地球物理正反演方法
地球物理反演方法的综述
地球物理反演方法的综述地球物理反演是一种利用地球物理方法来推断地下构造和物质分布的技术。
通过观测和测量地球物理场，如重力、地磁、电磁、地震等，结合数理统计和计算机模拟方法，可以对地下的地质构造、岩石性质和地下水资源等进行精确的推断。
本文将综述地球物理反演方法的原理、分类及应用。
一、地球物理反演方法的原理地球物理反演方法的原理在于根据地球物理场的观测数据，通过数学模型和计算方法，将地球物理场与地下介质属性之间的关系联系起来。
根据电磁波传播、物质密度、电阻率、磁化率等反演参数的变化规律，推断地下介质的结构和成分。
其中常用的地球物理反演方法包括重力法、磁法、电磁法、地电法和地震法等。
不同的反演方法适用于不同的地质介质和研究目标，各有其优势和限制。
二、地球物理反演方法的分类1. 重力反演法：利用重力场观测数据，通过计算物质的密度分布，来推断地下构造的方法。
重力反演法在石油勘探、地质灾害分析、水资源评价等领域具有广泛应用。
2. 磁法反演法：通过磁场观测数据，推断地下磁化率和磁性物质的空间分布。
磁法反演在矿产勘探、地震预测等方面发挥重要作用。
3. 电磁法反演法：通过电磁场观测数据，推断地下电阻率分布，来研究地下水资源、矿产和工程勘探。
电磁法反演在地下水资源评价、油气勘探、环境地球物理和岩土工程等方面有广泛应用。
4. 地电法反演法：通过电场和电位观测数据，推断地下电阻率分布，用于研究地下水位、地下水性质、污染监测和地下工程等。
地电法反演在工程地球物理勘探和水文地球物理领域具有广泛应用。
5. 地震法反演法：通过地震波在地下的传播与变化，推断地下介质的速度和密度分布，用于研究地质构造、地震预测和石油勘探等。
地震法反演是地球物理反演方法中应用最广泛的方法之一。
三、地球物理反演方法的应用地球物理反演方法广泛应用于地质探测、资源勘探、环境监测和工程勘察等领域。
以下是几个常见的应用领域：1. 石油勘探：地震反演方法可用于确定油气藏的位置、大小和分布，辅助油田开发和管理。
地球物理反演技术的原理与应用
地球物理反演技术的原理与应用地球物理反演技术是一种利用地球物理学原理和数据来研究地球结构和物理性质的方法。
它通过观测不同物理现象的数据，并将这些观测数据与理论模型进行比对，从而推断地下地质结构和属性的技术。
本文将介绍地球物理反演技术的原理和常见的应用领域。
一、地球物理反演技术的原理地球物理反演技术的原理主要基于物理学原理，包括电磁学、重力学、磁学、地震学和地热学等。
具体原理如下：1. 电磁学原理：电磁法反演技术利用地下不同电性介质对电磁场的响应特性来识别地下结构。
该方法可以通过测量地下电磁场的参数（如电阻率、电导率和介电常数）来推断地下岩石类型、孔隙度和流体性质。
2. 重力学原理：重力法反演技术基于地球重力场的变化来推测地下物质的密度分布。
地球上不同密度的岩石体会造成地球重力场的微小变化，通过测量这种变化，可以揭示地下岩石体的类型和分布。
3. 磁学原理：磁法反演技术是利用地下岩石的磁性来推测地下结构。
地球上的磁场会受到地下岩石的磁性影响，通过测量地球磁场的变化，可以了解地下岩石类型和分布。
4. 地震学原理：地震法反演技术是利用地震波在地下传播的特性来推测地下结构。
地震波在地下不同介质中传播时，会发生折射、折射、散射等现象，通过记录地震波的传播速度和幅度变化，可以计算出地下岩石的速度和密度分布。
5. 地热学原理：地热法反演技术是利用地球内部热流传递的特性来推测地下热流分布和地下岩石的导热性质。
地下不同介质的导热性质不同，通过测量地球表面的地温和热流分布，可以推断地下岩石的导热性质、岩石类型和介质性质。
二、地球物理反演技术的应用地球物理反演技术广泛应用于地质勘探、环境监测、灾害预警和能源开发等领域。
以下是一些常见的应用领域：1. 矿产勘探：地球物理反演技术在矿产勘探中具有重要作用。
根据地球物理反演技术可以获得的电阻率、重力梯度、磁场强度等信息，可以推测地下的矿体分布和性质，指导矿产资源的开发和勘探。
地球物理反演方法及优劣分析
地球物理反演方法及优劣分析地球物理反演是一种通过观测地球物理场的响应来推断地下介质结构和性质的方法。
地球物理反演在地质勘探、环境研究、灾害预测等领域具有重要应用价值。
本文将介绍几种常见的地球物理反演方法，并分析它们的优劣势。
1. 重力法重力法是一种通过测量地球物体潜在能的分布来推断地下密度结构的方法。
重力法具有简单、直观、非侵入性的优点，在海洋和陆地上都可应用。
然而，重力法对密度分布变化较小的地下构造敏感性不高，精度受地形影响。
此外，重力法对地下界面的分辨率较低，难以分辨细小结构。
2. 震电阻抗法震电阻抗法是一种通过测量地震波在地下传播的速度和衰减来推断地下介质的电阻率结构的方法。
震电阻抗法在勘探深层、辨析地下岩石类型等方面具有优势。
然而，震电阻抗法对电阻率界面明显的区域辨识度较高，但对电阻率变化较小的结构分辨率较低。
此外，震电阻抗法对最低频率的信号需高信噪比，仪器设备较为复杂。
3. 电法电法是一种通过测量地下电场、电位差和电流等信息来推断地下的电阻率结构的方法。
电法具有分辨率较高、不受地形影响的优势，适用于地下水、矿产资源、环境污染等的勘探。
然而，电法在复杂多层介质的情况下存在解耦问题，且对电阻率的分辨率随探测深度增加而下降。
4. 磁法磁法是一种通过测量地磁场的强度和方向变化来推测地下岩石磁性结构的方法。
磁法适用于勘探地下矿产、火山活动等。
磁法对磁性较强的物质敏感，但对非磁性物质的响应较弱。
此外，磁法的解释也受到磁化方向不明确和磁异常的干扰。
5. 地震反射法地震反射法是一种通过测量地震波在不同介质之间反射和折射的现象来推断地下介质结构的方法。
地震反射法是勘探石油和地表下岩石结构的常用方法。
地震反射法具有高分辨率、多参数的优势，可以提供地层的结构、速度、岩性等信息。
然而，地震反射法对地下介质的反射界面明显的要求较高，且受到地震波传播路径的限制。
总的来说，每种地球物理反演方法都有其适用的场景和局限性。
地球物理正反演方法
波速度。经由混合型算法公式得 u t + ∆t = 2u t − u t − ∆t + ∆t 2 M
−1
(F1 − Vs2 [K]u)
2 (F2 − Vp [K]w)
w t + ∆t = 2w t − w t − ∆t + ∆t 2 M
方 法 原 理
当介质为均匀各向同性介质时, 二维弹性波的基本方程为
∂2 u ∂2 u ∂2 u ∂2 w 2 2 = V + V + α p s ∂t 2 ∂x 2 ∂z 2 ∂x ∂z 2 2 2 ∂ w ∂ w ∂ w ∂2 w 2 2 = Vp + Vs +α ∂t 2 ∂z 2 ∂x 2 ∂x ∂z
知, 该方法的正演结果正确, 精度较高; 保持了声波混洽法内存占用量少、 计算 效率高的优点。 以二维指数型椭圆自相关函数为例进行了若干二维随机介质模型的正演模 拟。 结果显示， 这些随机介质模型能够灵活地描述实际介质, 通过选择合适的自 相关函数及少量参数( 自相关长度、扰动标准差等) ， 产生能描述实际介质在小 尺度上非均匀特征的随机介质模型， 如各向同性、各向异性或层状的随机介质 模型。通过选择自相关长度a、b 可以描述随机扰动在两个坐标方向上的平均尺 度。 通过弹性波方程的有限差分正演， 模拟地震波在随机介质中的传播及其自激 自收时间记录，有如下结论: 1.随机介质中弹性参数的随机扰动会造成存在于整 个地震记录中的散射波并且产生波散现象; 2.如果探测波的波长远大于异常的 尺度， 随机异常就不会明显影响地震波的传播， 从而可以使用传统的均匀介质或 层状介质理论; 3.对于高频( 相对于异常的尺度)地震信号，随机异常会十分明 显地影响地震波的传播。 通过正演模拟可以看出: 随机介质模型对应的地震记录 中存在与频率相关的散射波及波散现象，并且还存在旅行时扰动、地震波尾等各 向异性行为， 若更进一步将此现象与测井数据相结合， 可期望得到一个同时能解 释地为时间采样间隔。上式构成了弹性波场的正演递推计算公式。
地球物理反演方法的分析与评价
地球物理反演方法的分析与评价地球物理反演是通过测量地球物理场并运用数学模型来推断地下结构的一种技术。
为了获得准确的地下信息，科学家们不断改进和发展不同的反演方法。
本文将对几种常见的地球物理反演方法进行分析与评价。
1. 介电常数反演方法介电常数反演方法是一种通过测量电磁场数据来推断地下介电常数分布的方法。
该方法适用于地质勘探、环境监测等领域。
通过分析电磁场数据的变化，可以推断地下的介电常数分布情况，进而了解地下的岩石性质和地形特征。
这种方法具有较高的分辨率和准确性。
2. 地震波反演方法地震波反演方法是一种通过测量地震波数据来推断地下介质的方法。
地震波波形在不同介质中传播的速度和路径都有所不同，通过分析地震波数据的变化，可以推断地下的物理性质和结构。
地震波反演方法适用于地震勘探、地震灾害预测等领域。
这种方法可以提供较准确的地下结构和地质信息。
3. 重力反演方法重力反演方法是一种通过测量地球重力场数据来推断地下密度分布的方法。
地下的密度分布会对地球重力场产生影响，通过分析重力场数据的变化，可以推断地下的密度分布情况。
重力反演方法适用于矿产勘探、地下水资源调查等领域。
这种方法具有较高的分辨率和准确性。
4. 电磁法反演方法电磁法反演方法是一种通过测量地下电磁场数据来推断地下电导率分布的方法。
地下的电导率分布与地下的水分、岩石性质等因素有关，通过分析电磁场数据的变化，可以推断地下的电导率分布情况。
电磁法反演方法适用于水资源调查、矿产勘探等领域。
这种方法可以提供较准确的地下电导率信息。
5. 时间域反演方法时间域反演方法是一种通过测量地球物理场数据的时间变化来推断地下结构的方法。
该方法适用于地壳运动监测、地震预测等领域。
通过分析地球物理场数据的时间变化，可以推断地下的结构和变化情况。
时间域反演方法具有较高的分辨率和准确性。
综上所述，地球物理反演方法是研究地下结构和物性的重要手段，不同的反演方法适用于不同的领域和问题。
地球物理反演的理论基础与方法研究
地球物理反演的理论基础与方法研究地球物理反演是研究地球内部结构和性质的一种重要方法。
它通过利用地球表面或近地表的观测数据，推断地球内部的物理参数分布。
地球物理反演的理论基础与方法是支撑反演技术的关键，下面将重点介绍地球物理反演的理论基础和常用方法。
1. 理论基础地球物理反演的理论基础主要涉及地球内部物理参数与观测数据之间的关系。
常用的理论基础包括地球物理学原理、数学方法、统计学方法等。
（1）地球物理学原理：地球物理学原理是地球物理反演的基础。
它包括重力学、磁力学、地震学、电磁学等学科的原理，通过分析这些物理过程的规律，可以推断地下介质的性质和结构。
（2）数学方法：数学方法是地球物理反演中处理观测数据和求解反演问题的重要工具。
常用的数学方法包括线性与非线性最小二乘方法、正则化方法、优化算法等。
这些方法可以将观测数据与地下介质的参数之间建立数学模型，通过数值计算来求解最优解。
（3）统计学方法：统计学方法在地球物理反演中的应用越来越广泛。
它可以解决一些非唯一性问题，通过统计分析建立多个可能的模型，提供多个可能的解释。
统计学方法还可以对反演结果进行可靠性评估，提供不确定性估计。
2. 常用方法地球物理反演的方法多种多样，根据不同的物理量和观测方法可以分为地震反演、重磁反演、电磁反演等。
（1）地震反演：地震反演是利用地震波在地下传播的特性，通过分析地震波的传播速度、振幅等信息，推断地下介质的密度、泊松比、剪切模量等物理参数。
常用的地震反演方法有全波形反演、层析成像、声波全息等。
（2）重磁反演：重磁反演是利用地球重力场和地球磁场的观测数据，推断地下介质的密度、磁化率等物理参数。
常用的重磁反演方法有静态反演、动态反演、傅立叶反演等。
（3）电磁反演：电磁反演是利用电磁场的观测数据，推断地下介质的电导率、介电常数等物理参数。
常用的电磁反演方法有研究地电场、研究磁场、研究电磁场构造等。
此外，还有多物理场反演、岩石物理反演、非线性反演等方法，可以根据不同的需求和观测数据选择合适的方法进行反演。
地球物理反演方法及应用领域分析
地球物理反演方法及应用领域分析一、引言地球物理反演是一种通过观测地球上的物理场，并利用物理定律和数学模型，对地下结构和地球内部特征进行分析的方法。
地球物理反演方法在地质勘探、地震研究、资源勘探等领域具有重要应用价值。
本文将围绕地球物理反演方法展开讨论，并分析其在不同应用领域的具体应用。
二、地球物理反演方法1. 重力反演法：重力反演法是通过测量不同地点的重力场强度，利用物理模型和解析方法，进行地下密度结构的反演。
它在石油勘探、地质构造研究和火山活动监测等领域都有广泛应用。
2. 电磁反演法：电磁反演法通过测量电磁场数据，包括电磁地震、磁力计和电磁感应仪等，来推断地下岩石的电性性质。
电磁反演法在矿产资源勘探、地下水资源评价和环境地球物理研究等领域具有重要作用。
3. 地震反演法：地震反演法是通过地震波在地下传播的速度以及反射和折射现象，推断地下介质的物理特性。
它在地震勘探、地震监测和地震预测等领域发挥着重要作用。
4. 磁法反演法：磁法反演法是通过测量地磁场的强度和方向，推断地下岩石的磁性特征。
它在矿产勘探、石油勘探和矿床研究等领域中得到广泛应用。
三、地球物理反演方法的应用领域1. 地质勘探：地球物理反演方法在地质勘探领域中极为重要。
通过研究地球物理场的各种参数，例如重力场、磁场和电磁场，可以获得地下岩石的构造、性质和分布情况。
这对于石油勘探、矿产资源探测和地质灾害预警具有重要意义。
2. 地震研究：地球物理反演方法在地震研究中起到关键作用。
地震波的传播速度和反射、折射现象可以帮助科学家了解地震震源的位置、深度和强度，进而预测地震活动趋势和地震风险区域。
3. 矿产资源勘探：地球物理反演方法在矿产资源勘探中有广泛应用。
通过测量地下电磁场、地震波速度和重力场等物理参数，可以判断地下矿床的位置、形态和含量。
这对于矿产勘探和矿石储量评估具有重要意义。
4. 环境地球物理研究：地球物理反演方法在环境地球物理研究中也扮演着重要角色。
地球物理正演与反演
反演理论方法
? 地震反演的目的
根据地震资料，反推出地下介质的波阻抗、 速度和密度等岩石地球物理参数的分布，估算储 层参数，并进行储层预测，以便为油气田的勘探 和开发提供可靠的基础资料。
反演理论方法
反演提供各种岩 性剖面，目的就是 将已知井点信息与 地震资料相结合， 为油田工作者提供 更多的地下地质信 息，建立储层、油 藏的概念模型、静 态模型、预测模型， 提高油田采收率。
? 此外，经过反褶积处理的结果，并不代表真正 的反射系数序列，稀疏脉冲法在地质结构复杂 的条件下使用效果很差。其精度也难以满足储 层预测、油藏描述的需要。
反演理论方法
模型法反演
模型法反演
?定义：从一个初始地质模型出发，对模型扰动，直到得 出的合成地震记录剖面能最好地拟合观测地震数据为止。
?优点：通过引入测井高频信息来提高反演分辨率，分辨 率较高。
反演理论方法
递推反演
递推反演
基于反射系数递推计算地层 波阻抗 (速度)的地震反演方法 称为递推反演。
ZP2
?
1? 1?
RP RP
ZP1
R ：反射系数， Z：波阻抗
关键：反褶积----从地震记录估算地层反射系数 测井资料主要起标定和质量控制的作用
反演理论方法
递推反演
递推反演主要步骤
? 宽频带、高保真叠前处理 ? 地震反褶积
正演理论方法
? 建模软件
?
Tesseral 2-D 是一个基于 PC的商业化的全
波场模拟软件。它是由加拿大 Tesseral 技术有
限公司研发的， 用它可以建立复杂的地质模型剖
面，并且模拟不同的地震观测系统。
正演理论方法
? 建模软件
炮点参数页用于定义震源方 式、子波形态和频率等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
在正演计算过程中, 采用了无反射的吸收边界条件。 震源为垂直集中力, 位于介 质中心处。 在水平和垂直位移分量中均出现了纵波和横波, 其中外圈是纵波, 内 圈为横波。 由图1 可以看出, 混合法正演结果中波的传播时间、振幅特征及波型 都是正确的。
图3 是图2 所示模型的正演共炮点地表地震记录。 震源采用垂直集中力方式, 空间和时间采样间隔与图1 中相同。 在图3 中可看到来自介质分界面上的反射纵 波(P P波) 、反射横波(S S 波) 和转换波(PS 波)。在垂直分量中,PP 波的振幅 很强, 且炮检距较大时出现P S 波和S S波;在水平分量中,PS 波和SS波的振幅强, P P 波振幅弱, 源点两边的振幅极性相反。各类波的到达时间、振幅特征都是正 确的, 正演结果的精度较高。 上述提出的方法是弹性波正演模拟的一种新算法。通过对试算结果的分析可
−1
其中心为时间采样间隔。上式构成了弹性波场的正演递推计算公式。
试 算 结 果
图1 是均匀介质中点震源的正演时间切片图, 时间t=0.14s,介质的纵波和横波 速度分别为Vp =3.8k m /s,Vs = 2.4 km /s。垂直方向(z 方向) 的空间采样间隔 △z=5m , 水平方向(x方向) 的空间采样间隔△x=15 m , 时间采样间隔△ t=0.002s。
知, 该方法的正演结果正确, 精度较高; 保持了声波混洽法内存占用量少、 计算 效率高的优点。 以二维指数型椭圆自相关函数为例进行了若干二维随机介质模型的正演模 拟。 结果显示， 这些随机介质模型能够灵活地描述实际介质, 通过选择合适的自 相关函数及少量参数( 自相关长度、扰动标准差等) ， 产生能描述实际介质在小 尺度上非均匀特征的随机介质模型， 如各向同性、各向异性或层状的随机介质 模型。通过选择自相关长度a、b 可以描述随机扰动在两个坐标方向上的平均尺 度。 通过弹性波方程的有限差分正演， 模拟地震波在随机介质中的传播及其自激 自收时间记录，有如下结论: 1.随机介质中弹性参数的随机扰动会造成存在于整 个地震记录中的散射波并且产生波散现象; 2.如果探测波的波长远大于异常的 尺度， 随机异常就不会明显影响地震波的传播， 从而可以使用传统的均匀介质或 层状介质理论; 3.对于高频( 相对于异常的尺度)地震信号，随机异常会十分明 显地影响地震波的传播。 通过正演模拟可以看出: 随机介质模型对应的地震记录 中存在与频率相关的散射波及波散现象，并且还存在旅行时扰动、地震波尾等各 向异性行为， 若更进一பைடு நூலகம்将此现象与测井数据相结合， 可期望得到一个同时能解 释地震记录和测井数据的地震模型。
方 法 原 理
当介质为均匀各向同性介质时, 二维弹性波的基本方程为
∂2 u ∂2 u ∂2 u ∂2 w 2 2 = V + V + α p s ∂t 2 ∂x 2 ∂z 2 ∂x ∂z 2 2 2 ∂ w ∂ w ∂ w ∂2 w 2 2 = Vp + Vs +α ∂t 2 ∂z 2 ∂x 2 ∂x ∂z
地球物理正反演方法
参考文献： 1. 聂勋碧等. 有限元一虚谱法混合法正演模拟. 八十年代中国地球物理学进 展，学术书刊出版社，1989,502~510 2. Shtivelman V.A hybrid method for wavefield computation. Geophysical,1984,32(2):236~510 3. 王山山等. 混合法双程无反射波动方程偏移.石油地球物理勘探，1 9 93 , 2 8 (5 ) : 53 6 ~ 542 4. 郭华，马瑞杰；二维弹性波动方程组在频率域中的正演算法[J]；长春科技 大学学报；1997年03期 正演模拟 在地球物理勘探研究中，根据地质体的形状、产状和物性数据，通过 构造数学模型计算得到其理论值（数学模拟），或通过构造实体模型来观 测模型所产生的地球物理效应的数值（物理模拟）叫做正演模拟。在地球 物理资料解释过程中，常常利用正演模拟结果与实际地球物理勘探资料进 行比较，不断修正模型，使模拟结果与实际资料尽可能地接近，进而使解 释结果更接近客观实际。这种比较的过程也叫做选择法。 正演模拟又称物探数据处理,利用计算机对地球物理勘探野外采集的原始数 据进行整理、运算、分析、...正演模拟根据多层介质各层的厚度与电阻率，绘 制电测深模拟曲线。正演模拟通过数字滤波过程实现。 地震波场正演模拟方法的研究在近十几年中取得了很大进展， 出现了众多的 正演方法。 正演模拟方法在地震资料和数字处理中有广泛的应用， 如各种波场迭 代计算型反演、A V O 特性研究、多波多分量资料分析等方面都需要进行正演模 拟计算。 同时兼顾计算速度、 精度等因素而又实用的正演方法是正演研究面临的 重要问题之一。 特别是对于大量使用正演计算的处理方法， 这个问题显得更加突 出。因此, 研究者非常重视提高正演算法综合性能的研究， 混合型算法的不断 推出证实了这一点。 混合算法的实质是将计算速度和计算精度方面有优势的方法 有机地结合为一种新算法。也就是说，这种新方法可以吸收不同方法的优点，克 服它们的不足，使其整体综合指标有所提高，具有更强的实用性，以满足各类研 究的需要。 有限元法和虚谱法相结合而形成的混合算法已被成功地应用于声波方程的 正演模拟和偏移问题。 但该方法尚未用于弹性波的波场计算。弹性介质条件下的 波动现象比声波近似情况要复杂。 弹性波正演研究是人们正确认识弹性介质中各 种不同类型波动的特征， 并进行岩性研究及多波多分量地震资料解释的重要工具。 本文将有限元一虚谱混合型算法用于弹性波的正演计算， 目的是为弹性波正演计 算提供一种新的实用方法。 文章在简述了弹性波混合型正演模拟算法的基本原理 之后，给出了该算法的计算公式。通过对点震源情况下理论模型的试算，得到了 正确的计算结果，证明该方法是可行的。
2 其中: u 、w分别为水平和垂直位移分量;α = Vp − Vs2 。Vp 、 Vs 分别表示纵、横
波速度。经由混合型算法公式得 u t + ∆t = 2u t − u t − ∆t + ∆t 2 M
−1
(F1 − Vs2 [K]u)
2 (F2 − Vp [K]w)
w t + ∆t = 2w t − w t − ∆t + ∆t 2 M