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23332字硕士毕业论文地球物理勘探数据集成技术研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:23332字
论点:反演,地震,形态学
论文概述:

重力、磁法、地震数据的一体化解释是地球物理联合反演中重要的手段,可有效地降低反演结果的多解性,获得更加准确的结果。地球物理模型参数的准确性直接制约着联合反演结果的精度,为

论文正文:

徐伦1.1基于地球物理观测异常估计地下地质体分布特征的研究目的和意义是地球物理反演的主要任务,一直是地球物理学家研究的热点 地球物理数据反演存在许多问题,如不确定性、不稳定性、多解性等。综合利用多种地球物理信息联合反演可以有效提高反演结果的精度 重力、磁法和地震资料的综合反演是联合反演中最有效的方法之一。 重磁勘探可以快速完成区域地质构造的划分,但分辨率不够。地震勘探对地层结构有较高的分辨率,但对某些特殊结构(盐丘、大角度断层等)分辨率较低。) 利用重磁资料可以辅助地震资料提高急倾斜地层的分辨率,实现地震测量“无数据区”(逆掩断层、下盐丘)的解释,确定盐层与沉积物的关系。 因此,利用重力、磁法和地震联合反演建立的地质地球物理模型更加准确 在建立地质地球物理模型之前,应获得层位分布、断层分布和地质体性质等信息。 本文首先根据地震资料采用同相轴识别技术划分层位,然后根据重磁资料采用边界识别方法获得断层和地层边界的分布特征,最后得到属性参数(埋藏深度、密度、磁化率等)。)通过使用重力和磁地震数据来计算场源体。 此外,对于没有地震数据的地区,有必要使用重力和磁异常来反演层位信息。 根据获得的信息,建立综合解释模型,对重磁、重力梯度和地震数据进行联合反演,得到最终的地质地球物理模型 通过以上计算过程可以看出,模型参数和联合反演方法的计算精度直接制约着联合反演结果的准确性 为了提高解释结果的准确性,本文主要对层位、埋深、密度、磁化率等参数的计算方法和联合反演方法进行了改进,建立了一套精度较高的综合解释流程。 本研究非常重视非地震数据的辅助作用,对联合反演工作具有一定的参考价值。 1.2相关研究方法和发展过程本文综合解释的基本过程如下:1 .获取层位、地层边界和断层分布:利用改进的数学形态学方法实现地震同相轴识别和势场(重磁)数据的边界识别;2.计算目标体的深度、密度和磁化率参数:利用改进的势场数据解释方法获得场源体的属性参数;3.地层密度分布:利用随机地震反演获得地层密度分布,并对结果进行不确定性分析;4.联合反演:利用快速模拟退火方法实现重力、磁力、重力梯度和地震数据的联合反演 本文简要介绍了该过程中涉及的研究内容。 1.2.1数学形态学在地球物理数据解释中的应用数学形态学是由塞拉于1964年提出的。它利用一定形状的结构元素来测量和提取图像中相应的形状,是图像处理和模式识别领域中广泛使用的一种方法 近几十年来,数学形态学理论已成为学者们的研究热点,并已广泛应用于计算机字符识别、医学图像处理、工业检测、地质、冶金、机器人视觉、视频压缩等许多研究领域。 与空或频域中的其他图像处理和分析方法相比,数学形态学方法具有明显的优势:(1)能有效滤除噪声,保留图像中的细节信息;基于数学形态学的边界提取算法对噪声不敏感,提取的边界相对平滑,提取的图像骨架相对连续,断点较少。(2)该方法易于实现并行算法 鉴于数学形态学在许多领域的优越性,地球物理学家将其引入地球物理数据的处理和解释。 Jeffrey等人(1992)[1]应用数学形态学和估计主曲线聚类方法识别卫星图像中的冰凝絮状物 Demanet等人(2001)[2]提出了基于数学形态学的脊线定位方法来识别活动断层的具体位置 数学形态学的开闭运算可以滤除比结构元素小的亮细节和暗细节,并可用于滤除地震数据中的高频噪声。 郑桂娟、王润秋(2003)[3]利用数学形态学方法实现了地震数据的滤波,并讨论了结构元素的大小、形状和振幅对结果的影响。 孙景荣等(2003)[4]运用数学形态学理论,根据测井曲线上断层的形态特征,对矢量化前的测井曲线进行了修复,取得了良好的应用效果。 秦承志等(2004)[5]利用滑动窗口法将离散地震点分布转化为反映其密度分布的灰度图像,然后利用数学形态学中的骨架提取方法获得地震带的位置 蒂莫西(2005)[6]利用数学形态学技术实现了三维地震数据的分层分割 瓦斯等人(2006)[7]应用数学形态学技术来增强火星表面的断层结构形态学;Lay等人(2006)[8]利用数学形态学提取不规则孔径的统计特征 陈晖等人(2008,2009)[9-10将数学形态学边缘检测方法引入地震数据处理中,通过选择合适的结构元素构造形态学边缘检测算子 通过理论模型试验和实际数据证明,数学形态学方法可用于地震断裂带的探测,探测效果优于其他类似方法。 徐海涛等(2010)[11]通过比较形态处理前后地震数据的相干性结果,发现形态滤波效果可以使断层和通道的影响更加明显,同时可以清晰地反映异常体中的断层,因此可以通过形态滤波处理地震数据来提高相干性效果。 段忠宇、王润秋(2010)[12]将多尺度形态学引入地震勘探数据处理和解释领域,介绍了多尺度形态学图像分解的基本理论,并测试了其在地震数据处理和解释中的应用效果。 李丽丽等(2012)[13-14]结合形态学方法和水平导数实现了地震同相轴和势场(重磁)数据边界的识别,取得了良好的实际应用效果。 通过以上讨论可以看出,数学形态学广泛应用于地球物理数据去噪、形态识别、裂缝储层检测和地质结构分析,主要表现在测井曲线裂缝修复、地震裂缝检测、地震相关属性提取和地震数据滤波处理。 1.2.2地震同相轴和势场边界识别技术的研究现状;1.2.2.1地震同相轴识别技术同相轴包含地震信号的大部分信息,对界面深度的确定、断层解释、地质分层、空孔和异常检测等具有重要意义。因此,同相轴的精确定位、跟踪和提取在地震数据处理和解释中起着极其重要的作用 目前,跟踪地震同相轴的方法很多。刘(1989)[15]用神经网络方法跟踪同相轴。徐建华等人(1990)[16]采用链匹配算法自动拾取同相轴;周冠雄等人(1991)[17]应用自动回归(AR)模型描述同相轴,实现了特定数据结构和搜索策略下同相轴的AR自动跟踪。汉考克等人(1992)[18]提出了一种基于字典的概率松弛框架的地震层位提取稳健方法 邦达(1992)[19]使用图像处理算法提取地震数据的层位;黄(1990)[20]利用自组织神经网络实现了地震同相轴的自动识别。姚耀(1994)[21]利用人工神经网络原理实现了同相轴的自动拾取。黄(1998)[22]用霍普菲尔德神经网络拾取地震层位;陆凯文等人(1998)[23]提出了一种利用自组织神经网络自动跟踪地震同相轴的方法。董恩庆等(1998)[24]将模式识别技术应用于地震剖面同相轴的自动跟踪;高美娟等(2000)[25]边缘检测法检测地震反射同相轴;石于梅等人(2000)[26]基于气泡函数构造母小波函数,以高斯函数为母函数,对地震数据进行二维小波分析,提取地震同相轴的边缘信息,并使用基于轮廓的形态学滤波(CB)删除图像中延伸度较小的连通分量(噪声);法拉克里欧蒂(2004)[27]基于表面检测技术,利用高斯滤波器的二阶导数提取三维地震数据体中的层位。 杨李强等人(2004)[28]首次使用小波算法来提高地震剖面分辨率。降低最大随机噪声。第二章数学形态学在地震数据同相轴增强和重磁数据边界识别中的应用...................122.1基本数学形态学运算.........122.2数学形态学在地震同相轴增强中的应用……132.3重磁数据边界识别中的形态学方法...……19第3章地层属性(密度、磁化率)和几何参数反演……353.1利用重力异常定量解释断层的新方法...................353.2改进的分析信号方法在磁异常解释中的应用……403.3改进的局域波数法及其在磁测数据解释中的应用……44第四章随机反演和不确定性分析...................534.1地震随机反演介绍……534.2随机反演相关参数概念...................554.3不确定性分析……61得出结论,重力、磁法和地震数据的综合解释是地球物理联合反演的重要手段,可以有效减少反演结果的多样性,获得更准确的结果 地球物理模型参数的准确性直接制约着联合反演结果的准确性。因此,本文对地震同相轴、地层边界、属性等信息的计算方法进行了改进,以获得更准确的参数信息。地震随机反演用于计算层密度,以提高垂直分辨率。最后,采用快速模拟退火方法实现重磁地震数据的综合反演,提高计算效率。 提出了一种增强数学形态学方法来增强地震同相轴。该方法将数学形态学中的膨胀和腐蚀操作与水平导数相结合,以增强同相轴。 通过理论模型试验和实际数据证明,该方法能够成功实现高分辨率的地震同相轴增强,特别是对于振幅较弱的同相轴,且受噪声干扰较小。 经过研究发现,改进后的数学形态学方法可以用于重磁数据的边界识别。该方法不需要计算垂直导数,能有效降低噪声干扰,提高输出结果的稳定性。 理论模型试验证明,该方法可以同时识别浅层和深层地质体的边界,其他方法识别的边界更加清晰。 应用于实际资料解释时,划分的断层和地层界线与实际地质资料一致。 然而,用这种方法确定的边界有一定程度的分歧,定义也不理想。 为了提高形态计算结果的发散效果,提出幂和指数变换。 通过理论模型试验和实际数据证明,幂和指数变换能有效增强识别结果的对比,使地质体边界显示更加清晰。 利用重磁异常辅助地震资料计算地质体埋深、密度差和磁化率差信息 提出了一种利用重力异常定量计算断层各种参数的方法。重力异常的水平导数和垂直导数的非线性组合用于计算断层倾角、埋深、密度差等参数。 理论模型试验证明,该方法反演的故障参数与实际值一致,误差较小。 将该方法应用于已知断层测量的重力异常解释,得到的断层几何形状和密度参数与地震解释结果吻合良好。 用解析信号法和局域波数法计算磁源体参数。这两种方法具有不受磁化方向干扰的特点。 现有的分析信号法和局域波数法需要异常的三阶甚至更高阶导数参与计算,这增加了噪声,同时给反演结果带来误差。 为了提高结果的准确性,提出了改进的解析信号法和局域波数法进行参数反演。 改进的解析信号法利用解析信号的水平导数和垂直导数之间的关系来估计磁源体的位置和类型(构造指数)信息,只需计算异常的二阶导数,有效提高了计算结果的稳定性。 理论模型试验证明,改进的解析信号法能够很好地完成磁源体反演,适应性强。 将改进的分析信号法应用于已知断层测量磁异常的解释。反演结果与测井解释结果一致,精度略高于其他类似方法。 改进的局域波数法利用不同水平位置或不同高度的局域波数的非线性组合进行场源体参数反演,只需计算异常二阶导数,可以有效降低噪声干扰,提高结果的准确性 理论模型试验证明,改进的局域波数法能够更准确地完成磁异常反演,反演结果与理论值的差异小于5% 应用于实测磁异常解释时,反演结果与解析信号欧拉反卷积方法的反演结果一致,表明该方法具有良好的实际应用效果 引用[1]班菲尔德j.d .,阿德里安E . 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