反演方法技术

一种估计地质结构的电磁参数的方法，包括：提供所述结构的受控源电磁CSEM数据，计算表示所述结构的电磁参数的数值模型以及生成模拟CSEM数据，基于所述结构的先验知识将所述数值模型离散化，定义用于将所述模拟CSEM数据与所述CSEM数据之间的距离最小化的泛函，其中所述泛函包括取决于所述结构的先验知识的正则化项。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及地下地质勘探方法以及电磁数据的反演。
技术介绍
通过多种检测方法能够勘探地下地质结构。检测方法能够用于推断地层中碳氢化合物的存在。检测方法的两个示例是地震法和电磁法。地震法基于穿行通过地层的弹性波的检测。电磁法基于传播通过地层的电磁波的检测。电磁法的具体的示例是海洋受控源电磁(mCSEM)数据的检测。在该方法中，船牵引偶极子源通过海水，偶极子源向地球发射时变电磁场。该场传播通过地层且由置于海底或者也被牵引到船后面的多个传感器检测到。在mCSEM数据已经由传感器采集到之后，数据需要被解释或反演以便从数据提取出关于地层的信息。一种反演数据的方式是使用数字模型来生成模拟数据集。如果模型理想地代表了地层以及电磁场通过地层的传播，则模拟数据将等同于测量数据。最优模型的估计能够用公式表示为优化问题，其中真实数据与模拟数据之间的距离最小化。然而，反演问题是具有多种可能的解决方案的高度非唯一问题，并且在Hadamard意义上是不适定(ill-posed)的。这会导致反演的非物理结果以及解释上的相应难度。为了解决该问题，在优化问题中可以包含正则化项。在地层的水平方向和垂直方向上可以包含空间上均匀的平滑参数。一些方法使用Tikhonov型正则化(Tikhonov，A.N.等人,1977,Solutions of ill-posed problems；W.H.Winston and Sons.)，其中附加的惩罚线性地包含到代价泛函。惩罚被设计成强制实施反演的电阻率剖面中的一些性质，并且缩窄问题的核。该方法由例如Zhdanov等人(SEG technical Program Expanded Abstracts,26,F65-F76)采用。然而，该项需要正确地加权，从而使得正则化信息和数据信息彼此平衡。不同的方法由Abubakar等人(Geophysics,73,F165-F177)采用，其中在代价泛函中倍增地包含正则化项，因此消除了代价泛函中不同项之间的权衡的估计。然而，对于这两种方法，正则化均匀平滑，由此平滑运算符被沿着水平方向和垂直方向应用，从而确保反演结果中的缓慢变化的电阻率剖面。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种估计地质结构的电磁参数的方法，包括：提供所述结构的受控源电磁CSEM数据，计算表示所述结构的电磁参数的数值模型且生成模拟CSEM数据，基于所述结构的先验知识来离散化数值模型，定义用于使得所述模拟CSEM数据与所述CSEM数据之间的距离最小化的泛函，其中所述泛函包括取决于所述结构的先验知识的正则化项。电磁参数可以是在结构的多个位置处的地质结构的传导率。正则化项可具有取决于结构的位置的强度并且可以包括与多个地质位置对应的多个权重，其中一些位置以比其它位置更大的置信度来定义，并且其中以更大的置信度定义的位置可被分配比具有较小的置信度的位置更高的权重。正则化项可以包括与多个地质位置对应的多个权重，其中被分配给层位(horizon)经过它们的位置的权重比分配给层位没有经过它们的位置的权重低。先验知识可以包括地震勘测数据。根据本专利技术的第二方面，提供一种估计地质结构的电磁参数的方法，包括：提供结构的受控源电磁CSEM数据，计算表示结构的参数的数值模型以及生成模拟CSEM数据，基于结构的先验知识将数值模型离散化，定义用于使得所述模拟CSEM数据与所述CSEM数据之间的距离最小化的泛函，其中所述泛函包括取决于所述结构的先验知识而使相邻地质位置相关的项。相关的步骤可取决于从所述结构的先验知识估计的结构梯度的存在。该方法可进一步包括：定义在所述结构的切向平面中的第一空间方向以及垂直于所述结构的切向平面的第二空间方向。高相关度可以分配给沿第一空间方向的相邻位置，低相关度可分配给沿第二空间方向的相邻位置。先验知识可以包括地震勘测数据。电磁参数可以是在结构的多个位置处的地质结构的传导率。第一空间方向和第二空间方向可根据将数值模型离散化的所述步骤来选择。根据本专利技术的第三方面，提供一种计算机设备，包括：接收器，用于接收地质结构的受控源电磁CSEM数据；处理器，其布置成根据本专利技术的第一方面或第二方面来实施所述方法。根据本专利技术的第四方面，提供一种包括非暂态计算机可读代码的计算机程序，当在计算机设备上运行时，所述非暂态计算机可读代码使得所述计算机设备表现为根据本专利技术的第三方面的计算机设备。根据本专利技术的第五方面，提供一种包括非暂态计算机可读介质和根据本专利技术的第四方面的计算机程序的计算机程序产品，其中所述计算机程序存储在非暂态计算机可读介质上。附图说明现在将仅通过示例的方式且参考附图来描述本专利技术的一些实施例，在附图中：图1示出了模型离散化；图2示出了来自地震混沌滤波器的输出；图3示出了用于描述相对正则化强度的β函数；图4示出了正则化的示例；图5示出了综合示例中的真实模型；图6示出了综合示例中的初始模型；图7示出了平滑正则化的结果；图8示出了综合示例中在平滑正则化的结果与真实模型之间的相对差别；图9示出了在综合示例上结构正则化的结果；图10示出了在综合示例上结构正则化的结果与真实模型之间的相对差别；图11示出了在反演中使用的初始半空间模型；图12示出了使用平滑正则化的反演结果。上屏面：垂直电阻率，下屏面：水平电阻率；图13示出了使用结构平滑正则化的反演结果。上屏面：垂直电阻率，下屏面：水平电阻率；图14是估计方法的流程图；图15是估计方法的流程图；图16是计算机的示意性图示。具体实施方式专利技术人已经意识到，平滑正则化方案的缺点在于，它们不表示地质几何结构。平滑正则化以及例如最小垂直支持正则化(Zhdanov等人)没有考虑到可从例如地震数据得到的先验地质信息。本申请公开了一种Tikhonov型结构平滑正则化方法，其根据地震数据来确定正则化的方向性和相对强度。正则化仍具有平滑的本质，但是主要沿着岩石层和和分层起作用，即地层学。专利技术人已经意识到，电参数的变化在结构上与弹性参数的变化相符合。先验知识的该用途能够改善mCSEM数据的解释，因为结果更直接地与地震数据可比拟。本文公开了一种包括如下三个步骤中的至少两个步骤的方法：首先，反演参数被设计成与表示地球中地层表面的数据相符合。该步骤使得模型离散化表示从地震数据观察到的几何结构。通过将模型沿水平方向而不是沿垂直方向划分成规则的间隔，获得离散化。每个地层表面之间的垂直间隔被划分成预定数量的子层。因此，在层的厚度大的情况下，反演单元设计为较大，而当地层表面彼此接近时，反演单元被设定为较小。以表示地层表面的数据为例，可以使用层位，其是指示地层顺序中的特定位置的界面。层位可以是指地层单元之间的边界或者那些单元内的标记物。其次，根据地震混沌属性来确定正则化的空间变化的相对强度。在地震数据中存在极小的噪声或者极小的不确定性的位置处，例如，沿着反射器和均质封装，大的权重被分配给正则化项以确保平滑剖面。在地震数据中存在更大的噪声和相对大的不确定性的位置处，对应地小的权重被分配以允许更大的变化。可以使用任何具有相似性质的属性。第三，平滑方向是利用在第一步骤中描述的模型离散化来确定的。来自先验地球物理数据的结构用于描述在每个空间点的两个新的方向：沿着凹下方向以及与凹下方向正交。能够强制实施沿着凹下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于估计地质结构的电磁参数的方法，包括：提供所述结构的受控源电磁CSEM数据，计算表示所述结构的电磁参数的数值模型且产生模拟CSEM数据，基于所述结构的先验知识将所述数值模型离散化，定义用于将所述模拟CSEM数据与所述CSEM数据之间的距离最小化的泛函，其中，所述泛函包括正则化项，所述正则化项取决于所述结构的先验知识。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于估计地质结构的电磁参数的方法，包括：提供所述结构的受控源电磁CSEM数据，计算表示所述结构的电磁参数的数值模型且产生模拟CSEM数据，基于所述结构的先验知识将所述数值模型离散化，定义用于将所述模拟CSEM数据与所述CSEM数据之间的距离最小化的泛函，其中，所述泛函包括正则化项，所述正则化项取决于所述结构的先验知识。2.如权利要求1所述的方法，其中所述电磁参数是在所述结构的多个位置处的所述地质结构的传导率。3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述正则化项具有取决于所述结构的位置的强度。4.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述正则化项包括与多个地质位置相对应的多个权重，其中所述位置中的一些被定义为具有比其它位置较大的置信度，并且其中被定义为具有较大置信度的位置被分配比具有较小置信度的位置高的权重。5.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述正则化项包括与多个地质位置相对应的多个权重，其中分配给层位经过位置的所述位置的权重比分配给层位没有经过位置的所述位置的权重低。6.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述先验知识包括地震勘测数据。7.一种用于估计地质结构的电磁参数的方法，包括：提供所述结构的受控源电磁CSEM数据，计算表示所述结构的参数的数值模型以及生成模拟CSEM数据，基于所述结构的先验知识来离散化所述数值模型，定义用于使得所...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·维克，E·O·迪施勒，J·I·诺德斯卡格，A·K·阮，
申请(专利权)人：斯塔特伊石油公司，
类型：发明
国别省市：挪威;NO