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深度域自适应加权多模态多任务学习声阻抗反演 被引量：2
1
作者 唐杰 高翔 +2 位作者 孟涛 蔡瑞乾 孙成禹 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期4332-4348,共17页
以往基于深度学习的叠后地震声阻抗反演通常仅限于利用单道地震数据,当地震数据中存在较强噪声或地下介质横向变化较大时反演结果中会面临横向连续性差和层位区分不清晰的问题.本文提出了一种深度域自适应加权多模态多任务学习声阻抗反... 以往基于深度学习的叠后地震声阻抗反演通常仅限于利用单道地震数据,当地震数据中存在较强噪声或地下介质横向变化较大时反演结果中会面临横向连续性差和层位区分不清晰的问题.本文提出了一种深度域自适应加权多模态多任务学习声阻抗反演方法,采用GPU加速运算,在阻抗剖面的估计过程中加入井位置附近的空间背景信息,并在数据输入端加入初始阻抗模型.构建的网络包括阻抗反演和地震数据重建两个任务,网络训练过程中采用自适应权重调整策略能够同时优化各自输出的损失,实现数据增强,缓解网络的过拟合,提高网络的泛化能力;相比于传统最小二乘阻抗反演方法,该方法反演速度更快.针对井数据偏少的情况,本文引入其他可用训练数据并采用联合学习策略改善反演结果.模型和实际数据测试表明该方法能够在含有噪声的地震数据和测井数据有限的情况下估计深度域声阻抗,反演结果的横向连续性得到了明显的改善. 展开更多
关键词 深度域 自适应加权 多任务学习 声波阻抗反演 多模态学习
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黏声波动方程变机制数有限差分正演 被引量：8
2
作者 蔡瑞乾 孙成禹 +1 位作者 伍敦仕 李世中 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期529-538,484,共11页
实际地下介质普遍具有黏弹性,一般采用品质因子Q表征介质黏弹性程度。在勘探地震频带范围内,通常认为Q不随频率变化,这种常Q特征可以用广义标准线性固体模型进行较好地刻画,因此广义标准线性固体模型成为了黏弹性地震波正演模拟的首选... 实际地下介质普遍具有黏弹性,一般采用品质因子Q表征介质黏弹性程度。在勘探地震频带范围内,通常认为Q不随频率变化,这种常Q特征可以用广义标准线性固体模型进行较好地刻画,因此广义标准线性固体模型成为了黏弹性地震波正演模拟的首选。但是目前这类黏弹介质地震波正演方法往往使用固定的松弛机制数,存在模拟精度与计算效率不能较好统一的缺陷。本文基于广义标准线性体模型,提出了一种黏声波动方程变松弛机制数有限差分地震波场正演方法,即在模型不同区域使用不同松弛机制数、不同模拟精度的求解方式,以达到计算效率与模拟精度的统一。将本文模拟结果与解析解对比,分析模拟精度与机制数、Q值和传播距离的关系,确定不同机制数的适用范围;进一步对比变松弛机制数模拟结果与固定松弛机制数模拟结果的精度和计算效率,结果表明前者适用范围广,模拟精度高,并可有效提高计算效率。 展开更多
关键词 黏弹性 广义标准线性固体模型 变机制数 波场模拟
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叠前深度偏移地震记录直接模拟方法 被引量：4
3
作者 吴涵 廉西猛 +3 位作者 孙成禹 芮拥军 蔡瑞乾 邓小凡 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期747-753,700,共8页
叠前深度偏移是高精度地震勘探技术的重要组成部分。为了在研究中高效获取叠前深度偏移的理论成像结果,避免炮记录正演、常规处理和偏移等一系列繁琐的流程,提出了一种叠前深度偏移记录的直接模拟方法。该方法无需经过波场正演和偏移处... 叠前深度偏移是高精度地震勘探技术的重要组成部分。为了在研究中高效获取叠前深度偏移的理论成像结果,避免炮记录正演、常规处理和偏移等一系列繁琐的流程,提出了一种叠前深度偏移记录的直接模拟方法。该方法无需经过波场正演和偏移处理,直接使用子波信息、观测系统参数和射线路径信息在波数域构建点扩散算子,根据速度模型和反射率生成理论成像结果。该方法简单、高效,成像结果精度高。利用该成像结果,可以快速检测观测系统存在的问题和地震数据的质量,为优化观测系统参数和评价成像质量提供参考,为地震解释提供佐证,能够满足采集、处理和储层解释等方面的研究需求。 展开更多
关键词 深度偏移地震记录模拟 广义卷积 散射层析 点扩散算子
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柱对称条件下地震面波波场正演研究 被引量：3
4
作者 熊嫘 孙成禹 蔡瑞乾 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期133-144,共12页
地震波场模拟能使地震波在地球介质中的传播过程可视化,有助于了解地震波的传播特点。为提高计算效率,通常将三维空间简化为二维处理。但在二维直角坐标下的波场正演无法获取波场的三维特征,对体波振幅特征、面波振幅和相位特征的描述... 地震波场模拟能使地震波在地球介质中的传播过程可视化,有助于了解地震波的传播特点。为提高计算效率,通常将三维空间简化为二维处理。但在二维直角坐标下的波场正演无法获取波场的三维特征,对体波振幅特征、面波振幅和相位特征的描述都不甚准确。为此,在柱对称的基本假设下,选择二维柱坐标以模拟弹性体波和面波的波场传播;推导柱坐标下的弹性波方程,对该方程进行有限差分正演,计算柱坐标系下的面波波场。正演模拟结果表明:柱坐标下正演所得波场具备三维空间的振幅和相位特征,体现了该算法的正确性;该算法兼具保持振幅特征与计算效率两方面优势。 展开更多
关键词 柱坐标系 直角坐标系 面波 波场模拟
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基于DC-UNet卷积神经网络的强噪声压制方法 被引量：3
5
作者 周慧 孙成禹 +1 位作者 刘英昌 蔡瑞乾 《物探与化探》 CAS 北大核心 2023年第5期1288-1297,共10页
在成熟工业区采集地震数据的过程中,由于生产设备的持续运转,使得采集到的地震数据含有大量振幅很强的局部强噪声,难以用常规的去噪方法压制。将U-Net网络与空洞卷积结合,建立了适用于局部强噪声压制的空洞卷积DC-UNet网络。DC-UNet网... 在成熟工业区采集地震数据的过程中,由于生产设备的持续运转,使得采集到的地震数据含有大量振幅很强的局部强噪声,难以用常规的去噪方法压制。将U-Net网络与空洞卷积结合,建立了适用于局部强噪声压制的空洞卷积DC-UNet网络。DC-UNet网络前端的循环空洞卷积块使用循环扩张的空洞卷积核提取不同尺度的强噪声特征信息,并且扩大了感受野;网络后端使用编码器提取强噪声特征,编码器还原强噪声细节特征。DC-UNet网络实现从含噪数据到噪声的非线性映射,通过从含噪数据减去学习到的强噪声,达到压制强噪声的目的。在GPU环境使用Pytorch框架进行训练,合成数据和实际数据实验结果表明,相较于DnCNN、U-Net、PCA-UNet网络,DC-UNet网络能更好地压制局部强噪声并且提高了信噪比。 展开更多
关键词 局部强噪声 空洞卷积 卷积神经网络
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一种基于粗网格的多算子模拟成像方法 被引量：1
6
作者 宋坤 孙成禹 +2 位作者 刘童 蔡瑞乾 黄宏宇 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期1012-1021,共10页
对于已知速度模型,传统的叠前深度偏移成像方法都是以快速获得高精度偏移剖面为目的。基于成像算子的模拟叠前深度偏移成像方法无需进行波场正演和偏移处理便可快速得到偏移结果,但成像算子却是根据单一散射点散射向量构建的,只能对散... 对于已知速度模型,传统的叠前深度偏移成像方法都是以快速获得高精度偏移剖面为目的。基于成像算子的模拟叠前深度偏移成像方法无需进行波场正演和偏移处理便可快速得到偏移结果,但成像算子却是根据单一散射点散射向量构建的,只能对散射点附近的局部区域进行精准模拟成像。为了提高直接模拟成像结果的可靠性和兼顾直接模拟成像计算效率高的优势,先在粗网格离散原速度模型的前提下建立粗点扩散算子,在波数域对粗点扩散算子进行不同插值方法测试,测试不同尺寸粗网格以及不同插值方法对模拟成像结果的影响。在此基础上,又提出一种多算子协同模拟成像,设置多个局部偏移成像窗,每个窗内布置散射点并求取射线路径,分区构建较为精准的控制局部成像的成像算子,使模拟成像结果能更好地体现观测系统对不同区域的理论成像结果的影响。该方法不仅保留了快速成像的高计算效率,同时得到控制局部成像的成像算子,可以模拟不同区域在同一观测系统的理论模拟成像结果,并检测观测系统对全局成像的影响,可以直接展示观测系统对不同区域理论成像的控制。 展开更多
关键词 直接模拟成像 粗网格 插值点扩散算子 多算子协同 局部偏移成像窗
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海水层对地震反射特征的影响研究 被引量：1
7
作者 杜燚镜 孙成禹 +3 位作者 王志农 蔡瑞乾 王升荣 焦峻峰 《物探与化探》 CAS 北大核心 2023年第3期757-765,共9页
在海洋地震勘探中,地震反射特征对于AVO分析、海底参数反演以及构造分析等具有重要作用。地震波在海洋中传播,其产生的地震反射特征受到海水层和海底以下沉积物的综合影响,但目前业界主要针对海底以下沉积物对地震反射特征的影响开展研... 在海洋地震勘探中,地震反射特征对于AVO分析、海底参数反演以及构造分析等具有重要作用。地震波在海洋中传播,其产生的地震反射特征受到海水层和海底以下沉积物的综合影响,但目前业界主要针对海底以下沉积物对地震反射特征的影响开展研究,关于海水层对地震反射特征影响的研究较少。本文主要研究地震波在海水层中传播时地震波场的变化特征,首先从流体—固体分界面和自由界面的边界条件出发,推导出弹性界面入射和反射时的P-P振幅比,得到海水层效应的数学表达式。然后分析入射波频率、海水层深度、海底阻抗差和入射角等因素对海水层滤波效应的影响,分析结果表明:海水层对于地震P波具有周期性的选频滤波效应;选频滤波效应的周期与入射波频率和海水层深度成反比,与入射角成正比;入射角越大,地震P波衰减越严重;阻抗差对振幅的影响与入射波频率和海水层深度有关。最后利用数值模拟验证了海水层对地震反射特征的影响。 展开更多
关键词 海水层 地震反射特征 P-P波反射系数 选频滤波
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高速覆盖层对透射地震波的屏蔽效应 被引量：1
8
作者 李佳楠 孙成禹 +2 位作者 黄宏宇 刘童 蔡瑞乾 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2024年第6期2232-2241,共10页
目前广泛使用的反射波法地震勘探是利用反射地震资料中的目的层信息进行后续处理和解释.而当目标地层被高速地层覆盖时,会影响震源激发的下行地震波和携带目标层信息的上行地震波的传播.为了研究高速地层对地震波能量传播的影响规律,本... 目前广泛使用的反射波法地震勘探是利用反射地震资料中的目的层信息进行后续处理和解释.而当目标地层被高速地层覆盖时,会影响震源激发的下行地震波和携带目标层信息的上行地震波的传播.为了研究高速地层对地震波能量传播的影响规律,本文基于反射率法的思想通过传递矩阵推导出关于水平层状介质的透射系数隐式表达式,用以分析地层速度与厚度、纵波入射角度对高速覆盖层屏蔽效应的影响.此外本文还对Zoeppritz方程和反射率法的适用性进行了分析,说明了Zoeppritz方程在研究水平层状介质时的局限性.最后通过波场正演得到了含高速覆盖层模型的透射波记录,以验证本文对高速覆盖层屏蔽效应的研究.通过研究发现,引起高速覆盖层对地震波屏蔽效应的变化存在多种原因,当纵波入射时,高速覆盖层会对透射波产生屏蔽效应,且随着速度、厚度和入射角度的变化,屏蔽作用有所不同.因此需要根据不同的地层参数进行总结.除了地层参数与地震波参数的影响外,还应考虑地层的滤波特性对屏蔽效应的贡献.因此,本文认为在实际勘探中需要综合多种技术在不同环节削弱屏蔽效应的影响,从而改善成像质量,提高解释正确性. 展开更多
关键词 高速覆盖层屏蔽效应 反射率法 透射系数 滤波效应
原文传递
基于法向阻抗分量的P⁃P波反射系数近似表达与纵横波阻抗反演
9
作者 王升荣 孙成禹 +1 位作者 蔡瑞乾 杜燚镜 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期933-941,共9页
弹性阻抗(EI)的提出是基于Zoeppritz方程有关近似垂直入射的P‑P波反射系数近似表达式,对地层性质和观测系统有特定的假设条件,如阻抗界面两侧的弹性系数差异小、入射角较小等,在实际应用中具有一定的局限性。此外,EI不同于声阻抗,没有... 弹性阻抗(EI)的提出是基于Zoeppritz方程有关近似垂直入射的P‑P波反射系数近似表达式,对地层性质和观测系统有特定的假设条件,如阻抗界面两侧的弹性系数差异小、入射角较小等,在实际应用中具有一定的局限性。此外,EI不同于声阻抗,没有确定的量纲,不是一个物理量,无法直接解释其物理含义。为此,从阻抗本身的物理定义入手,将应力矢量的两个分量和速度矢量的两个分量分别相除取反,构成阻抗张量,该阻抗张量具有明确的量纲。针对P波入射的情形,利用阻抗张量的法向分量(T)近似表达反射系数,并发展了相应的反演方法。数值算例结果表明:T反演、EI反演的结果基本一致,且均与理论值吻合较好,但在低速层处,T反演的横波阻抗相对较平稳,振荡较小;相对于EI而言,由于T的定义式中没有指数运算,因此反演结果对速度、密度和角度的敏感度降低,反演结果相对稳定。实际地震资料测试结果表明,反演结果与实际钻井资料吻合较好,同相轴强弱反映了明显的阻抗差异;两套薄储层呈清晰的低泊松比异常。由于所提方法仅使用两个角度的数据进行反演,故对入射角范围较窄的观测系统尤为适用。法向阻抗分量扩展了叠前地震反演的内涵,是对地震阻抗反演的有益补充。 展开更多
关键词 阻抗 阻抗张量 法向阻抗分量 反射系数
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地震面波和P—导波正演模拟与波场分析
10
作者 刘童 孙成禹 蔡瑞乾 《物探与化探》 CAS 2024年第4期986-995,共10页
面波和P—导波是两种与边界有关的波动现象,是近地表地震波场的重要组成部分。为研究面波和P—导波的产生机制和传播规律,本文采用高阶交错网格有限差分算法,在把数值模拟中遇到的数值频散、边界条件等问题解决的基础上,设计不同厚度和... 面波和P—导波是两种与边界有关的波动现象,是近地表地震波场的重要组成部分。为研究面波和P—导波的产生机制和传播规律,本文采用高阶交错网格有限差分算法,在把数值模拟中遇到的数值频散、边界条件等问题解决的基础上,设计不同厚度和不同弹性参数的介质模型进行正演模拟,并在正演结果的基础上提取频散剖面、振幅随炮检距变化曲线等进一步分析。当地表存在低速薄层,且来自同一震源的P波和SV波的相速度大于下伏高速层S波速度小于其P波速度时,会产生P—导波。在高泊松比(大于0.4)介质中,面波和P—导波的相速度分别对S波和P波速度敏感,两者通常携带了不能从折射波和反射波中获得的近地表信息,通过适当的采集、分析和反演能够建立高分辨率近地表模型。本文总结了在同一震源下激发生成面波和P—导波的产生条件和波场特征,加深对面波和P—导波传播规律的认识,为反演和去噪研究奠定基础。 展开更多
关键词 面波 P—导波 数值模拟 产生条件 波场分析
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