2011年8月
第46卷 第4期
＊山东省青岛市开发区长江西路66号中国石油大学(华东)地球资源与信息学院,266555。Email :zhanggz @u pc .edu .cn
本文于2010年1月22日收到,最终修改稿于2011年5月13日收到。基金项目:国家973项目(CB209605)和油气重大专项(2008ZX05014-001-010HZ )资助。
·处理技术·文章编号:1000-7210(2011)04-0605-05
利用MCMC 方法估算地震参数
张广智＊ 王丹阳 印兴耀
(中国石油大学(华东)地球资源与信息学院,山东青岛266555)
张广智,王丹阳,印兴耀.利用MC MC 方法估算地震参数.石油地球物理勘探,2011,46(4):605～609
摘要 本文介绍了用M CM C (马尔可夫链蒙特卡洛)方法估计地震参数的基本原理及应用。首先利用M CM C 方法生成马尔可夫链,然后对链进行统计分析,得到未知参数的估计值。在运用M etr opolis -Hasting s 算法生成马尔可夫链时,可随着迭代次数的增加逐渐减小其游走的步长,以确保迭代初期较早收敛到真值附近,迭代后期在真值附近能得到精度较高的估计值。模型试算结果表明:反演结果与理论模型基本吻合,实际资料的应用效果也证明了算法的有效性。
关键词 非线性反演 马尔可夫链蒙特卡洛方法 M e tropolis -H asting s 算法中图分类号:P 631 文献标识码:A
1 引言
地球物理反演按照反演算法的不同,可以分为线性反演与非线性反演方法。20世纪60～70年代,人们把地球物理反演问题近似地视为线性问题,
采用线性化近似方法,但它会带来一定的误差。随着地球物理研究和认识的深入及对地球物理反演精度要求的提高,人们开始研究非线性问题的直接求解方法。
非线性反演算法大致可以分为启发式反演算法和非启发式反演算法[1]
两类。马尔可夫链蒙特卡洛(MCM C )方法属于启发式反演算法,其基本思想是:通过重复抽样,建立一个平稳分布为所求后验分布的马尔可夫链,得到后验分布的样本,基于这些样本再做各种统计推断。
MCMC 方法属于蒙特卡洛方法。Ham mersley 等[2]
将蒙特卡洛方法定义为“有关随机数的实验数学的分支”,其基础是对概率分布的直接模拟。近50年来,蒙特卡洛方法已被应用于物理、数学、生物以及化学等学科。Keilis -Bo rok 等[3]
最先将蒙特卡洛反演方法引入到地球物理界。Press [4]用蒙特卡洛反演求取了地球的速度模型(纵波速度α,横波速度β)和密度模型参数(ρ)的上、下界,均取得了十分
满意的结果。
随后,Tarantola [5]
提出概率反演方法,采用基
于马尔可夫链的蒙特卡洛方法(MCM C )得到模型后验概率分布,将最终的反演结果用概率分布的形式来表示。
Grandis 等[6]
用M CMC 方法来解决层状介质的大地电磁反演问题。Malinverno 等[7]在已知VSP 数据及其他先验信息时,用贝叶斯方法确定层状介质的后验分布,这是一种将M CMC 方法应用于可部分线性化反演问题的方法。M alinve rno [8]利用直流电阻率测深数据反演一维地球模型,这是首次将M CMC 方法应用于完全非线性反演问题。Chen [9]用地震AVO 和EM 数据来估计含气饱和度和孔隙度,并应用融合了Metropolis 算法的MCM C 方法同时运行多条链,去除较少的跳变样本。此外,Chen [10]还用海上可控源电磁(CSEM )数据以及地震AVA 数据联合反演储层的参数,这一混合算法对于该反演问题具有很高的效率。王辉等[11]
通过测井资料建立井旁地层模型,该方法不仅可以获得较准确的反演结果,还可以获得各参数对指示油气与否的敏感性及反演结果的多解性信息,从而降低最终决策的风险。H ong 等[12]在进行非线性叠前地震波形反演时,采用了基于M CMC 方法的多尺度遗传算法(Genetic Alg orithm ,简称GA ),将MCM C
606
石油地球物理勘探2011年 方法用于GA中,提高了计算效率以及估值精度。
本文介绍了用M CMC方法估计地震参数的基
本原理及应用。首先,利用MCMC方法生成马尔
可夫链,对链进行统计分析,得到未知参数的估计
值。用于生成马尔可夫链的是Metropolis-H as-
tings算法,并且随着迭代次数的增加逐渐减小其游
走的步长,以确保迭代初期较早收敛到真值附近,迭
代后期在真值附近能得到精度较高的估计值。
2 MCM C方法的基本原理
MCMC方法是在贝叶斯框架下,利用已有资料
进行约束,既可使最优解满足参数的统计特性,又通
过融入的先验信息,提高解的精度;寻优过程可跳出
局部最优,得到全局最优解。利用MCM C方法,可
以得到大量来自于后验概率分布的样本,不仅可以
得到每个未知参数的估计值,而且可以得到与之相
关的各种不确定性信息。此外,由于算法并不是利
用单一最优解的目标函数,所以结果对初始值的依
赖性较小。
马尔可夫链蒙特卡洛(M CMC)方法对贝叶斯
推理中的后验概率分布进行抽样,通过抽取收敛于
贝叶斯后验分布的随机样本,再对这些样本进行统
计,间接得到后验分布的一些性质。
{x t∶t≥0}为一随机序列。将随机序列所有可
能取到的值组成的集合记为S,称为状态空间。如
果对于t≥0及任意状态s i,s j,s i
0,…,s i
t-1
,都有
P(x t+1=s j|x t=s j,x t-1=s i
t-1,…,x0=s i
)
=P(x t+1=s j|x t=s j)(1)则称{x t∶t≥0}为一马尔可夫链[13]。直观上看,对于马尔可夫过程,要预测将来的惟一有用信息就是过程当前的状态,而与以前的状态无关。
用πj(x t)=P(x t=s j)表示马氏链在t时刻处于状态s j的概率。则对于在(t+1)时刻马尔可夫链有状态s i的概率πi(x t+1)可以由Chapman-Kol-m ogo rov方程得到
πi(x t+1)=P(x t+1=s i)
=∑
k
P(x t+1=s i|x t=s k)P(x t=s k)
=∑
k
P(k※i)πk(x t)=∑k P(k,i)πk(2)定义矩阵P,其第i行第j列的元素是从状态i转移到j的概率P(i,j),P叫做转移概率矩阵,该矩阵每一行元素的和为1∑j P(i,j)=∑j P(i※j)=1。这样,式(2)可写为更紧凑的矩阵形式:π(x t+1)=π(x t)P。连续应用可得到
π(x t)=π(x t-1)P=(π(x t-2)P)P
=…=π(x0)P t(3) Chapman-Kolm ogo rov方程的这种连续迭代形式描述了马尔可夫链的发展[14]。
如果所构造的转移核P(x t,x＊)满足π(x＊)×P(x＊,x t)=π(x t)P(x t,x＊),则由其构造的马尔可夫链将具有惟一的不变分布。这个条件称为细致平衡条件。对于一条存在惟一不变分布的马尔可夫链,当它经过充分长的迭代后,马尔可夫链将收敛于此,π(x)就可称为平稳分布。对于本文的反演问题,我们希望得到所估参数的后验概率分布,所以各个参数的马尔可夫链应收敛至所估计参数的后验概率分布。
常用的构造转移核的方法有M etropo lis-Has-ting s算法和Gibbs采样算法。本文选用M etropo-lis-H asting s算法,其构造马尔可夫链的方法如下[15]:
若要使π(x)为平稳分布,首先由建议分布q(· x t)产生一个潜在的转移x t※x＊,然后根据概率α(x t,x＊)来决定是否转移,也就是说在潜在转移点x＊找到后,以概率α(x t,x＊)接受x＊作为链在下一时刻的状态值。于是,在有了x＊后,可从[0,1]的均匀分布上,抽取一个随机数u,则
x t+1=
x＊,u≤α(x t,x＊)
x t,u>α(x t,x＊)
(4)常用的选择是
α(x t,x＊)=min1,
π(x＊)q(x＊,x t)
π(x t)q(x t,x＊)
(5)容易证明接受概率的此种形式,可使构造出的转移核满足细致平衡条件。
3 数值分析
3.1 模型试算
建立一个已知层厚的15层波阻抗模型(图1中黑色实线),计算其反射系数,并与采样间隔为2ms,长度为256m s的50H z雷克子波褶积,得到合成地震记录。加上一定量的高斯噪声,得到观测地震记
第46卷 第4期张广智等:利用M CM C 方法估算地震参数607
录(图2左),其信噪比为6.35。用观测地震记录进行反演的结果如图2右所示。模型的厚度用时间表
示,各层厚度分别为50,70,20,40,80,100,10,30,50,20,80,20,40,50,40m s ;各层对应的波阻抗值分别为1.96,2.2,2.7,2.4,2.9,4,3.6,4.8,4.4,4.2,5.2,5.1,6,5.6,5.2(×106
m ·s
-1
·kg ·m -3
)
。
利用贝叶斯框架,该问题可以表述为
d =f (z )+
e (6)
其中d 为地震记录;f 为正演算子;z 为模型参数;e 为观测噪声。
未知参数z 的后验概率密度为
p (z |d )∝p (z )·p (d |z )
(7)
其中第一项为先验概率密度,假设z 服从均匀分布,p
(z )～U (z min ,z max )。
第二项为似然函数,假设噪声e 均值为0,方差为σe 的高斯随机噪声,可得到观测地震记录的似然
函数为
p (d |z )=1(2πσ2e )
n 2ex p -∑(d -f (z ))2
2σ2
e (8)
为了得到所估参数的后验概率分布p (z d ),利用M etro po lis -Hasting 算法生成马尔可夫链。其建议
分布函数取为均匀分布,即
q (z t ,z ＊)～U (z t -δ,z t +δ)
(9)
其中δ为步长。该建议分布函数满足对称的随机游
走,所以转移概率为
α(z t ,z ＊
)=min 1,π(z ＊)q (z ＊,z t )π(z t )q (z t ,z ＊
)
=min 1,π(z ＊
)
π(z t )
(10)
为了使马尔可夫链最终收敛于未知参数z 的后
验概率分布,平稳分布应为p (z )p (d z )。令g (z )=-∑(d -f (z ))2
2σ
2
e (11)
则转移概率为
α(z t ,z ＊)=ex p (α′(z t ,z ＊))
(12)
其中
α′(z t ,z ＊)=min {0,g (z ＊)-g (z t )}(13) 上述反演的迭代次数取为60000次。由图3可以看出,第1和第2层波阻抗的马尔可夫链逐渐收敛至真值附近。
图3 第1层(a )和第2层(b )波阻抗值的马尔可夫链波
阻抗反演结果
波阻抗单位为(×106m ·s -1·k g ·m -3);红线为真值,蓝线为马尔可夫链反演结果
608
石油地球物理勘探2011年
图4 前两层反演结果的后验概率分布
(a )第1层反演结果;(b )第2层反演结果
波阻抗单位为(×106
m ·s -1·kg ·m -3)
图4为第1层和第2层反演结果的后验概率分布,这是其对应马尔可夫链的后30%样本,可以看出,这些样本符合高斯分布。运行60000次的时间
为110～120s 。计算效率随样点数和反问题的不同而不同。反演后,对波阻抗估计的相对误差为1.6950%。3.2 应用实例
图5为实际地震资料反演波阻抗剖面。该资料共有200道,井位于第100道,初始模型为波阻抗的低频趋势,由图可明显识别出红色椭圆处的气层,这与钻井结果一致。图6为实际的叠后地震剖面与合成地震剖面,可见二者几乎一致
。
图5 实际地震资料波阻抗剖面
图中波阻抗单位为(×107m ·s -1·k g ·m
-3
)
图6 地震剖面的对比
(a )实际的地震剖面;(b )用反演结果合成的地震剖面
4 结束语
本文使用M CMC 方法进行波阻抗非线性反
演,模型试算结果表明,理论模型与反演结果基本吻合,通过实际资料的应用,说明该算法是有效的。
由于M CMC 方法是在贝叶斯框架下进行非线
性随机反演,它可以结合多种信息,比常规反演方法精度更高,同时还可分析反演结果的不确定性,进而进行风险评估。
在利用M CMC 方法进行波阻抗反演时,不同的建议分布、约束条件及迭代次数等,均会对反演精度及算法效率产生影响。所以,在选取这些参数时,需要综合考虑,此方面还需要深入研究和分析。
第46卷 第4期张广智等:利用M CM C方法估算地震参数609
参考文献
[1] 王家映.地球物理资料非线性反演方法讲座(二)蒙
特卡洛法.工程地球物理学报,2007,4(2):81～85
Wang Jia-ying.M o nte Carlo M ethod.Chinese J our-
nal of Engineering G eop hy sics,2007,4(2):81～85 [2] Hammer sley J M a nd H andsco mb D C.Monte Carlo
Methods.New Yo rk:Chapman and Hall,1964
[3] Keilis-Borok V I and Yanovskay a T B.Inverse problems
of seismology.Geophy s J,1967,13(1～3):223～234 [4] P ress F.Earth mode ls obtained by M onte Ca rlo in-
ver sion.J Geophys Res,1968,73(16):5223～5234 [5] T arantola A.I nverse Problem Theory.New Yo rk:
Elsevier Sci,1987
[6] G ra ndis H,M envie lle M and Roussignol M.Baye sian
inversio n with M arko v chains-I the mag ne to telluric
one-dimensional case.Geophy s J Int,1999,138(3):
757～768
[7] M alinve rno A and Lea ney S.A M onte Carlo me tho d
to quantify uncer tainty in the inve rsio n of zer o-off set
VSP data.S EG Technical Program Ex panded Ab-
stracts,2000,19:2393～2396
[8] M alinv erno A.Par simonious Baye sia n M arko v chain
M onte Carlo inve rsio n in a no nlinea r g eophy sical
pro blem.Geophy s J I nt,2002,151(3):675～688 [9] Chen Jin-so ng.Joint inv ersio n o f seismic A V O a nd
EM da ta fo r g as sa tura tion estimatio n using a sam-
pling-based sto chastic mo del.SEG Technical P ro-
gram E x panded Abstracts,2004,23:236～239
[10] Chen Jin-song.A Bay esian mo del fo r g as saturation
e stimatio n using marine seismic AV A and CSEM da-
ta.Geophysics,2007,72(2):85～95
[11] 王辉,张玉芬.基于模型的叠前数据多参数非线性反
演.岩性油气藏,2008,20(2):108～113
Wa ng Hui,Zhang Yu-fen.M ode l-based multi-param-
eters no n-linear inve rsion method in prestack domain.
L ithologic Reservoirs,2008,20(2):108～113
[12] H ong Tian-co ng and M rinal K Sen.A new M CM C al-
go rithm fo r seismic w avefor m inver sion.Geophy s J
Int,2009,177(1):14～32
[13] 赵琪.M CM C方法研究[博士论文].山东济南:山东
大学,2007,11～18
[14] She ldon M Ro ss著;王兆军等译.统计模拟(第四版).
北京:人民邮电出版社,2007:203～206
[15] 朱嵩.基于贝叶斯推理的环境水力学反问题研究[博
士论文].浙江杭州:浙江大学,2008,63～90
(本文编辑:金文昱)
(上接第604页)
[22] 彭真明,李亚林,巫盛洪等.碳酸盐岩储层多角度弹
性阻抗流体识别方法.地球物理学报,2008,51(3):
881～885
Peng Z he n-ming,Li Y a-lin,Wu Sheng-hong et al.
Discrimina ting g as and w ater using multi-ang le ex-
tended elastic im pedance inver sion in carbonate re ser-
v oirs.Chinese J Geophy s,2008,51(3):881～885 [23] A lbert T ar anto la.I nv erse Problem T heory and Me-
thods f or Model Parameter Estimation.Philadel-
phia:So ciety fo r Industrial and A pplied M athema t-
ics,2004,20～40
[24] Youzwishen C F.N on-linear S parse and B lock Con-
straints f or Seismic I nversion P roblems[M].Edm-
o nto n:U niver sity o f Albe rt,2001
[25] 张繁昌,刘杰,印兴耀,杨培杰.修正Cauchy约束地
震盲反褶积方法.石油地球物理勘探,2008,43(4):
391～396
Zhang F an-chang,L iu Jie,Ying Xing-y ao and Ya ng
Pei-jie.M o dified Cauchy constrained seismic blind de-
co nvolution.OGP,2008,43(4):391～396
[26] 杨培杰.地震子波盲提取与非线性反演[博士论文].
山东东营:中国石油大学,2008
[27] G ray F D.T he applica tion o f A V O and inver sion to
the estimatio n of rock proper ties.SEG Technical
Program E x panded Abstracts,2000,19:549～552 [28] 王保丽,印兴耀,张繁昌.弹性阻抗反演及应用研究.
地球物理学进展,2005,20(1):89～92
Wa ng Bao-li,Yin Xing-y ao,Z hang F an-chang.Elas-
tic impeda nce inv ersio n and its applicatio n.Progress
in Geophysics,2005,20(1):89～92
[29] Dow nton J E.Seismic Parameter Estimation f rom
AVO Inversion[D].Calga ry:U niver sity of Calga ry,
2005
(本文编辑:宜明理)
2011年8月
第46卷 第4期 作者介绍
杨正华 博士,副教授,1957年生;1982年本科毕业于兰州大学地质学专业,1991年获西安工程学院矿物岩石学专业硕士学位,2004年获长安大学地球物理学专业博士学位;现在长安大学地测学院地球物理系主要从事地质与地球物理方面的教研工作,研究领域包括海上多波地震勘探、物理模型实验和VSP勘探。
温书亮 高级工程师,1964年生;1987年本科毕业于西南石油学院物探专业,2005年获中国地质大学地球物理工学博士学位;承担并完成国家863,国家973等攻关课题,发表论文20余篇;现在中海油研究总院从事地震采集设计方法研究,地震属性技术研究和应用等工作。
全海燕 教授级高工,1966年生;1988年本科毕业于江汉石油学院勘查地球物理专业,2007年获中国石油大学(北京)地质资源与地质工程专业博士学位;现在东方地球物理公司从事海洋地球物理勘探数据采集方法研究及技术管理工作。
赵仁永 工程师,1964年生;1987年毕业于石油物探学校计算机应用专业;2004年毕业于中山大学工商管理专业;一直在中海石油深圳分公司从事海上地震数据采集、处理及其质量监控工作。
贺兆全 工程师,1973年生;1998年本科毕业于大庆石油学院地球物理专业,现在东方地球物理公司研究院大港分院从事地震资料处理工作。
石战结 工程师,1978年生;2001年本科毕业于吉林大学地球探测科学与技术学院勘查技术与工程专业,2006年获该校地球探测与信息技术专业博士学位;曾在大庆油田勘探开发研究院从事高分辨率地震勘探方法研究工作;已发表论文10余篇;现在浙江大学地质学博士后流动站进行复杂地表地震采集方法、高分辨率地震数据处理方法等研究。
曹务祥 高级工程师,1955年生;1982年毕业于华东石油学院物探专业。现在东方地球物理公司采集技术支持部方法研究所工作。汪仁富 博士研究生,1981年生;2005年毕业于西南石油大学勘查技术与工程专业,获工学学士学位;2008年毕业于西南石油大学地球探测与信息技术专业,获工学硕士学位;现就读于浙江大学地球科学系构造地质学专业。主要从事复杂山前地震、地质构造建模,地震解释处理一体化方面的研究工作。
李雪英 博士,副教授,1972年生;1997年本科毕业于大庆石油学院勘探系,获工学学士学位;2009年毕业于中国科学院地质与地球物理研究所,获固体地球物理理学学位。现主要从事地震波传播与成像方面的研究工作。目前在东北石油大学地球科学学院从事地震数据处理方面的教学与科研工作。
高少武 博士,高级工程师,东方地球物理公司科技带头人,1965年生;1986年毕业于西安地质学院,获学士学位,1995年毕业于成都理工学院,获硕士学位,2010年毕业于成都理工大学,获工学博士学位。在各种国际国内会议和杂志上发表论文30余篇,国家专利局授权发明专利3个,受理发明专利10个。现在东方地球物理公司物探技术研究中心从事物探处理方法研究与软件开发工作。
陈志德 博士,1963年生;现在大庆油田勘探开发研究院工作。
1985年毕业于长春地质学院应用地球物理系,获学士学位,1993年获哈尔滨工业大学数学系硕士学位,2003年获中国地质大学(北京)地球探测与信息技术专业博士学位。先后从事地震反演、三维叠前深度偏移、深反射地震处理、高分辨率处理、多波地震技术的研究。
邓志文 教授级高级工程师,博士,1964年生;现任东方地球物理公司物探总监,主要从事复杂条件下的高精度地震勘探技术与方法、多波多分量地震采集、成像及叠前联合反演等方面的研究。
陈学华 博士,副教授,1976年生;2002年毕业于华中科技大学计算机及应用专业,获工学学士学位;2006年和2009年毕业于成都理工大学地球探测与信息技术专业,分别获工学硕士和博士学位;现在成都理工大学从事地震信号处理新方法与石油地球物理勘探方
面的科研工作。
郭念民 1981年生;2004年毕业于石家庄铁道大学计算机科学与技术专业,获工学学士学位,曾就职于江苏油田物探技术研究院,从事地震资料处理和物探方法技术研究工作。现为中国石油大学(华东)地质资源与地质工程专业在读博士生,主要从事非重复时移地震和地震偏移成像方面的研究。
韩开锋 讲师,1979年生;2001年毕业于国防科技大学工程力学专业,获学士学位,2006年获得国防科技大学力学博士学位。曾主持和参与多项国家级科研项目,在国内外公开刊物上发表论文20余篇。现在国防科技大学光电科学与工程学院从事复杂介质的本构模型以及弹性波在复杂介质中的传播特性方面的研究工作。
宗兆云 博士生,1987年生;2008年毕业于中国石油大学(华东)勘查技术与工程和英语专业,获工学和文学双学士学位;2008～2010年在中国石油大学(华东)地球探测与信息技术专业物探方向进行硕士阶段学习,现为中国石油大学(华东)地球科学与技术学院在读博士。主要从事地球物理弹性参数反演方面的研究。
张广智 副教授,1971年生;1993年毕业于中国石油大学(华东)物探专业后留校任教,2008年获中国科学院地质与地球物理所博士学位,现在中国石油大学(华东)地球资源与信息学院从事地震反演、储层预测等方面的研究与教学工作。
陈 波 高级工程师,1971年生;1993年本科毕业于石油大学(华东)勘探系,获工学学士学位;1996年毕业于石油大学(北京)地球科学系,获硕士学位;2005年毕业于中国矿业大学(北京)资源与地球科学学院,获博士学位。长期从事油田勘探开发、地质综合分析和地震资料解释工作。目前在中油国际阿克纠宾油气股份公司从事油田勘探开发工作。
严 哲 讲师,1982年出生;2004年本科毕业于中国地质大学(武汉)地空学院,获学士学位;2010年毕业于中国地质大学(武汉)地球物理工程专业,获博士学位。目前在中国地质大学(武汉)地空学院从事与地震勘探相关的教学与科研工作。
王 玲 博士后,1970年生;2009年毕业于中国石油勘探开发研究 院并获博士学位;一直在中国石油勘探开发研究院石油物探技术 研究所工作。
单 蕊 硕士,1984年生;现就读于中国地质大学(武汉)地球探测与信息技术专业,从事地震沉积学、储层预测研究工作。
张如伟 硕士,1984年生;2009年毕业于中国石油大学(北京)资源与信息学院,现为广州海洋地质调查局助理工程师,主要从事地震处理、反演与储层预测的方法研究,已获省部级一等奖一项,发表论文十余篇,被SCI/EI检索7篇。
潘春孚 博士研究生,1983年生;2005年毕业于大庆石油学院勘查技术与工程专业,获工学士学位;2008年获大庆石油学院地球探测与信息技术专业硕士学位;现为中国石油大学(北京)地球科学学院地质学在读博士;主要从事地震资料综合解释、层序地层学和储层沉积学方面研究工作。
张恒磊 1983年生;2006年毕业于中国地质大学(武汉),现在中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院攻读博士学位,主要研究方向为地球物理弱信号处理及综合地球物理方法研究。
于新娟 助理工程师,1987年生;2010年本科毕业于长江大学勘查技术与工程专业,获学士学位;现在大庆油田有限责任公司钻探工程公司地质录井一公司从事测录井方法和资料应用研究工作。
王彦国 博士研究生,1985年生;2010年硕士毕业于吉林大学地球探测科学与技术学院,现在吉林大学地球探测科学与技术学院攻读博士学位;主要从事应用地球物理重磁方法技术研究工作。
万忠宏 高级工程师,1964年生;1991年毕业于成都地质学院应用地球物理专业,获工学硕士学位,一直从事地震资料解释方法研究,在国内外公开刊物上发表论文十余篇,现在东方地球物理公司物探技术研究中心从事现代地震属性技术研究工作。
Ⅵ O il Geophysical Pr ospecting2011
ventional seismic data and hig h precision seismic data from an oilfield in eastern China,w e o btain the actual time-lapse seismic responses caused by the changes of rese rv oir feature,w hich facilite the subsequent interpretation and analy sis.
Key words:non-repeated tim e-lapse seismic,data matching,co nsistent processing,cross-equalization 1.School of Geosciences,China University o f Pe-tro leum(East China),Qingdao,Shando ng266555, China
2.Geophy sical Resea rch Institute,Sheng li Oilfield of Sino pec,Do ngy ing,Shandong257022,China
3.Institute of Geo logy and Geophy sics,Chinese Academy of Sciences,Beijing100029,China
4.Shengli Oilfield Staff University,Do ng ying, S handong257000,China
Algorithm for extracting shear-wave splitting param-eters in frequency-dependent anisotropic medium. Han Kai-feng1and Zeng Xin-wu1.OGP,2011, 46(4):593～597
Anisotropic paramete rs of the po rous ro cks with larg er scale fractures are usually frequency-dependent in the seismic frequency rang e.Based o n the vecto r co nvo lutional model fo r shear-w ave pro pagating throug h an aniso tropic medium,devel-o ped by Zeng and MacBeth(1993),w e develo p a new algebraic technique for extracting shear-w ave splitting parameters from VSP multi-com po nent data in frequency-dependent aniso tro pic medium. By this new technique,aniso tro pic parameters,in-cluding polarization direction of the shear-w aves and time-delay betw een fast and slow shear-w aves, can be estima ted fo r each frequency in the frequen-cy dom ain.This av oids error s caused by band-pas-sed filter in the conventional technique.The feasi-bility and validity of the technique is te sted on sy n-thetic seismog rams and a co mparison with the co n-ventional technique is also given.T he results dem-o nstrate that the frequency-dependent anisotropy shear-w ave splitting parameters can be extracted directly from seismic data by this technique.
Key words:sy nthe tic seism og ram s,frequency-de-pendent aniso tro py,vector convolutio nal m odel, shear-w ave splitting
1.Co llege of Optoelectronic Science and Engineer-ing,Natio nal University o f Defense Techno logy, Chang sha,H unan410073,China
Elastic impedance Bayesian inversion for lame pa-rameters extracting.Zong Zhao-yun1,Yin Xing-yao1 and Zhang Fan-chang1.OGP,2011,46(4):598～604,609
Lame parame ters are much mo re sensitive and have an advantag e over traditional elastic parame-ters such as velocity and density in reservoir pre-dictio n and hy drocarbo n direct indicatio n.Elastic impedance inversion as a practical seismic inversion methodo logy is ex tensively used for its amo unts of info rmatio n,high resolutio n and calculation effi-ciency.T his paper realizes elastic inversion and lame param eter direct extracting w ith m odified Cauchy distributio n and spike sparse inversion method based o n G ray appro xima tion and Bayes theo ry.This method is capable to better restore sparseness of parameters and realize the direct ab-stracting fo r lame parameters,w hich leads to less affection of w eak sig nal and le ss er ro r brought by accumulating calculation com pared w ith co nven-tional elastic im pedance inversion methods.Bo th m odel ex periments and real ex amples show that this m ethod is stable fo r research of heterogeneo us media such as fracture-cavernous carbonate reservoir. Key words:lame parameter,elastic impedance, Gray approxim ation,Bayes theory,heterogeneo us media
1.Geo science and Techno logy College,China Uni-versity of Petro leum(East China),Qing-dao, Shandong266555,China
Seismic parameter estimation using Markov Chain Monte Carlo Method.Zhang Guang-zhi1,Wang Dan-yang1and Yin Xing-yao1.OGP,2011,46(4): 605～609
This paper intro duces the basic theo ry and ap-plicatio ns of M arkov Chain M onte Carlo(M CMC) method fo r estimating seismic parameters.By m aking statistical analy sis o f the chains w hich are generated by MCMC,the estimates of unknow n param eters are obtained.The algo rithm fo r chain generation is Metropolis-H asting s alg orithm,and the step leng th in proposal distributio n function decreases as the number o f iteratio ns go es up,
V ol.46 N o.4A bstractsⅦ
w hich ensure the speed to co nverge at the begin-ning and the precisio n of the estim ation.The ap-plication of bo th synthetic data and real data show s the MCM C metho d for elastic parame ter estimatio n is feasibly and effective.
Key words:non-linear inve rsion;M arkov Chain Mo nte Carlo;Metropolis-H asting s algo rithm
1.Co llege of Geo-resources and Informa tion,Chi-na University of Petroleum(East China),Qing d-ao,Shandong266555,China
Fracture detection in volcanic rocks using discrete frequency coherency cu bes on full-azimuth seismic data.C hen Bo1,Sun De-sheng2,Zhu Xiao-min1, Ling Yun2,Gao Jun2and Lin Ji-xiang2.OGP,2011, 46(4):610～613
Tiny fault is not o bvio us in full-frequency seismic sectio ns,but rather clear in single-frequen-cy seismic sectio ns.So it is necessary to adopt the discrete frequency coherency cube technique fo r ti-ny fault interpretatio n.Based on the co mbinatio n mono-frequency data interpretation and sig nal re-construction technique,this w o rk provides a dis-crete frequency cohe rency cube technique.The fractures in volcanic rock re servoir o f XS w ell-blo ck is detected by this me thod.The result show s that some unrecognized tiny faults and fracture zones in conventional seism ic data are identified o n discrete frequency cohe rency cube.The fractures detected by hig h-frequency co herency cube are mo re o bvio us and accurate.Reconstructed co her-ency cube sho w s mo re info rmation about fractures than conventional cube,and is consistent w ith the results o f H TI aniso tropy fracture detectio n.
Key words:discrete frequency;coherency cube; reconstructed co herency cube;v olcanic rock;frac-tured reservoir
1.College o f Earth Reso urces and Info rm ation, China Univ ersity of Petroleum(Beijing),Beijing 102200,China
2.Geophy sical Reservoir Research Center,BGP Inc.,CNPC,Zhuozhou,Hebei072751,China
Fault identification by orientation constraint ant col-ony algorithm.Yan Zhe1,2,Gu Han-ming1C ai Cheng-guo1and Mu Xing3.OGP,2011,46(4):614～620 The attribution v alue at the location of fault generally show s itself as local m aximum or mini-mum.For instance,local m inimum indicates the fault in the coherence cube.Furtherm ore,the fault ex tension has a certain direction,but noise does not.In this paper,w e present a fault auto matic tracking and identify ing approach named orienta-tion constraint ant co lony alg orithm(OCACA). We apply the proposed appro ach in actual coher-ence cube.Autom atic tracking results w ith differ-ent parameters show the influence of the parame-ters.T he processing results demonstrate that OCACA is an accurate and effective approach fo r fault automatic tracking and identification.And fo r noise reduction and fault continuity enhancement, OCACA obtains be tter pe rfo rmance s than Petrel. Key words:o rientation constraint,ant co lony algo-rithm,attribute,fault identification,noise reduc-tion
1.Institute o f Geophy sics and Geoma tics,China University of Geosciences(Wuhan),Wuhan,H u-bei430074,China
2.Key Laboratory o f Tectonics and Petro leum Re-so urce of M inistry of Education,China Univer sity of Geoscience s(Wuhan),W uhan,Hubei430074, China
3.Research Institute of Geolo gical Science,Shen-gli Oilfield Co mpany,Sinopec,Dong ying,Shan-do ng257015,China
Identification technology for subsalt reef in plat-form-edge slope.Wang Ling1,Zhang Yan1,Ma Xi-ao-yu1,Wu Lei2and Sun Lin3.OGP,2011,46(4): 621～628
In a PetroChina bock o f Amu-Dary a Basin, lo ts o f reef and extremely thick salt-gy psum sedi-ments w ere develo ped in platfo rm-edge slope dur-ing the depo sitional period of Middle Jurassic and Late Jurassic,w hich form s impor t types o f reser-voir-seal assemblages in this area.Affected by the thrusting of so uthwestern Gissar M ountain,de-formation and plastic flow happened to the salt-gy psum sediments,w hich make the identification of subsalt reef m ore difficult.To study on the rela-tionship between pa tch reefs,which m assively dis-tribute in the in platfo rm-edge slo pe,and the o ver-lying deformed salt-gypsum sediments,this paper