[發(fā)明專利]一種基于部分光滑約束的重力梯度數(shù)據(jù)三維反演方法

有效

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• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN112147709B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設計）人: 趙釗;羅永超;曾清波;紀沫;孫瑞;楊海長;李桐林
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋石油集團有限公司;中海油研究總院有限責任公司
• 主分類號: G01V7/00
• 分類號: G01V7/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 王灝增

本發(fā)明涉及一種基于部分光滑約束的重力梯度數(shù)據(jù)三維反演方法，首先計算長方體單元引力位在三維空間x，y，z三個方向上的二階偏導數(shù)得到長方體元的正演公式，給定模型后根據(jù)正演公式正演計算得到觀測數(shù)據(jù)；再依據(jù)一定的先驗信息對粗糙度約束矩陣進行人為賦值，得到粗糙度矩陣，并采用積分靈敏度的加權(quán)方式克服“趨膚效應”；最后寫出含有積分靈敏度矩陣，粗糙度矩陣，正則化參數(shù)，觀測數(shù)據(jù)等參數(shù)的目標方程，并采用共軛梯度法解目標方程，得到反演結(jié)果。該技術(shù)適用于在有一定地質(zhì)或地球物理先驗條件下的三維重力和重力梯度數(shù)據(jù)反演。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地球物理勘探領(lǐng)域中三維重力梯度數(shù)據(jù)反演問題，具體說，涉及一種基于部分光滑約束的重力梯度數(shù)據(jù)三維反演方法。

背景技術(shù)

如何快速準確的確定地質(zhì)體位置和物性是找礦地質(zhì)勘探中最重要的問題之一，而重力或重力梯度的物性反演技術(shù)是解決該問題的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。在實際工作中，因為 采集的有效數(shù)據(jù)有限，測量精度受各種因素干擾大，特別是場源的等效性使得三維物 性反演存在嚴重的多解性，故反演問題一般是欠定問題。解決這種問題目前最常用的 辦法就是加入地質(zhì)和其他地球物理方法提供的先驗信息或者合理適當?shù)募s束條件來處 理。Li和Oldenburg(1998)提出的粗糙度矩陣給出了一種反演的光滑模型，并通過 增加深度加權(quán)矩陣壓制了“趨膚效應”，Li(2000)進一步將光滑反演方法推廣到重力 梯度全張量數(shù)據(jù)的反演中，Martinez和Li(2013)采用該方法對航空重力梯度張量數(shù) 據(jù)的不同組合進行反演，證明了全張量數(shù)據(jù)聯(lián)合反演結(jié)果能夠更好的反演地質(zhì)體結(jié)構(gòu)。 Silva等(2001)討論了現(xiàn)有物性反演方法中的約束條件，認為應根據(jù)實際的地質(zhì)問題 選擇約束條件。光滑反演一般采取的是全局光滑，得到的反演結(jié)果邊界模糊且范圍擴 大，模型分辨率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的問題是提高反演結(jié)果的分辨率，進而較真實反映地下地質(zhì)體的位置和物性。

本發(fā)明提供一種基于部分光滑約束的重力梯度數(shù)據(jù)三維反演方法，包括如下步驟：

1)分別計算引力位在三維空間x，y，z三個方向上的二階偏導數(shù)，得到重力梯 度正演公式，再利用上述公式，計算給定模型正演重力梯度值作為反演的觀測數(shù)據(jù)。

2)依據(jù)先驗信息對粗糙度約束矩陣進行人為賦值，得到粗糙度矩陣；

3)采用積分靈敏度的加權(quán)方式形成積分靈敏度矩陣。

4)基于步驟1)中觀測數(shù)據(jù)，步驟2)中的粗糙度矩陣，步驟3)中的積分靈敏 度矩陣，選取正則化參數(shù)，得到目標方程，

5)采用共軛梯度法解目標方程，得到反演結(jié)果。

所述步驟1)具體為：以(ξ,η,ζ)為長方體內(nèi)體積微元的坐標，長方體單元坐標值最小和最大的兩個點的坐標分別為(ξ₁,η₁,ζ₁)，(ξ₂,η₂,ζ₂)，點(x,y,z)為觀測點，舒晴 等人推導得到的無解析奇點的重力梯度全張量正演計算公式如下所示：

其中，G為萬有引力常量，r＝[(x-ξ)²+(y-η)²+(z-ζ)²]^1/2，ρ為長方體的剩余 密度，s＝(-1)^i+j+k。