[發明專利]反演問題的有效解

有效

• 申請號: 201580081225.7
• 申請日: 2015-05-08
• 公開（公告）號: CN107710023B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: E·考塞;A·K·阮;J·I·諾德斯卡格;F·A·馬奧
• 申請（專利權）人: 斯塔特伊石油公司
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08;G01V99/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 林金朝;王英

一種求解地球物理學反演問題以用于估計物理參數的方法，所述方法包括：提供代表所述物理參數的模型向量，由第一算子變換所述模型向量以提供第一變換模型向量，針對所述第一變換模型向量求解所述反演問題以提供第一解，由第二算子變換所述模型向量以產生第二變換模型向量，針對所述第二變換模型向量求解所述反演問題以提供第二解，計算所述第一解和所述第二解的加權和。

技術領域

本發明涉及物理數據的線性和非線性反演，并且更具體但不限于受控源電磁(CSEM)數據或聲學數據的線性和非線性反演。

背景技術

已經開發了若干種用于探索地球地表下的技術，其基于向地球地表下的區域中發射波或信號。發射的信號與地球相互作用，并且通常信號的一部分傳播回到表面，該信號在此被記錄并用于基于信號如何與地球相互作用而獲得關于地表下結構的信息。CSEM方法例如使用在海底上方牽引的偶極子源來發射電磁信號，并且使用放在海床上的接收器陣列來檢測已經行進通過海底下方的地層的信號。然后需要對檢測到的信號進行反演以推導物理參數。物理參數可以任選地用于估計烴或水的存在。可以推導的物理參數的示例是地層的電導率。電導率可以在模擬中用作參數，由此模擬能夠模擬所記錄的數據。電導率的最優值是優化所記錄的數據的模擬和數據之間的一致性的那些值。

CSEM數據的非線性反演涉及求解大型線性方程組，以在迭代優化方法的每次迭代時計算電導率的更新，以便使數據和模擬的數據之間的距離最小化。模型向量所依據的空間三維網格的節點的數量通常超過百萬個，并且在該網格上求解標準方程變得不可行。可以使用優化算法，如有限存儲器Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno算法，但是這些算法需要非常準確的起始模型向量才能提供好的反演結果。減少反演參數(也稱為自由參數)的數量是提高反演算法的效率的重要方式。

可以使用強幾何約束來減少獨立自由參數的數量。例如，在地質上定義的主體中的電導率值可以被設置為恒定值，并且然后對那些恒定值進行反演。然而，這種方法的缺點是它們需要很多先驗信息，并且在電阻或導電體跨越所限定的幾何結構伸展時，這種方法是不適合的。

發明內容

根據本發明的第一方面，提供了一種求解地球物理學反演問題以用于估計物理參數的方法，所述方法包括：提供代表所述物理參數的模型向量，由第一算子變換所述模型向量以提供第一變換且壓縮的模型向量，針對所述第一變換且壓縮的模型向量求解反演問題以提供第一解，由第二算子變換所述模型向量以產生第二變換且壓縮的模型向量，針對所述第二變換且壓縮的模型向量求解反演問題以提供第二解，以及計算所述第一解和所述第二解的加權和。計算所述第一解和所述第二解的加權和可以提供所述物理參數的估計。

所述第一解和所述第二解的加權和可以使一組測量結果和所述一組測量結果的模擬之間的距離最小化，其中所述模擬取決于所述模型向量。由第一算子變換所述模型向量可以包括根據第一壓縮因子減少所述反演問題中的自由參數的數量，并且其中，由第二算子變換所述模型向量包括根據第二壓縮因子減少自由參數的數量。替代地，由第一算子變換所述模型向量可以包括向所述模型向量應用第一傅里葉變換，并且其中，由第二算子變換所述模型向量包括向所述模型向量應用第二傅里葉變換，由此可以使用濾波器來選擇傅里葉譜的一部分。

減少反演問題中的自由參數的數量可以包括：對在細網格上定義的模型向量進行插值以提供在第一粗網格上定義的第一變換模型向量，其中所述第一粗網格的分辨率低于所述細網格的分辨率；以及對在細網格上定義的所述模型向量進行插值以提供在第二粗網格上定義的第二變換模型向量，其中所述第二粗網格的分辨率低于所述細網格的分辨率。所述粗網格可以是均勻或非均勻的，并且所述粗網格可以取決于地層的物理結構的先驗知識。所述第一粗網格相對于所述第二粗網格偏移。

所述一組測量結果可以是一組地震、電、磁或重量測定測量結果之一。模型向量包括迭代反演方法中的模型更新，并且可以利用線搜索來估計最小距離。所述反演問題可以為線性或非線性反演問題。