(shù)據(jù)，基于結構的先驗知識將數(shù)值模型離散化，定義用于使得所述模擬CSEM數(shù)據(jù)與所述CSEM數(shù)據(jù)之間的距離最小化的泛函，其中所述泛函包括取決于所述結構的先驗知識而使相鄰地質位置相關的項。相關的步驟可取決于從所述結構的先驗知識估計的結構梯度的存在。該方法可進一步包括：定義在所述結構的切向平面中的第一空間方向以及垂直于所述結構的切向平面的第二空間方向。高相關度可以分配給沿第一空間方向的相鄰位置，低相關度可分配給沿第二空間方向的相鄰位置。先驗知識可以包括地震勘測數(shù)據(jù)。電磁參數(shù)可以是在結構的多個位置處的地質結構的傳導率。第一空間方向和第二空間方向可根據(jù)將數(shù)值模型離散化的所述步驟來選擇。根據(jù)本專利技術的第三方面，提供一種計算機設備，包括：接收器，用于接收地質結構的受控源電磁CSEM數(shù)據(jù)；處理器，其布置成根據(jù)本專利技術的第一方面或第二方面來實施所述方法。根據(jù)本專利技術的第四方面，提供一種包括非暫態(tài)計算機可讀代碼的計算機程序，當在計算機設備上運行時，所述非暫態(tài)計算機可讀代碼使得所述計算機設備表現(xiàn)為根據(jù)本專利技術的第三方面的計算機設備。根據(jù)本專利技術的第五方面，提供一種包括非暫態(tài)計算機可讀介質和根據(jù)本專利技術的第四方面的計算機程序的計算機程序產品，其中所述計算機程序存儲在非暫態(tài)計算機可讀介質上。附圖說明現(xiàn)在將僅通過示例的方式且參考附圖來描述本專利技術的一些實施例，在附圖中：圖1示出了模型離散化；圖2示出了來自地震混沌濾波器的輸出；圖3示出了用于描述相對正則化強度的β函數(shù)；圖4示出了正則化的示例；圖5示出了綜合示例中的真實模型；圖6示出了綜合示例中的初始模型；圖7示出了平滑正則化的結果；圖8示出了綜合示例中在平滑正則化的結果與真實模型之間的相對差別；圖9示出了在綜合示例上結構正則化的結果；圖10示出了在綜合示例上結構正則化的結果與真實模型之間的相對差別；圖11示出了在反演中使用的初始半空間模型；圖12示出了使用平滑正則化的反演結果。上屏面：垂直電阻率，下屏面：水平電阻率；圖13示出了使用結構平滑正則化的反演結果。上屏面：垂直電阻率，下屏面：水平電阻率；圖14是估計方法的流程圖；圖15是估計方法的流程圖；圖16是計算機的示意性圖示。具體實施方式專利技術人已經意識到，平滑正則化方案的缺點在于，它們不表示地質幾何結構。平滑正則化以及例如最小垂直支持正則化(Zhdanov等人)沒有考慮到可從例如地震數(shù)據(jù)得到的先驗地質信息。本申請公開了一種Tikhonov型結構平滑正則化方法，其根據(jù)地震數(shù)據(jù)來確定正則化的方向性和相對強度。正則化仍具有平滑的本質，但是主要沿著巖石層和和分層起作用，即地層學。專利技術人已經意識到，電參數(shù)的變化在結構上與彈性參數(shù)的變化相符合。先驗知識的該用途能夠改善mCSEM數(shù)據(jù)的解釋，因為結果更直接地與地震數(shù)據(jù)可比擬。本文公開了一種包括如下三個步驟中的至少兩個步驟的方法：首先，反演參數(shù)被設計成與表示地球中地層表面的數(shù)據(jù)相符合。該步驟使得模型離散化表示從地震數(shù)據(jù)觀察到的幾何結構。通過將模型沿水平方向而不是沿垂直方向劃分成規(guī)則的間隔，獲得離散化。每個地層表面之間的垂直間隔被劃分成預定數(shù)量的子層。因此，在層的厚度大的情況下，反演單元設計為較大，而當?shù)貙颖砻姹舜私咏鼤r，反演單元被設定為較小。以表示地層表面的數(shù)據(jù)為例，可以使用層位，其是指示地層順序中的特定位置的界面。層位可以是指地層單元之間的邊界或者那些單元內的標記物。其次，根據(jù)地震混沌屬性來確定正則化的空間變化的相對強度。在地震數(shù)據(jù)中存在極小的噪聲或者極小的不確定性的位置處，例如，沿著反射器和均質封裝，大的權重被分配給正則化項以確保平滑剖面。在地震數(shù)據(jù)中存在更大的噪聲和相對大的不確定性的位置處，對應地小的權重被分配以允許更大的變化。可以使用任何具有相似性質的屬性。第三，平滑方向是利用在第一步驟中描述的模型離散化來確定的。來自先驗地球物理數(shù)據(jù)的結構用于描述在每個空間點的兩個新的方向：沿著凹下方向以及與凹下方向正交。能夠強制實施沿著凹下本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于估計地質結構的電磁參數(shù)的方法，包括：提供所述結構的受控源電磁CSEM數(shù)據(jù)，計算表示所述結構的電磁參數(shù)的數(shù)值模型且產生模擬CSEM數(shù)據(jù)，基于所述結構的先驗知識將所述數(shù)值模型離散化，定義用于將所述模擬CSEM數(shù)據(jù)與所述CSEM數(shù)據(jù)之間的距離最小化的泛函，其中，所述泛函包括正則化項，所述正則化項取決于所述結構的先驗知識。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種用于估計地質結構的電磁參數(shù)的方法，包括：提供所述結構的受控源電磁CSEM數(shù)據(jù)，計算表示所述結構的電磁參數(shù)的數(shù)值模型且產生模擬CSEM數(shù)據(jù)，基于所述結構的先驗知識將所述數(shù)值模型離散化，定義用于將所述模擬CSEM數(shù)據(jù)與所述CSEM數(shù)據(jù)之間的距離最小化的泛函，其中，所述泛函包括正則化項，所述正則化項取決于所述結構的先驗知識。2.如權利要求1所述的方法，其中所述電磁參數(shù)是在所述結構的多個位置處的所述地質結構的傳導率。3.如權利要求1或2所述的方法，其中所述正則化項具有取決于所述結構的位置的強度。4.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其中所述正則化項包括與多個地質位置相對應的多個權重，其中所述位置中的一些被定義為具有比其它位置較大的置信度，并且其中被定義為具有較大置信度的位置被分配比具有較小置信度的位置高的權重。5.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其中所述正則化項包括與多個地質位置相對應的多個權重，其中分配給層位經過位置的所述位置的權重比分配給層位沒有經過位置的所述位置的權重低。6.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其中所述先驗知識包括地震勘測數(shù)據(jù)。7.一種用于估計地質結構的電磁參數(shù)的方法，包括：提供所述結構的受控源電磁CSEM數(shù)據(jù)，計算表示所述結構的參數(shù)的數(shù)值模型以及生成模擬CSEM數(shù)據(jù)，基于所述結構的先驗知識來離散化所述數(shù)值模型，定義用于使得所...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：T·維克，E·O·迪施勒，J·I·諾德斯卡格，A·K·阮，
申請(專利權)人：斯塔特伊石油公司，
類型：發(fā)明
國別省市：挪威;NO