一种重磁梯度与地震数据联合界面反演的优化模拟退火法制造技术

本发明专利技术公开了一种重磁梯度与地震数据联合界面反演的优化模拟退火法，包括以下步骤：模型确定，目标函数f(m)计算，随机扰动产生新的模型，目标函数f(mi)计算，Δf值运算，i值判断，收敛条件判断，输出模型。油气汇聚大多为多个断裂的交叉位置，因此断裂划分的准确性直接决定钻井的位置，断裂位置是分区板块构造单元、地球动力学的主要组成部分，其准确性直接决定地球模型分布；本发明专利技术能够准确的计算出结果，可有效地降低油气勘探的成本，避免不必要的损失。

An optimized simulated annealing method for inversion of joint interface between gravity and magnetic gradient and seismic data

The invention discloses an optimized simulated annealing method for inversion of the joint interface between gravity and magnetic gradients and seismic data, which includes the following steps: model determination, f (m) calculation of target function, new model of random disturbance, f (MI) calculation of target function, delta f value operation, I value judgment, convergence condition judgment and output model. Most of the oil and gas aggregation is the intersection of multiple faults, so the accuracy of the fracture division directly determines the position of the drilling. The location of the fracture is the main component of the tectonic unit of the zoning plate and the geodynamics, and its accuracy directly determines the distribution of the earth model. The invention can accurately calculate the results and can effectively reduce the results. The cost of oil and gas exploration avoids unnecessary losses.

【技术实现步骤摘要】
一种重磁梯度与地震数据联合界面反演的优化模拟退火法
本专利技术涉及地球科学
，具体为一种重磁梯度与地震数据联合界面反演的优化模拟退火法。
技术介绍
重磁勘探具有快速、经济、范围大等优点，是地球物理勘查的常用手段之一。利用观测得到的重磁异常可反演得到地下界面(层位)的具体分布，进而可为下一步的详细勘探计划提供依据。现今进行界面反演的常用方法是Parker-Oldenburg法，该方法具有计算速度快和精度高的优点，在实际数据解释中应用十分广泛。重磁梯度测量是近几年兴起的一种高精度地球物理勘探手段，其具有精度高、参数多、抗噪性强等优点，测量结果能更好地描述地下异常体的特征，具有更高的分辨率，能更好地描述界面的细节特征，对于界面的突变特征具有更高的分辨率。从重磁基本原理出发，依据重磁异常界面正反演公式，推导出利用重磁梯度数据进行界面反演的基本公式，并对各个梯度的反演结果进行加权，其中权因子的分配是依据各个分量的测量精度来设定。重磁梯度与地震数据反演时所针对的参数具有线性对应性，因此这两类数据可以有效地结合进行界面(地层)的反演，提高反演结果的准确性。模拟退火算法(SA)是近几年来发展起来的一种全局最优化算法[1]，其主要优点是，不用求目标函数的偏导数，不用解大型矩阵方程组，即能找到一个全局最优解，且易于加入约束条件，方法易于移植，克服了局部反演方法依赖于初始模型的选取以及解容易落入局部极值的缺陷。重磁梯度数据具有高分辨率和高精度的优点，因此将重磁梯度与地震数据通过模拟退火法实现组合，进而通过寻找满足两种数据特征的全局最优解，有效地提高了对地层突变特征的分辨率，获得更加准确的界面分布。界面特征对于分析油气分布、区域构造特征均具有重要的意义，其准确性直接制约资源潜力评价。因此将重磁梯度与地震数据联合约束界面反演可有效地提高反演结果的准确性，准确的界面分布对于油气资源潜力评价具有重要的价值，对于下一步精细勘探计划具有重要的意义。现有界面反演技术是依据重磁原始异常，但对于界面的突变特征反映不明显。地震勘探在火成岩覆盖区和构造破碎区难以获得良好的反射结果，从而无法准确地获得层位分布。依据地震测量结果难以完整地呈现地层的真实形态，因此利用重磁梯度数据来补充地震未明区的反演工作。重磁梯度是重磁异常的变化率，能更明显地反映界面的变化特征。重磁梯度与地震数据良好地互补，可准确地获得界面的形态，对于区域油气资源潜力评价具有重要的价值。本技术是将重磁梯度与地震数据通过模拟退火法实现组合，进而通过寻找满足两种数据特征的全局最优解，有效地提高了对地层突变特征的分辨率，获得更加准确的界面分布。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种重磁梯度与地震数据联合界面反演的优化模拟退火法，以解决上述
技术介绍
中提出的现有界面反演技术是依据重磁原始异常，但对于界面的突变特征反映不明显。地震勘探在火成岩覆盖区和构造破碎区难以获得良好的反射结果，从而无法准确地获得层位分布的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种重磁梯度与地震数据联合界面反演的优化模拟退火法，包括以下步骤：S1、模型确定，对重磁梯度与地震数据进行收集数据，基于已知信息确定模型空间及初始模型，设置模型参数；S2、目标函数f(m)计算，重磁正演及梯度异常、地震旅行时和目标函数f(m)，f(m)＝Wgfg(m)+Wgzfgz(m)+Wsfs(m)；S3、随机扰动产生新的模型mi；S4、目标函数f(mi)计算，计算重磁及其梯度异常、地震旅行时和目标函数f(mi)，f(mi)＝Wgfg(mi)+Wgzfgz(mi)+Wsfs(mi)；S5、Δf值运算，Δf＝f(mi)-f(m)，当Δf≤0时完全接受模型，当Δf＞0时按照概率P接受模型；S6、i值判断，当i≥M时，按照降温原则降低温度，当i＜M时，重新返回S3步骤进行重新测算；S7、收敛条件判断，计算结果是否满足收敛条件判断，当判断为不满足时，以i＝1重新代入S3步骤中进行运算；S8、输出模型，当S7中满足收敛条件判断为满足时，输出模型并结束运算。优选的，密度界面重磁梯度异常的理论计算公式如下：单一密度界面在水平面(xoy面)内的引力位为：引力位波谱为：根据Erdelyi(1954)积分表，上式可变为：ξ和η的积分限是-∞～∞，而ζ的积分限是(h0+Δh)～h0，其中Δh为界面相对平均深度h0的起伏，界面在h0以上Δh为负，在h0以下Δh为正，而Δh又是ξ和η的函数，故：已知重磁异常垂直导数波谱与引力位波谱之间的关系为则在地面引起的重磁异常垂直导数的波谱为：因为且[-Δh(w)]0/0！＝1，所以上式可以改写离散形式：通过以上的过程获得了界面重磁梯度的计算方法。优选的，目标函数：采用重磁梯度异常单独进行反演的目标函数为：M为测点数；L为模型界面的层数；与为第i点上模型计算得到的重磁梯度异常与观测值；λ＝[v1，v2，...，vL-1，σL1，σL2，...，σLM，hL1，hL2，...h(L-1)M]T为模型参数矢量；Wgz为重磁梯度误差φgz的权系数；模型扰动：模拟退火算法中新模型的产生是对当前模型进行扰动得到的；采用Cauchy分布方法来产生新模型，即xi′＝xi+yi(Bi-Ai)yi＝Tsgn(r-0.5)[(1+1/T)|2u-1|-1]式中xi为当前模型的第i个参数，xi′为随机扰动后的模型参数，[Ai，Bi]是xi的取值范围，r为(0，1)之间的随机数，T为当前温度，u是确定非均匀性程度的常数，也称之为形状因子，sgn为符号函数，yi称为扰动因子；采用依赖于温度的似Cauchy分布产生新模型的优点是在高温情况下进行大范围的搜索，在低温时仅在当前模型附近进行搜索，由于似Cauchy分布有一平坦的“尾巴”，使其更易于快速地跳出局部极值，加快了模拟退火方法的收敛速度；接收概率：多维分形中的一种新的熵，即式中，K为常数；q为任意实数；pi为内循环的接受概率；由上式推导出的广义Gibbs分布为β为常数。当q→1时上式即为pi＝exp(-βEi)/Z1Ei为系统的能量，式(14)、(15)为模拟退火算法的理论基础；新的接收概率的计算公式为：P＝[1-(1-h)ΔE/T]1/(1-h)式中ΔE为扰动得到的新模型的目标函数E(m)与当前模型的目标函数E(m0)之差，即ΔE＝E(m)-E(m0)；T为温度(T＝1/β)；h为实数；新模型按式(16)计算得到的概率进行接受；显然，当h→1时式(16)为P＝exp(-ΔE/T)降温方式：模拟退火方法的降温方式T(K)＝T0exp(-CK1/N)式中，T0为初始温度，K为迭代次数，C为给定的常数，N为待反演的参数的个数，上式可改写成其中0.7≤α≤1，在应用中，1/N采用0.5或1来代替。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：油气汇聚大多为多个断裂的交叉位置，因此断裂划分的准确性直接决定钻井的位置，断裂位置是分区板块构造单元、地球动力学的主要组成部分，其准确性直接决定地球模型分布；本专利技术能够准确的计算出结果，可有效地降低油气勘探的成本，避免不必要的损失。附图说明图1为本专利技术模拟退火算法反演重磁梯度异常的基本流程结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重磁梯度与地震数据联合界面反演的优化模拟退火法，其特征在于：包括以下步骤：S1、模型确定，对重磁梯度与地震数据进行收集数据，基于已知信息确定模型空间及初始模型，设置模型参数；S2、目标函数f(m)计算，重磁正演及梯度异常、地震旅行时和目标函数f(m)，f(m)＝Wgfg(m)+Wgzfgz(m)+Wsfs(m)；S3、随机扰动产生新的模型mi；S4、目标函数f(mi)计算，计算重磁及其梯度异常、地震旅行时和目标函数f(mi)，f(mi)＝Wgfg(mi)+Wgzfgz(mi)+Wsfs(mi)；S5、Δf值运算，Δf＝f(mi)‑f(m)，当Δf≤0时完全接受模型，当Δf＞0时按照概率P接受模型；S6、i值判断，当i≥M时，按照降温原则降低温度，当i＜M时，重新返回S3步骤进行重新测算；S7、收敛条件判断，计算结果是否满足收敛条件判断，当判断为不满足时，以i＝1重新代入S3步骤中进行运算；S8、输出模型，当S7中满足收敛条件判断为满足时，输出模型并结束运算。

【技术特征摘要】
1.一种重磁梯度与地震数据联合界面反演的优化模拟退火法，其特征在于：包括以下步骤：S1、模型确定，对重磁梯度与地震数据进行收集数据，基于已知信息确定模型空间及初始模型，设置模型参数；S2、目标函数f(m)计算，重磁正演及梯度异常、地震旅行时和目标函数f(m)，f(m)＝Wgfg(m)+Wgzfgz(m)+Wsfs(m)；S3、随机扰动产生新的模型mi；S4、目标函数f(mi)计算，计算重磁及其梯度异常、地震旅行时和目标函数f(mi)，f(mi)＝Wgfg(mi)+Wgzfgz(mi)+Wsfs(mi)；S5、Δf值运算，Δf＝f(mi)-f(m)，当Δf≤0时完全接受模型，当Δf＞0时按照概率P接受模型；S6、i值判断，当i≥M时，按照降温原则降低温度，当i＜M时，重新返回S3步骤进行重新测算；S7、收敛条件判断，计算结果是否满足收敛条件判断，当判断为不满足时，以i＝1重新代入S3步骤中进行运算；S8、输出模型，当S7中满足收敛条件判断为满足时，输出模型并结束运算。2.根据权利要求1所述的一种重磁梯度与地震数据联合界面反演的优化模拟退火法，其特征在于：密度界面重磁梯度异常的理论计算公式如下：单一密度界面在水平面(xoy面)内的引力位为：引力位波谱为：根据Erdelyi(1954)积分表，上式可变为：ξ和η的积分限是-∞～∞，而ζ的积分限是(h0+Δh)～h0，其中Δh为界面相对平均深度h0的起伏，界面在h0以上Δh为负，在h0以下Δh为正，而Δh又是ξ和η的函数，故：已知重磁异常垂直导数波谱与引力位波谱之间的关系为则在地面引起的重磁异常垂直导数的波谱为：因为且[-Δh(w)]0/0！＝1，所以上式可以改写离散形式：通过以上的过程获得了界面重磁梯度的计算方法。3.根据权利要求1所述的一种重磁梯度与地震数据联合界面反演的优化模拟退火法，其特征在于：目标函数：采用重磁梯度异常单独进行反演的目标函数为：M为测点数...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽丽，马国庆，杜晓娟，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22